第3章 第1节 机械波的产生和传播（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（粤教版2019）

　第三章　机械波 第一节　机械波的产生和传播 核心素养导学 物理观念 (1)认识机械波是振动的传播，知道机械波在传播振动形式的同时也传播能量和信息。 (2)知道机械波、横波、纵波的概念，知道什么是波峰和波谷、密部和疏部。 科学思维 能够通过实例分析机械波的形成和传播特点，能够通过对比来区分横波和纵波。 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、认识机械波　机械波的传播 1．机械波：机械振动在媒介中的传播。 2．机械波形成条件：机械振动的波源和传播振动的介质。 3．机械波的形成：波源带动相邻质点做受迫振动，该质点振动后会同样带动其相邻质点做受迫振动，即绳上每个振动的质点又如新的波源带动下一个质点的运动，直至机械波传播到能传播的地方。 4．机械波的传播特点 (1)机械波传播振动的运动形式。 (2)机械波是传递能量的一种方式。 (3)在波传播的过程中，每个质点只是在平衡位置附近做上下振动，并未形成沿机械波传播方向的宏观移动。 (1)机械波传播必须有介质的参与，因为要靠介质中质点间的相互作用带动周围质点运动，向外传递运动和能量，形成波。 (2)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、横波与纵波 1．横波：介质质点的振动方向与波的传播方向垂直的机械波。 2．纵波：传播方向和质点的振动方向在同一直线上的机械波。 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。 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，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落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，波仍向右传播。　　　　 [重点释解] 1．机械波的形成 2．波的特点 (1)振幅：像绳波这种一维(只在某个方向上传播)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 联系介质中各质点的弹力 运动性质 质点做变加速运动 在均匀介质中是匀速直线运动 联系 (1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，但有振动不一定有波动 (2)波动的性质、频率和振幅都与振源相同 [典例体验] [典例]　细绳的一端在外力作用下从t＝0时刻开始做简谐运动，激发出一列简谐横波。在细绳上选取15个点，如图所示，图(1)为t＝0时刻各点所处的位置，图(2)为t＝时刻的波形图(T为波的周期)。在图(3)中画出t＝时刻的波形图。 [解析]　机械波在传播过程中，介质的质点都在各自的平衡位置附近振动，振动时间依次滞后。从波形图上看出，t＝T时刻第4个质点才开始振动，则在t＝T时刻第10个质点刚开始振动，此时第4个质点已振动了的时间回到平衡位置，第1个质点到达下方最大位移处，新的波形图如图所示。 [答案]　见解析图 /方法技巧/ 波动过程中介质中各质点的运动特点 波动过程中介质中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同，其运动特点可用三句话来描述： (1)先振动的质点带动后振动的质点； (2)后振动的质点重复前面质点的振动； (3)后振动质点的振动状态落后于先振动的质点。 概括起来就是“带动、重复、落后”。 　　　 [针对训