第3章 第1节 波的形成和描述（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第一册（鲁科版2019）

　第3章　机械波 第1节　波的形成和描述 核心素养导学 物理观念 (1)知道机械波的形成过程和形成条件，了解波的传播特点。 (2)知道横波和纵波的概念。 (3)掌握波长、频率和波速的概念。 (4)识别波的图像和振动图像。 科学思维 (1)学会用图像描述机械波的方法，理解波的图像的物理意义。 (2)理解波长、频率、波速的关系，并能结合波的图像分析解决波传播的问题。 科学探究 (1)观察并探究绳波的产生与传播。 (2)观察并探究弹簧形成的波。 科学态度与责任 认识到物理研究是对自然现象进行抽象的创造性工作，培养对物理学习的兴趣。 一、波的形成与传播 1．波的形成：机械振动在介质中传播形成机械波。 2．波的传播 (1)要有波源，即能够引起其他质点振动的质点。 (2)要有传播振动的介质。 有波源和有介质是形成机械波的必要条件，二者缺一不可，有振动不一定有机械波，有机械波一定有振动。　　 二、波的分类 1．机械波可分为横波和纵波两类 横波 纵波 定义 质点的振动方向与波的传播方向垂直的波 质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波 标识性物理量 ①波峰：横波中凸起的最高处②波谷：横波中凹下的最低处 ①密部：纵波中质点分布最密的位置 ②疏部：纵波中质点分布最疏的位置 实物 波形 2．声波和地震波 (1)声波是纵波，它不仅能在空气中传播，也能在固体、液体中传播。 (2)地震波既包含横波，又包含纵波。横波引起地面水平晃动，纵波引起地面上下颠簸，且纵波在地球内部的传播速度大于横波。 三、波的描述 1．波的图像 波的图像描述的是某一时刻各个质点的位移。如果介质中各个质点做简谐运动，它所形成的波就叫简谐波，它的波形曲线是一条正弦(或余弦)曲线。 2．波的特征 周期T、频率f 含义：波的周期等于波源的振动周期，用T表示。波的频率等于介质中质点振动的频率，用f表示 决定因素：由波源的周期或频率决定 两者关系：T＝ 波长λ 含义：沿着波的传播方向，两个相邻的、相对平衡位置的位移和振动方向总是相同的质点间的距离 时空关系：在一个周期内，振动在介质中传播的距离等于一个波长 波速v 含义：振动传播的距离与传播时间之比 公式：v＝或v＝λf 决定因素：介质本身的性质 1.如图所示，用手抓住绳子的一端用力上下振动，就形成一列绳波。试判断下列说法的正误。 (1)在绳波的形成和传播中，所有质点同时运动，同时停止运动。(×) (2)在绳波的形成和传播中，所有质点的运动是近似的匀速直线运动。(×) (3)波的形成过程中，前面的质点带动后面的质点振动，后面的质点重复前面质点的振动。(√) 2．科学探测表明，月球表面无大气层，也没有水，更没有任何生命存在的痕迹。如图所示，在月球上两名宇航员面对面讲话却无法听到，请分析其原因？ 提示：宇航员发出的声波为机械波，传播需要介质，而月球上没有空气，声波无法传播。 3．一列波的图像如图甲所示，其中某一点的振动图像如图乙所示。 (1)如何区分波的图像与振动图像。 (2)两种图像纵坐标的最大值相同吗？ 提示：(1)最简单的方法是看横坐标，振动图像的横坐标是时间t，波的图像的横坐标是传播距离x。 (2)相同，都等于振幅。 新知学习(一)|机械波的形成和传播 [任务驱动] 如图所示，手拿绳的一端，上下振动一次，使绳上形成一个凸起状态，随后形成一个凹下状态，可以看到，这个凸起状态和凹下状态在绳上从一端向另一端移动。如果在绳子上某处做一红色标记，观察这一红色标记的运动。 (1)红色标记有没有随波迁移？ (2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？ 提示：(1)没有，红色标记只在竖直方向上下振动。 (2)不会，当手停止抖动后，已产生的波仍向另一端传播。　　　　 [重点释解] 1．机械波的形成 2．机械波的特点 (1)振幅：像绳波这种只在某个方向上传播的机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同。 (2)周期：各质点振动的周期均与波源的振动周期相同。 (3)步调：离波源越远，质点振动越滞后。 (4)运动：各质点只在各自的平衡位置附近做往复振动，并不随波迁移。 (5)实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也传递能量和信息。 3．振动和波动的区别与联系 振动 波动 区别 研究对象 单个质点在平衡位置附近的往复运动，研究的是单个质点的“个体行为” 振动在介质中的传播，研究的是大量质点将波源振动传播的“群体行为” 力的来源 可以由作用在物体上的各种性质力提供 介质中各质点间的弹力 运动性质 质点做变加速运动 在同一均匀介质中传播速度不变 联系 因果关系 振动是波动的原因，波动是振动在介质中传播的结果；有波动必然