2024-2025學年新教材高中物理第3章機械波1.波的形成課件新人教版選擇性必修第一冊

第三章1.波的形成學習目標1.知道什么是機械波,能區(qū)分橫波和縱波,知道什么是波峰和波谷、密部和疏部。(物理觀念)2.知道機械波的形成條件及過程。(科學思維)3.通過觀察和分析,認識波是振動的傳播,知道波在傳播振動形式的同時也傳播能量和信息。(科學思維)4.培養(yǎng)觀察、分析、歸納的好習慣。(科學態(tài)度與責任)基礎落實·必備知識全過關一、波的形成1.波的定義

的傳播稱為波動,簡稱波。

2.波的形成

彈力介質(zhì)中相鄰的質(zhì)點之間有相互作用力,這使得一個質(zhì)點的運動會影響相鄰質(zhì)點的運動。前面先振動的質(zhì)點依次帶動后面的質(zhì)點,這樣振動的狀態(tài)就沿介質(zhì)傳播出去。

波上各點均做受迫振動,T相同振動二、橫波和縱波

種類定義標志性物理量實物波形實例橫波質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向互相

的波

(1)波峰:凸起的

(2)波谷:凹下的

繩上形成橫波繩波縱波質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在

的波

(1)密部:質(zhì)點分布

的位置

(2)疏部:質(zhì)點分布

的位置

彈簧形成縱波聲波垂直最高處最低處同一直線上最密最疏三、機械波1.介質(zhì)繩、彈簧、水、空氣等是波借以傳播的物質(zhì),叫作介質(zhì)。2.機械波機械振動在

中傳播,形成了機械波。

3.波的傳播特點(1)介質(zhì)中有機械波傳播時,介質(zhì)本身并

一起傳播。

(2)波在傳播“振動”這種運動形式的同時,也將波源的能量傳遞出去。(3)波不但傳遞

,而且可以傳遞

。

介質(zhì)不隨波能量信息情境鏈接運動會上團體操表演波浪時,可以看出波浪“滾滾向前”,但每個人的位置并沒有向前移動。波浪是如何形成的呢?提示

第1個人做周期性下蹲、起立,依次帶動旁邊的人重復他的動作,只是后邊的一位總比前面的一位稍遲一點點。這樣就會看到凹凸相間的波浪向前傳播。教材拓展教材P65敘述了聲波(縱波)在空氣中的傳播原理,結合這一點,想一想橫波能否在空氣中傳播?提示

不能。假設在空氣中取一縱截面,讓截面內(nèi)的某一質(zhì)點在截面內(nèi)振動,當質(zhì)點離開平衡位置時,其相鄰的質(zhì)點無法提供使其回到平衡位置的彈力,故橫波不能在空氣中傳播。易錯辨析(1)在繩波的形成和傳播中,所有質(zhì)點同時開始振動,同時停止振動。(

)(2)如果波源停止振動,介質(zhì)中的波也會立即停止傳播。(

)(3)物體只要做機械振動,就一定會產(chǎn)生機械波。(

)(4)機械波傳播的是介質(zhì)中的質(zhì)點。(

)(5)橫波中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直。(

)(6)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。(

)×后面的質(zhì)點總比前面的質(zhì)點遲一些開始振動,前面的質(zhì)點停止振動后,后面的質(zhì)點并未馬上停止振動?！痢劣姓駝雍徒橘|(zhì),才會產(chǎn)生機械波。

×機械波傳播的是振動形式,介質(zhì)中的質(zhì)點不隨波遷移。

√√重難探究·能力素養(yǎng)全提升探究點一機械波的形成及特點導學探究如圖所示,手拿繩的一端上下振動,使繩上形成凸起部分和凹落部分相間的情形,可以看到,凸起部分和凹落部分在繩上從一端向另一端移動。(1)從振源開始,各個質(zhì)點做什么振動?振動頻率和振源的頻率有什么關系?(2)當手停止抖動后,繩上的波會立即停止嗎?(3)繩子中的一點系上一圈紅布,做出明顯的標記。紅布標記的點是如何運動的,會不會隨波傳播出去?提示

(1)從振源開始,每一個質(zhì)點都由前面的質(zhì)點帶動而做受迫振動。每一個質(zhì)點的振動頻率和振源的頻率相等。(2)不會,當手停止抖動后,波仍向右傳播。(3)會看到紅布標記的點在其原位置附近上下振動,但不會發(fā)生遷移。知識歸納1.機械波的形成

2.機械波的特點(1)機械波在傳播“振動”這種運動形式的同時,也傳遞能量和信息,介質(zhì)中各質(zhì)點本身并不隨波的傳播而遷移,而是在各自的平衡位置附近振動。(2)由于波的形成實際上是從波源開始依次帶動介質(zhì)中的各個質(zhì)點參與振動,所以各個質(zhì)點都在做受迫振動,因此各個質(zhì)點振動的周期(頻率)與波源的周期(頻率)相同。(3)在不考慮能量損失時,各質(zhì)點振動的振幅相同,各質(zhì)點的起振方向都與波源開始振動的方向相同。典例剖析【例題1】

