3.1 波的形成（教学课件）物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦机械波的形成条件、传播特点及横纵波区分，课堂导入通过视频观察国旗水波等波动现象引出问题，结合绳波实验引导学生观察质点运动，搭建从现象到本质的学习支架。 其亮点在于以科学探究为核心，通过绳波实验、地震波实例培养科学思维，如模型建构分析波的形成，典例辨析振动与波动区别，课堂小结结构化梳理知识。帮助学生深化物理观念，教师可高效开展教学。

第三章 机械波 人教版（2019）选择性必修 第一册 1 波的形成 目录 学习目标 重点难点 课堂导入 探究新知 课堂小结 课堂练习 布置作业 1 2 3 4 5 6 7 2 01 02 03 04 物理观念 依托介质质点理想化模型，理解机械波的形成：波源通过质点间相互作用力带动邻近质点依次振动，介质质点只在平衡位置附近往复振动，不随波迁移；区分横波与纵波，认识波峰、波谷、密部、疏部；明确机械波依靠介质传播，传递振动形式、能量与信息，无法在真空中传播；辨别理想波动与现实介质阻尼引起的振幅衰减现象，厘清单个质点振动与大量质点集体波动的区别，为后续波动知识学习打下认知基础。 科学思维 构建 “波源振动 — 相邻质点依次带动 — 振动形式向外传播” 链式模型思维，厘清后方质点振动相位滞后于前方质点的时空逻辑；运用微元法分析质点间弹力传递作用，推导机械波形成内在机理；借助波形示意图数形结合，辨析横波与纵波的结构差异；对比区分振动图像与波动图像，明晰二者描述对象、物理含义不同；通过模型推理分析波传递能量与信息的本质，锻炼借助物理模型、图像分析集体往复运动规律的抽象推理能力。 科学探究 以小组形式开展绳波、弹簧波动手探究实验，定性观察横波、纵波不同传播形态；观察绳上标记质点、弹簧圈的运动情况，验证介质质点不随波迁移；多次重复抖动软绳、推拉弹簧实验，记录不同时刻波形形态；对比两种波的结构特征，归纳横波、纵波判定依据；排查手抖动不均匀、摩擦阻力、介质形变等带来的实验误差，提升现象观测、动手操作、图像记录与规律归纳的探究能力。 科学态度与责任 完整走完实验操作、现象观察、图像记录、规律归纳、误差分析全部流程，体会物理学构建理想介质质点模型简化现实波动问题的研究方法；理性看待实验中能量损耗、波形畸变等不可避免的误差，养成严谨务实、尊重真实实验现象的学习习惯；了解机械波原理在声波通信、地震勘探、超声波检测等场景中的应用，体会波动规律解决生活、工程实际问题的实用价值。 学习目标 波的形成 01 教学内容 横波和纵波 02 机械波 03 教学重点 1 教学重点 2 教学难点 3 机械波的形成条件与传播特点，理解介质质点不随波迁移。 横波与纵波的区分，认识波传播振动形式、能量与信息。 理解质点依次振动、后振动质点相位滞后的内在逻辑，辨析振动与波动的区别。 重点难点 课堂导入——观察与思考 观察以下视频中运动的有什么特点？ 课堂导入——观察与思考 国旗、水波、彩带上的波浪翻卷实际是振动在传播的结果。振动的传播称为波动，简称波。 波是怎么形成的？波向前传播时每个点也在向前运动吗？ 01 PART 01 第一部分 波的形成 探究新知 8 探究新知——实验探究 带着如下问题先观察下面演示实验后思考：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. (1)红色标记做什么运动？ (2)为什么会看到凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动？ 探究新知——实验探究 探究新知——成因分析 为什么绳上各点都能动起来呢？凹凸相间的波是怎样形成的？ 设想:把绳分成很多小段 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 探究新知——波的形成 波的形成： （1）绳子各部分看成许多质点组成，各部分之间存在着相互作用的弹力． （2）沿波的传播方向上后一个质点比前一个质点落后一段时间，质点依次被带动． （3）振动的形式传播出去形成波． 波的特点： 带动性 滞后性 重复性 探究新知——单摆的回复力 摆球运动到最低点O（平衡位置）时回复力是否为零？合力是否为零？ 平衡位置： x=0， ， 回复力为零 ，合外力不为零  O FT G 探究新知——典例分析 【例1】 (来自教材改编)如图所示是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，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右端。已知t=0时，质点1开始向上运动，t=时，1到达最上方，5开始向上运动。问： (1)t=时，质点6、10、14的运动状态(是否运动、运动方向)如何？ (2)画出t=时的波形，并说明质点6、10、14的运动状态。 探究新知——典例分析 【解析】（1）各质点在t=时的情况如图甲所示： 由图甲可知，t=时，质点6正在向上运动，质点10、14未运动。 （2）t=T时的波形如图乙所示，质点6正在向下运动，质点10正在向上运动，质点14未运动。 02 PART 02 第二部分 横波和纵波 探究新知 16 探究新知——横波 绳波中各质点的振动方向和波的传播方向间有怎样的关系？ 互相垂直 横波：参与振动的质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波. 波峰 波谷 探究新知——纵波 观察推拉弹簧形成的波，判断这种波在传播的过程中各质点的振动方向和波的传播方向间有怎样的关系？ 纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波． 同一直线上 密部 疏部 探究新知——声波 发声体振动时在空气中产生的声波是横波还是纵波？ 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，也能在液体、固体中传播。 