【物理】波的形成 課件-2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

第三章機械波第1節(jié)波的形成物理學(xué)中將振動的傳播稱為波動，簡稱波。水波振動在水中傳播的結(jié)果繩波振動在繩上傳播的結(jié)果

波繩波的形成過程【探究】繩波究竟是怎樣形成的呢？設(shè)想:把繩分成很多小段每一小段均可看成一個質(zhì)點手握住的那個質(zhì)點（振源）在手的作用下最先開始上下振動

一、波是如何形成的請點擊手

當手握繩端上下振動時，繩端處的第1個質(zhì)點（振源）會開始振動，緊接著帶動相鄰的第2個質(zhì)點開始振動，第2個質(zhì)點又帶動更遠的第3個質(zhì)點開始振動，依次類推……繩端質(zhì)點（振源）的振動狀態(tài)沿繩子從左至右由近及遠依次傳出去。

任何時刻，后一個質(zhì)點總在重復(fù)前一個質(zhì)點的運動狀態(tài)，只不過總比前一個質(zhì)點遲一些【思考1】繩上的點是不是隨波一起遷移了呢？波傳播的是什么？【思考2】繩上各點是不是同時開始振動的，它們振動的步調(diào)一致嗎？【思考3】繩上各點開始振動時的方向(起振方向)與振源起振方向有什么關(guān)系？【思考4】振源振動停止后波的傳播會立刻停止么？繩子上的點只在平衡位置上下振動，并不隨波遷移。波傳播的是振動這種形式。各質(zhì)點不是同時起振的，離振源近的質(zhì)點先起振。振動步調(diào)不一致：前一質(zhì)點依次帶動后一質(zhì)點振動,但后一質(zhì)點滯后振動。繩上個點開始振動的起振方向與振源起振方向相同。

質(zhì)點說：我們從不“隨波逐流”，

我們只是“波”的搬運工。前面質(zhì)點對后面質(zhì)點說：“我的今天就是你的明天”波源停止振動后，波仍向前傳播。做一做：新課講授1.傳播方向上各質(zhì)點均做受迫振動，先振動的質(zhì)點帶動后振動的質(zhì)點，后振動的質(zhì)點每時每刻都要重復(fù)前一質(zhì)點的運動，但是略微滯后。2.所有質(zhì)點振動的周期、頻率、振幅、起振方向均與波源相同，但是位移和相位不同（運動滯后）。3.質(zhì)點只在自己的平衡位置附近振動，不會跟隨波向外傳播。波傳播過程中各質(zhì)點的運動特征“帶動、重復(fù)、滯后”傳播方向例1.如圖1所示，是某繩波形成過程的示意圖.質(zhì)點1在外力作用下沿豎直方向做簡諧運動，帶動2、3、4……各個質(zhì)點依次上下振動，把振動從繩的左端傳到右端.已知t＝0時，質(zhì)點1開始向上運動，t＝T/4時，1到達最上方，5開始向上運動.問：t＝3T/4時，質(zhì)點8、12、16的運動狀態(tài)如何(是否運動、運動方向)？當堂練：解題技巧：第一步明確波傳遞方向并計算相鄰兩質(zhì)點振動滯后時間

例2、簡諧波在繩中傳播的示意圖如圖所示。質(zhì)點1在外力作用下沿豎直方向做簡諧運動，帶動質(zhì)點2、3、4…依次做受迫振動。質(zhì)點1從平衡位置向上運動開始計時，t=0.4s時，質(zhì)點1第一次到達最高點，質(zhì)點5開始運動，若質(zhì)點1的振幅為4cm，則下列說法正確的是（）A．質(zhì)點7和質(zhì)點11的振動情況始終相反B．t=1.1s時，質(zhì)點11開始向上振動C．t=1.2s時，質(zhì)點9處于波峰D．0-1.4s內(nèi)，質(zhì)點7通過的路程為8cmCD

例3、如圖所示，1、2、3、4…是某繩(可認為是均勻介質(zhì))上一系列等間距的質(zhì)點．開始時繩處于水平方向，質(zhì)點1在外力作用下沿豎直方向做簡諧運動，帶動2、3、4…各個質(zhì)點依次上下振動，把振動從繩的左端傳到右端．已知t=0時，質(zhì)點1開始向下運動，經(jīng)過二分之一周期，質(zhì)點9開始運動．則在二分之一周期時，下列說法正確的是()A．質(zhì)點3向上運動B．質(zhì)點5所受回復(fù)力為最大值C．質(zhì)點6的加速度向下D．質(zhì)點9的振幅為零AB1、定義：機械振動在介質(zhì)中由近及遠的傳播就形成了機械波。2.產(chǎn)生條件：①有振源。②有可傳播波的介質(zhì)。3、產(chǎn)生原理：組成介質(zhì)的質(zhì)點之間有相互作用，振源開始一個質(zhì)點的振動會引起相鄰質(zhì)點的振動。

二、機械波波源（振源）：波初始振動的位置，能夠維持振動的傳播，不間斷的輸入能量，。介質(zhì)：凡是能傳播機械振動的媒介物質(zhì)，都可以叫做介質(zhì)。如繩、彈簧、水空氣等【注意】有振動不一定存在波，有波一定存在振動．3、機械波的特點：①振動由振源由近及遠的傳播形成波。(前帶后，后跟前，運動狀態(tài)往后傳。)②后一質(zhì)點被帶動重復(fù)前一質(zhì)點的振動，但時間和運動狀態(tài)落后；③介質(zhì)中各質(zhì)點都在做受迫振動，其振動頻率、周期、振幅、起振方向都與波源相同。④機械波傳播的是振動的形式、能量和信息;⑤各質(zhì)點都以自己的平衡位置為中心振動，質(zhì)點并不隨波傳播出去;⑥波源停止振動后，波源后面質(zhì)點相繼停止振動，波仍向前傳播。⑦傳播速度：波在同一種均勻介質(zhì)中勻速傳播。3.波動與振動的區(qū)別和聯(lián)系:①

