第3章 第1节 机械波的形成和传播（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

机械波 第1节　机械波的形成和传播 第三章 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 必备知识 自主学习 一、机械波的形成原因 在绳波形成的过程中，绳子上的各小段可以看成____。前面的质点会____后面的质点运动，各个质点在自己的平衡位置附近____。后面的质点总____前一个质点的运动状态，结果____沿着绳子向另一端____形成波。 二、机械波的定义 机械振动在____________形成机械波。产生初始振动的叫作____。 质点 带动 振动 滞后 振动 传播 介质中的传播 波源 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 必备知识 自主学习 三、机械波的性质 1．机械波传播的是________这一运动形式，介质(质点)本身没有__________________。 2．波是传递____的一种方式。 机械振动 沿波的方向发生迁移 能量 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 必备知识 自主学习 四、横波与纵波 1．横波：介质中的质点的振动方向和波的传播方向____。横波有波峰和波谷。 2．纵波：介质中质点的振动方向和波的传播方向____。纵波有密部和疏部。 垂直 平行 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 必备知识 自主学习 判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)在机械波中各质点不随波的传播而迁移。(　　　　) (2)机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同。(　　　　) (3)两个波峰(或波谷)之间的距离为一个波长。 (　　　　) (4)同一列波从一种介质进入另一种介质，频率不变。(　　　　) √ √ × √ 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 探究点一__ ___________机械波的形成 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。如果在绳子上的不同的位置做红色标记，观察这些红色标记的运动。 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 (1)观察红色标记点的运动情况，这些点在运动的过程中，沿着波传播的方向迁移吗？ (2)手停止运动后，波立即停止传播吗？ 提示：(1)在波传播的过程中，红色标记点在自己的平衡位置附近振动，并不随波向前传播。 (2)手停止运动后，波并没有立即停止传播。 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 1．机械波的形成条件 (1)有发生机械振动的波源。 (2)有传播介质，如空气、水等。 2．机械波形成的原因 介质中的各质点之间存在着作用力，因此当波源引发振动时，将带动后面的质点依次振动，即前面的质点带动后面的质点振动，后面的质点滞后模仿前面的质点振动，这样在各时刻，介质中各质点的位置不同，形成波形。 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 3．介质中质点的振动情况 (1)所有质点的振动频率都相同，起振时间依次滞后。 (2)所有质点的起振方向都与振源起振的方向相同。 (3)介质中质点均在自己的平衡位置附近振动，并不随波向前传播。 4．机械波的特点 (1)机械波传播的是振动这种形式，介质本身并没有随波迁移。 (2)机械波是能量传播的一种方式。 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 [练1] 如图所示，一条软绳上选有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，下列说法中错误的是(　　) B 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 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．每个质点开始运动后，在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐运动 C．绳子上的每一个质点开始振动时，方向都向上，振动周期都相同 D．绳子上波的传播过程，也是能量的传播过程，虽然每个质点均做等幅振动，但每个质点的机械能并不守恒 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 探究点二__ ___________横波与纵波 甲 乙 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 图甲中，运动员用手握住绳子的一端，上下抖动，振动便沿着绳子传播开去，形成一列机械波；图乙中，用手拨动弹簧的一部分，产生一个振动，振动便沿着弹簧传播开去，形成一列波。 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 [问题设计] 两列波中，介质(分别是绳子和弹簧)中各质点的振动情况与波的传播方向有什么不同？在两列波传播的过程中，你发现了什么现象？ 提示：图甲中振动方向和波的传播方向垂直，图乙中振动方向和传播方向平行。图甲中波的传播过程中出现波峰和波谷，波峰和波谷沿着传播方向向前平移。图乙中出现疏部和密部，疏部和密部沿着波的传播方向平移。 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 1．横波 (1)介质中的质点的振动方向和波的传播方向垂直。 (2)质点在自己的平衡位置附近振动，到达正向最大位移处形成波峰，到达负向最大位移处形成波谷，质点并不随波平移，波峰(或波谷)随波向前平移。 (3)气体和液体内部不能传播横波。 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 2．纵波 (1)介质中的质点的振动方向和波的传播方向平行。 (2)质点在自己的平衡位置附近振动，质点分布密集的形成密部，分布稀疏的形成疏部，质点并不随波平移，疏部和密部随波向前平移。 (3)纵波在固体、液体、气体中均能传播。 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 【例2】 下列关于机械波的说法正确的是(　　) A．只要有质点的振动就一定能产生机械波 B．纵波有波峰和波谷，横波有疏部和密部 C．波不仅可以传递信息和能量，质点还可以随波迁移 D．