探究新知——地震波 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？ 地震震源往往在地下某个地方，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。另外，横波振幅比纵波大，破坏力大，所以横波的水平晃动力是造成建筑物损坏的主要原因。 探究新知——典例分析 【例2】有关纵波与横波，下列说法中正确的是 A.对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同 B.对于横波，质点的振动方向与波的传播方向垂直 C.纵波中的质点可以随波迁移，而横波中的质点不能 D.纵波只能在液体、气体中传播 探究新知——典例分析 【解析】纵波质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上，可能相同，也可能相反，故A错误； 横波质点的振动方向与波的传播方向垂直，故B正确； 不管是横波还是纵波，质点只在某平衡位置附近振动，并不随波迁移，故C错误； 纵波可以在固体、液体和气体中传播，故D错误。 03 PART 03 第二部分 机械波 探究新知 23 探究新知——机械波 通过前面的学习，我们已经知道： 对绳一端的抖动依次引起了绳中各段的振动，振动在绳中的传播形成了绳波； 对水面一处的扰动由近及远引起了水面各部分的 振动，此振动在水中的传播形成了水波； 击鼓时，对鼓皮的扰动引起了周围空气的振动， 此振动在空气中的传播形成了声波. 由此，你能得出什么结论？ 这些波都是振动状态在某些物体中的传播. 探究新知——机械波 1. 介质： 波借以传播的物质. 2.机械波： 机械振动在介质中的传播，形成机械波. 3.产生机械波的条件: 同时存在波源和介质，且质点之间有相互作用。 固体 液体 气体 波源 介质 质点间相互作用 前一质点带动后一质点 以振动的形式向外传播 机械波 探究新知——机械波的特点 ②机械波传播的是振动的形式、能量和信息; ③各质点都以自己的平衡位置为中心振动，质点并不随波迁移; ⑤各质点的起振方向都与波源的起振方向相同。 ④介质中各质点都在做受迫振动，其振动频率都等于波源的振动频率； ①沿波传播的方向由近及远的传播。 1.各质点的振动 2.传播规律：波在同一种均匀介质中匀速传播。 探究新知——机械波的特点 波动与振动有什么区别和联系？ (1)区别：振动是一个质点的往复运动; 波动是介质中许多质点的集体运动。 (2)联系： ①都是周期性的运动； ②从构成介质的某一质点来看，所呈现的现象是振动，从构成介质的整体来看，所呈现的现象是波动； ③振动是形成波动的必要条件，但有振动不一定存在波动； ④波动是振动形式的传播过程。 课堂小结 波的形成 波的定义 “带动法” 机械振动在介质中的传播 质点间的作用力、离波源越远，振动越迟 横波和纵波 横波——相互垂直 纵波——同一直线 波峰、波谷 密部、疏部 波的形成 机械波 产生条件 振源、介质 传播振动形式 传播特点 传递能量 传递信息 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 课堂练习 布置作业 1.认真阅读课本本节内容，并完成课后“练习与应用”； 2.完成分层作业。 谢谢聆听 鼎力物理制作，盗版必究 谢谢聆听 Lavf58.12.100 Lavf58.46.101 Lavf59.6.100 Lavf58.46.101 Lavf58.46.101 1.(2023·溧水高级中学月考)某同学研究绳波的形成，取一条较长的软绳置于水平面上，软绳一端固定，用手握住软绳一端将软绳水平拉直后，沿水平面垂直软绳方向抖动后，观察到如图所示的甲、乙两个绳波。关于两次形成的绳波，下列判断正确的是(　　) A.甲的振幅比乙的大 B.甲的周期比乙的大 C.甲的形成时间比乙早 D.甲的起振方向与乙相同 2.如图，手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波，该波沿水平方向传播。绳上有另一质点P(图中未画出)。t＝0时，O位于最高点，P位于最低点，下列判断正确的是(　　) A.t＝时，P位于平衡位置上方 B.P的起振方向与O的起振方向相反 C.t＝时，P的速度方向水平向右 D.P、O的振动频率相同 3.如图所示是绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下做简谐运动，带动其余质点依次上下振动。在t＝时，质点1到达最上方，质点5刚开始振动。下列说法正确的是(　　) A.质点5和质点1的振动频率相同 B.在t＝时，质点4加速度方向向上 C.从t＝T开始的一小段时间内，质点11的速度正在减小 D.从t＝T开始的一小段时间内，质点16的加速度正在减小 4.关于机械波的形成和传播，下列说法中正确的是(　　) A.机械波只能在介质中传播，波源周围如果没有介质，就不能形成机械波 B.离波源较近的质点总比离波源较远的质点振动得迟一些 C.离波源较近的质点总比离波源较远的质点振动得早一些 D.一旦波源振动起来，介质中的各个质点也就立刻振动起来 5.关于横波和纵波，下列说法正确的是(　　) A.质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波 B.质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波 C.横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部 D.地震波是横波，声波是纵波 6.如图甲是一个单摆振动的情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的最远位置。设摆球向右运动为正方向。图乙是这个单摆的振动图像。根据图像回答： (1)单摆振动的频率是多大？ (2)开始时刻摆球在何位置？ (3)若当地的重力加速度为π2m/s2，试求这个摆的摆长是多少？ $