第三章 第1节 波的形成和描述(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（鲁科版2019）

第1节　波的形成和描述 核心 素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 1.知道横波和纵波中有关密部与疏部的概念，了解波长及波速的概念。 2．形成与机械波相关的运动与相互作用观念和能量观念。 能在熟悉的问题情境中运用简谐波模型解释机械波的问题；能分析与机械波相关的问题，通过推理得出结论并作出解释；能从相互作用和能量等不同角度认识机械波；能质疑他人的观点。 1.通过观察和分析，认识波的本质是振动的传播，知道波在传播振动形式的同时也在传播能量和信息。 2．会区别波的图像和振动图像。 通过对现象的观察与分析，培养学生观察和思维的能力，并能够在讨论中养成敢于发表自己观点的习惯，形成既坚持原则又尊重他人的良好氛围。 [对应学生用书P50] 知识点一 波的形成与传播 1.介质❶：传播波的物质。 2．机械波❷ (1)定义：机械振动在介质中传播形成的波。 (2)产生条件：波源和介质。 1．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。(　　×　　) 2．有振动就一定有机械波。(　　×　　) 3．机械波除传递振动外，还向外传播能量。(　　√　　) 知识点二 波的分类 定义 标识性物理量 实物波形 横波 质点的振动方向与波的传播方向垂直的波 (1)波峰：凸起的最高处 (2)波谷：凹下的最低处 绳上形成横波 纵波 质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波 (1)密部：质点分布最密的地方(2)疏部：质点分布最疏的地方 弹簧上形成纵波 1．质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波都是横波。(　　√　　) 2．横波中有密部和疏部，纵波中有波峰和波谷。(　　×　　) 3．声波是纵波❸。(　　√　　) 知识点三 波的描述❹ 1.简谐波：波源做简谐运动时，在各个时刻波的图像是一条正弦(或余弦)曲线，这种波称为简谐波。 2．波的特征 (1)波的周期和频率❺ ①周期：波源的振动周期就是波的周期，用T表示。 ②频率：介质中质点振动的频率就是波的频率，用f表示。 ③两者的关系：T＝。 (2)波长：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❻，用λ表示。 (3)波速❼ ①定义：振动传播的距离与传播时间之比。 ②波速公式：v＝或v＝λf。 1．由波的图像可以知道各质点振动的振幅。(　　√　　) 2．由波的图像可以知道各质点振动的周期。(　　×　　) 3．根据v＝可知，机械波的波长越长，波速越大。(　　×　　) 批注❶：介质是能够传播机械振动的物质，其状态可以是固、液、气三态中的任意一种。 批注❷：(1)机械波向外传递的是机械振动这种运动形式。 (2)介质中的每个质点仅在平衡位置附近振动，并不随波向前移动。 (3)波是能量传递的一种形式。 批注❸：发声体振动时在空气中产生的声波是纵波。声波不仅能在空气中传播，也能在固体和液体中传播。 批注❹：图像的描绘 (1)建坐标系：用横坐标x表示沿波的传播方向上各质点的平衡位置，用纵坐标y表示各质点离开平衡位置的位移，规定位移的方向向上为正值。 (2)描点：在坐标系内，以某一时刻各个质点对应的x、y坐标值描出各对应的点，再把这些点用平滑曲线连接起来，就得到了该时刻波的图像，也称波形曲线或波形。 (3)波的图像的物理意义：波的图像反映了介质中的各个质点在某一时刻的位移情况。 批注❺：波的周期和频率由波源的周期和频率决定。 批注❻：相邻的波峰与波峰之间的距离是一个波长；相邻的波谷与波谷之间的距离也是一个波长。 批注❼：机械波在介质中传播的速度由介质本身的性质决定。在不同的介质中，波速一般不同。 [对应学生用书P51] 探究点一　波的形成与传播的理解　(科学思维之提升) ►情境探究 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。问： (1)红色标记有没有随波水平迁移？ 提示：没有，红色标记只在竖直方向上下振动。 (2)质点间的振动是如何发生的？ 提示：介质的质点间存在相互作用力，由于相邻质点间有力的作用，当介质中某一质点发生振动时，就会带动周围的质点振动起来，从而使振动向远处传播，如图所示： (3)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止传播吗？ 提示：不会，当手停止抖动后，波仍向右传播。 ►探究归纳 1．机械波的形成 2．波的特点 (1)振幅：像绳波这种一维传播(只在某个方向上传播)的机械波，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振动的周期相同。 (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