第三章 第1节 机械波的形成和传播（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

第1节　机械波的形成和传播 课程内容要求 核心素养提炼 1.了解机械波的形成和传播过程． 2．能区分横波和纵波． 3．知道机械波是机械振动在介质中的传播． 1.物理观念：机械波、横波、纵波． 2．科学思维：波和振动的联系． 3．科学探究：观察绳波的产生和传播，探究波的特征． 1．机械波的形成 如图所示，用手连续抖动绳的一端． (1)绳上各小段可以看作质点． (2)由于外来的扰动，会引起绳中的某一质点振动，产生初始振动的这个质点叫作波源． (3)由于绳中各部分之间存在着相互作用的弹力，所以当手抖动时绳端的质点就带动邻近的质点振动，依次传递下去，于是振动就在绳中由近及远地向外传播． 2．机械波的传播 (1)介质：绳、水、空气等能够传播振动的物质． (2)机械波：机械振动在介质中的传播就形成了机械波． (3)传播的特点 ①传播机械振动这一运动形式(包括波源的振动信息). ②传递机械能． ③介质本身并没有沿着波的方向发生迁移． [判断](对的画“√”，错的画“×”) (1)质点的振动位置不断变化就形成波．(×) (2)在绳波的形成和传播中，所有质点同时开始运动，同时停止运动．(×) (3)在绳波的形成和传播中，所有质点的运动并不是匀速直线运动．(√) 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平行的波 标志性特征 (1)波峰：凸起来的最高处 (2)波谷：凹下去的最低处 (1)密部：质点分布密集的部分 (2)疏部：质点分布稀疏的部分 实例 [思考] 上图是地震后场景．当地震发生时，地震波由震源向周围传播，离震源一定距离的人有时感到左右摇晃，有时感到上下颠簸，由此可见地震波是什么波？ 提示　震源往往在地下某个深度的地方，地震发生时，人感到上下颠簸是因为有纵波，感到左右摇晃是因为有横波．所以，地震波既含有纵波成分又含有横波成分． 探究点一　波的形成及传播特征 艺术体操也叫作韵律体操，是一种艺术性很强的女子竞赛体操项目．艺术体操表演项目有很多，丝带舞表演(如图所示)就是其中之一． (1)丝带上的各点有没有随波迁移？ (2)运动员的手停止抖动后，丝带上的波会立即停止吗？ 提示　(1)没有．　(2)不会． 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，则各质点的振幅相同． (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：各质点只是在各自的平衡位置附近做往复振动，并没有随波的传播迁移． (5)实质：机械波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 作用在物体上的各种性质力 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传播的 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)介质中各质点的频率和振幅都与波源相同 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个距离相等的点，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为第1个质点振动的周期).在图(3)中画出t＝时刻的波形图． [思路点拨]　(1)由前一个质点带动后一个质点确定波的传播方向． (2)各质点只在各自的平衡位置附近振动． (3)确定再经过个周期时各质点的位置． 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，振动状态依次滞后．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而回到平衡位置，第1个质点到达下方最大位移处，新的波形图如答案图所示． 答案　 [变式]　图甲中有一条均匀的水平软绳，0、1、2、3、4……是绳上一系列等间距的点．现有一列简谐横波沿此绳传播，某时刻绳上9、10、11、12四点的位置和运动方向如图乙所示(其他点的运动情况未画出)，其中点12的位移为零，向上运动，点9的位移达到最大值．试在图丙中画出再经过个周期时的波形图． 解析　根据机械波的形成原理，由题中给出9、10、11、12四点的位置和运动方向，可画出其他各点的位置和运动方向，如图(1)中的实线所示．根据各点此时的运动方向，即可找到再过T各个质点的位置和运动方向，如图(2)所示． (1) (2) 答案　见解析图(2) [训练1]　(多选)如图所示，做简谐振动