机械波的传播必须依赖介质 D 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 关键能力 互动探究 [练2] 关于介质中质点的振动方向和波的传播方向，下列说法中正确的是(　　) A．在横波中二者方向有时相同 B．在横波中二者方向一定相同 C．在纵波中二者方向有时相同 D．在纵波中二者方向一定不同 C 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 素养训练 学业评价 1．关于机械波，下列说法正确的是(　　) A．机械波在真空中也能传播 B．在波的传播过程中，介质和运动形式一起传播 C．波的传播过程也是能量的传播过程 D．波源停止振动，介质中各质点立即停止振动 C 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 素养训练 学业评价 2．(多选)关于横波和纵波，下列说法正确的是( 　　) A．对于纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反 B．对于横波，质点的运动方向与波的传播方向一定垂直 C．形成纵波的质点随波一起迁移 D．空气介质只能传播纵波 ABD 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 素养训练 学业评价 3．中医是我国传统文化的瑰宝，“悬丝诊脉”更是一门绝技。悬丝诊脉，悬的是“丝”，“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动，即通过机械波判断出病灶的位置与病情严重程度。如图，假设“丝”上有间距相等的点1，2，3，4，5，6，…，且相邻两点间距离均为l。待诊病人在搭上丝线后，图中质点1在t＝0时开始向上振动，产生的机械波沿丝线向医生传播，t＝1.25 s时质点1第二次到达最高点，此时质点6刚好开始振动，则下列说法正确的是(　　) D 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 素养训练 学业评价 A．该波的波长为2l B．t＝1.25 s时质点6振动的方向向下 C．t＝2 s时质点3恰好位于波谷位置 D．t＝0.75 s时质点1和质点3的加速度方向相反 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 素养训练 学业评价 4．(多选)如图所示，水平放置的弹性长绳上有一系列均匀分布的质点1，2，3，…，使质点1沿竖直方向做简谐运动，振动将沿绳向右传播，从质点1经过平衡位置向上运动时开始计时，当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动。则下列说法正确的是(　　) A．质点7位于最大位移处 B．质点13向下振动 C．质点10的加速度最大 D．质点7的加速度为零 CD 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 解 析 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 课时梯级训练(15) 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 谢谢观看 物理 选择性必修 第一册 J　 返回导航 物理观念 科学探究 科学态度与责任 1.认识机械波。 2．知道机械波是如何形成的。 3．知道横波和纵波的概念。 1.通过观察绳波探究波形成的原因。 2．探究波在介质中传播时，质点的振动情况。 3．探究质点的振动与波形成的关系。 1.通过对波形成的探究，体会整体与部分之间的辩证关系。 2．培养严谨的科学态度以及透过现象看本质的科学研究方法。 【例1】 某绳波形成过程的示意图如图所示。质点1在外力作用下沿直线方向做简谐运动，带动2，3，4，…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到绳的右端。已知t＝0时，质点1开始向上运动，t＝时，质点1到达最上方，质点5开始向上运动。问： (1)t＝时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何； (2)t＝时，质点8、12、16的运动状态如何。 答案：(1)质点8未到达波峰，正在向上振动，质点12、16未振动　(2)质点8未到达平衡位置，正在向下振动，质点12未到达波峰，正在向上振动，质点16未振动 (1)已知t＝0时，质点1开始向上运动，t＝时，质点1到达最上方，质点5开始向上运动，则各质点在t＝时的情况如图甲所示， 则t＝时，质点8未到达波峰，正在向上振动，质点12、16未振动。 (2)各质点在t＝时的情况如图乙所示， 则t＝时，质点8未到达平衡位置，正在向下振动，质点12未到达波峰，正在向上振动，质点16未振动。 质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的，因此每个质点都做受迫振动，A正确；每个质点开始振动后，只在竖直方向做简谐运动，在水平方向不随波迁移，B错误；绳子上每一个质点的起振方向都相同，振动周期都等于波源的振动周期，C正确；波的传播过程也是能量的传播过程，虽然每个质点均做等幅振动，但每个质点的机械能并不守恒，D正确。 有振源和介质才能形成机械波，A错误；纵波有疏部和密部，横波有波峰和波谷，B错误；波可以传递信息和能量，但质点不能随波迁移，C错误；机械波的传播必须依赖介质，D正确。 在横波中质点振动方向和波的传播方向相互垂直，所以二者方向一定不同，A、B错误；在纵波中质点振动方向和波的传播方向二者既可能相同，也可能相反，C正确，D错误。 真空中没介质，故机械波在真空中不能传播，A错误；机械波传播的是运动形式，介质质点只在其平衡位置附近振动，不随波迁移，B错误；机械波在传播振动形式的过程中，同时将能量由近及远传递，C正确；若波源停止振动，已形成的波不会立即消失，仍沿原方向继续传播，D错误。 质点的振动方向与波的传播方向垂直的波是横波，质点的振动方向与波的传播方向平行的波是纵波；纵波质点的运动方向与波的传播方向有时相同，有时相反，A、B正确；无论是横波还是纵波，质点都不随波迁移，C错误；横波不能在空气中传播，空气只能传播纵波，D正确。 根据题意有5l＝＋λ，所以λ＝4l，A错误；介质中质点的起振方向与波源的起振方向相同，所以t＝1.25 s时质点6振动的方向向上，B错误；根据题意有t＝＋T，解得T＝1 s，波从质点1传播到质点3需要半个周期，即0.5 s，所以在t＝2 s时质点3实际振动的时间为1.5 s，所以在t＝2 s时质点3恰好位于平衡位置且向下振动，C错误；质点1和质点3之间的距离等于半个波长，所以两质点振动步调相反，所以t＝0.75 s时质点1和质点3的加速度方向相反，D正确。 根据题意，当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动，质点13应向上运动，B错误；故此时质点1～13之间波形为一个完整的正弦波形，质点7位于平衡位置，A错误，D正确；质点10处于正向最大位移处，回复力最大，加速度最大，C正确。 $$