(讲义)第3章 第1节 波的形成和描述-【提分教练】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 1．知道横波、纵波的概念，了解波长及波速的概念． 2．理解机械波的形成和传播，掌握波的图像，能利用图像分析波的传播与质点振动的关系． 3．能观察并探究有关机械波的实验现象． 4．培养自主学习物理、探索身边的物理问题的兴趣． 知识点一　波的形成与传播 1．机械波的定义 机械振动在介质中传播，形成了机械波． 2．机械波的产生条件 (1)波源：做机械振动的物体． (2)介质：能传播波的物质． 3．传播特点 机械波传播时，介质并不随波前进，传播的只是机械振动这种运动形式及其能量． 　没有介质机械波不能传播，如声波不能在真空中传播． 1．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)物体做机械振动，一定产生机械波． (×) (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)机械波除传递振动形式外，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 　　不论横波还是纵波各质点的振动周期与波源的振动周期有什么关系？ 提示：总相同． 2．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直． (√) (2)纵波中有密部、疏部之分． (√) (3)质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这样的波一定是横波． (×) 知识点三　波的描述 1．波的图像 (1)波形：在绳子波动的某个时刻拍下照片，就能得到该时刻的波形． (2)图像：在波形上添加一个坐标系，就可以得到该时刻这个波的图像．用横坐标x表示沿波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移． (3)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． (4)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． 2．波的特征 (1)波的周期和频率：质点完成一次全振动的时间叫作周期，用T表示．介质中的质点每秒完成全振动的次数叫作波的频率，用f表示．两者的关系：T＝． (2)波长：在波动中，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，称为波长，用λ表示． (3)波速：物理学中，将振动传播的距离与传播时间之比称为波速，波在均匀介质中的传播是匀速传播，波速公式为v＝或v＝λf． (4)经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于一个波长． 　相邻的波峰与波峰之间的距离是一个波长，相邻的波谷与波谷间的距离也是一个波长． 3．思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)波的图像反映的是某一时刻介质中各质点的位移情况． (√) (2)从波的图像可以知道各质点振动的振幅． (√) (3)根据v＝可知，机械波的波长越长，波速越大． (×) (1)在平静的湖面上，漂浮着一片树叶，如果你往树叶附近扔下一块小石子，湖面立即兴起水波，水波一圈一圈往外扩展出去，于是树叶运动起来．请问树叶会随水波往外移动吗？ (2)如图所示的波是一列横波，绳波各质点振动方向与波的传播方向有什么关系？ 提示：(1)不会．因为小石子激起的水波是振动的传播，水并不向外移动，水的质点只是上下振动，所以树叶不会随水波往外移动． (2)质点的振动方向与波的传播方向相互垂直． 考点1　波的形成和传播 1．机械波的形成 2．机械波的特点 (1)机械波传播的是振动形式、能量和信息，介质中各质点本身并不随波传播而迁移，而是在各自的平衡位置附近振动． (2)由于波的形成实际上是从波源开始依次带动介质中的各个质点参与振动，所以各个质点都在做受迫振动，因此各个质点振动的周期(频率)与波源的周期(频率)相同． (3)在不考虑能量损失时，各质点振动的振幅相同，各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同． 3．横波和纵波的区别 横波 纵波 概念 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向相互垂直 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向在一条直线上 介质 只能在固体介质中传播 在固体、液体和气体介质中均能传播 特征 在波动中交替、间隔出现波峰和波谷 在波动中交替、间隔出现密部和疏部 【典例1】　(多选)如图是一条软绳，绳上选有18个质点，质点1在外力作用下首先向上振动，其余质点在相互作用力的带动下依次振动，从而形成简谐波．由波的形成及图示可知，下列说法正确的是(　　) A．质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的，因此每个质点均做受迫振动 B．每个质点开始