第三章 第一节 机械波的产生和传播（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（粤教版2019）

第一节　机械波的产生和传播 课程内容要求 核心素养提炼 1.了解波的形成和传播过程． 2．知道机械波是机械振动在介质中的传播． 3．能区分横波和纵波． 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. 一、认识机械波 1．定义 机械振动在媒介中传播，形成机械波． 2．产生条件 (1)要有机械振动． (2)要有传播振动的介质． 二、机械波的传播 1．将绳分成许多小部分，将每一部分看作质点． 2．在无外来扰动之前，各个质点排列在同一直线上，各个质点所在的位置称为各自的平衡位置． 3．由于外来的扰动，会引起绳中的某一质点振动，首先振动的这个质点称为波源． 4．由于绳中各质点之间存在着相互作用力，作为波源的质点就带动周围质点振动，并依次带动邻近质点振动，于是振动就在绳中由近及远地向外传播． [判断] (1)质点的振动位置不断变化即形成波．(×) (2)在绳波的形成和传播中，所有质点同时运动，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．(√) 三、横波和纵波 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互相垂直的波 (1)波峰：凸起的最高处 (2)波谷：凹下的最低处 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：质点分布最密的位置 (2)疏部：质点分布最疏的位置 [思考] 如图是地震后场景．当地震发生时，地震波在地球内部和地表传播，有时使人感到左右摇晃，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 艺术体操也叫韵律体操，是一种艺术性很强的女子竞赛体操项目.19世纪末20世纪初起源于欧洲．艺术体操表演项目有很多，丝带舞表演就是其中之一，如图所示是一幅丝带舞的表演图． (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，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 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． [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)各质点只在平衡位置附近上下振动． (3)确定再经过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，新的波形图如答案图所示． 答案　 [变式]　图甲中有一条均匀的绳，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周期时的波形图． 解析　再经过周期波形如图： 答案　见解析 [训练1]　(多选)如图所示是做简谐振动绳子的一段，绳中有沿绳向右传播的一列机械波，则对于该时刻下列说法中正确的是(　　) A．图中3质点的速度方向向下 B．图中除1质点外，加速度最大的是5质点 C．只有3、7质点的振动频率不同，其他质点的振动频率都相同 D．各个质点振动的周期都与波源振动的周期一样 ABD　[由于绳波是横波