區(qū)別:振動是一個質(zhì)點的往復(fù)運動;波動是介質(zhì)中許多質(zhì)點的集體運動．②聯(lián)系：a.都是周期性的運動：波動周期等于質(zhì)點的振動周期；

b.從構(gòu)成介質(zhì)的某一質(zhì)點來看，所呈現(xiàn)的現(xiàn)象是振動，從構(gòu)成介質(zhì)的整體來看，所呈現(xiàn)的現(xiàn)象是波動；

c.振動是形成波動的必要條件，但有振動不一定存在波動；

d.波動是振動形式的傳播過程。互相垂直同一直線上【觀察與思考】觀察繩波和推拉彈簧形成的波，判斷這兩種波在傳播的過程中各質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向間有怎樣的關(guān)系？

縱波

橫波（1）定義：質(zhì)點的振動方向跟波的傳播方向垂直的波叫做橫波（凹凸波）。（2）波形特點：有波峰、波谷（凸起的最高處叫做波峰，凹下的最低處叫做波谷）1、橫波

三、橫波和縱波（3）說明：橫波是靠物體內(nèi)部形變而產(chǎn)生的彈力作為回復(fù)力，橫波只能在固體內(nèi)傳播。（水波比較復(fù)雜，高中物理中通常視水波為橫波。）（1）定義：質(zhì)點的振動方向跟波的傳播方向在同一直線上的波叫做縱波（疏密波）（2）波形特點：有密部、疏部，疏密相間．

（質(zhì)點分布較密的部分叫密部，質(zhì)點分布較稀的部分叫疏部）（3）說明：縱波是靠介質(zhì)質(zhì)點的相互擠壓而產(chǎn)生的作用力作為回復(fù)力。

縱波在固體、液體、氣體中都能傳播。2、縱波發(fā)聲體振動時在空氣中產(chǎn)生的聲波是縱波.聲波不僅能在空氣中傳播，也能在液體、固體中傳播?！舅伎肌堪l(fā)聲體振動時在空氣中產(chǎn)生的聲波是橫波還是縱波？【多知道一點】地震波既有橫波又有縱波【練習(xí)1】關(guān)于橫波和縱波，下列說法正確的是（

A

）A.對于縱波，質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向有時相同，有時相反B.對于橫波，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向有時會相同C.形成縱波的質(zhì)點隨波一起遷移D.空氣介質(zhì)只能傳播橫波【練習(xí)2】關(guān)于機械波，下列說法中正確的是(C)A.物體做機械振動，一定產(chǎn)生機械波B.機械波的傳播方向就是介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向C.除振源外，機械波中各質(zhì)點都做受迫振動D.機械波是介質(zhì)隨波遷移，也是振動能量的傳遞【練習(xí)3】一列機械波在一水平繩上勻速傳播，則以下說法中正確的是（A）A．繩子上任意一點做受迫振動的周期相同B．繩子上任意一點在四分之一周期內(nèi)通過的路程為一個振幅C．繩子上相距為一個波長的兩點振動情況是異步的D．繩子上質(zhì)點隨波發(fā)生遷移【練習(xí)4】(多選)關(guān)于機械波的說法正確的是（

ACD

）A．相鄰的質(zhì)點要相互做功B．機械波在真空中也能傳播C．波源開始時怎樣振動，其他質(zhì)點開始時就怎樣振動D．除波源外，波中各質(zhì)點都做受迫振動【練習(xí)5】(多選)一列橫波沿繩子向右傳播,傳播過程無能量損失,某時刻繩子形成如圖所示的凹凸形狀。對此時繩上A、B、C、D、E、F六個質(zhì)點,下列說法正確的是(

ACD

)A.它們的振幅相同B.質(zhì)點D和F的速度方向相同C.從此時算起,質(zhì)點B比C先回到平衡位置D.從此時算起,質(zhì)點E比F先到達波峰【練習(xí)6】(多選)如圖所示是繩波形成過程的示意圖。質(zhì)點1在外力作用下做簡諧運動，帶動其余質(zhì)點依次上下振動。在T/4時，質(zhì)點1到達最上方，質(zhì)點5剛開始振動。下列說法正確的是（ABD）A．質(zhì)點5和質(zhì)點1的振動頻率相同B．在

t=T/2時，質(zhì)點4加速度方向向上C．從t=T開始的一小段時間內(nèi)，質(zhì)點11的速度正在減小D．從

t=T開始的一小段時間內(nèi)，質(zhì)點16的加速度正在增大【練習(xí)7】(多選)如圖所示為沿水平方向的介質(zhì)中的部分質(zhì)點，每相鄰質(zhì)點間距離相等，其中0處為波源，設(shè)波源的振動周期為T，從波源通過平衡位置豎直向下振動開始計時，經(jīng)過1/4T，質(zhì)點1開始振動，則下列關(guān)于各質(zhì)點的振動和介質(zhì)中的波的說法中正確的是(

)A．介質(zhì)中所有點的起振方向都是豎直向下的，但圖中9點起振