(多選)(2024山東濟寧高二期末)如圖所示,一條軟繩上選有18個質(zhì)點,質(zhì)點1在外力作用下首先向上振動,其余質(zhì)點在相互作用力的帶動下依次振動,從而形成簡諧波。由波的形成及圖示可知,下列說法正確的是(

)A.質(zhì)點1帶動質(zhì)點2是利用繩上質(zhì)點間的彈力實現(xiàn)的,因此每個質(zhì)點均做受迫振動B.每個質(zhì)點開始運動后,在水平方向做勻速運動,在豎直方向做簡諧運動C.繩子上的每一個質(zhì)點開始振動時,方向都向上,振動周期都相同D.繩子上波的傳播過程,也是能量的傳播過程,雖然每個質(zhì)點均做等幅振動,但每個質(zhì)點的機械能并不守恒答案

ACD

解析

質(zhì)點1帶動質(zhì)點2是利用繩上質(zhì)點間的彈力實現(xiàn)的,因此每個質(zhì)點都做受迫振動,A正確;每個質(zhì)點開始振動后,只在豎直方向做簡諧運動,水平方向不隨波遷移,B錯誤;繩子上每一個質(zhì)點的起振方向都相同,振動周期等于波源振動周期,C正確;波的傳播過程,也是能量的傳播過程,雖然每個質(zhì)點均做等幅振動,但每個質(zhì)點的機械能并不守恒,比如最高點和最低點動能為零,重力勢能大小不同,D正確。對點演練1.(2024河南鄭州高二期末)某繩波形成過程的示意圖如圖所示,質(zhì)點1在外力作用下沿豎直方向做簡諧運動,帶動各個質(zhì)點依次上下振動,把振動從繩的左端傳到右端。t=時,質(zhì)點5剛要開始運動,下列說法正確的是(

)A.t=時,質(zhì)點5開始向下運動B.t=時,質(zhì)點3的加速度方向向上C.從t=開始的一小段時間內(nèi),質(zhì)點8的加速度正在減小D.從t=開始的一小段時間內(nèi),質(zhì)點8的速度正在減小D探究點二橫波與縱波導學探究生活中的兩種波如圖甲、乙所示。

(1)圖甲是繩波,其中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向有什么關系?(2)圖乙是聲波,其中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向有什么關系?提示

(1)相互垂直

(2)在同一條直線上

知識歸納1.橫波和縱波的區(qū)別

比較項橫波縱波概念在波動中,質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互垂直在波動中,質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在同一條直線上介質(zhì)機械橫波只能在固體介質(zhì)中傳播在固體、液體和氣體介質(zhì)中均能傳播特征在波動中交替、間隔出現(xiàn)波峰和波谷在波動中交替、間隔出現(xiàn)密部和疏部2.振動與波動的聯(lián)系和區(qū)別

比較項振動波動運動現(xiàn)象振動是單個質(zhì)點所表現(xiàn)出的周而復始的運動現(xiàn)象波動是相聯(lián)系的質(zhì)點群表現(xiàn)出的周而復始的運動現(xiàn)象運動成因質(zhì)點由于某種原因離開平衡位置,同時受到指向平衡位置的力——回復力的作用介質(zhì)中質(zhì)點受到相鄰質(zhì)點的驅(qū)動而隨著運動,并將振動形式由近及遠傳播出去,各質(zhì)點間存在相互作用力運動性質(zhì)質(zhì)點的振動是變加速運動波在同種均勻介質(zhì)中勻速傳播比較項振動波動能量變化振動系統(tǒng)的動能與勢能相互轉化,動能最大時勢能最小,勢能最大時動能為零,總的機械能守恒波源將能量傳遞給與它相鄰的質(zhì)點,這個質(zhì)點再將能量傳遞給下一個質(zhì)點聯(lián)系(1)振動是波動的起因,波動是振動的傳播(2)有波動一定有振動,有振動不一定有波動(3)波動的周期等于質(zhì)點振動的周期典例剖析【例題2】

(2024福建三明高二月考)關于機械波中的橫波和縱波,下列說法正確的是(

)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A解析

波的傳播方向和質(zhì)點的振動方向在同一條直線上的波為縱波,二者有時相同,有時相反,A正確;波的傳播方向和質(zhì)點的振動方向垂直的波為橫波,B錯誤;質(zhì)點不會隨著波的傳播而發(fā)生遷移,C錯誤;空氣介質(zhì)只能傳播縱波,D錯誤。對點演練2.(2024浙江紹興高二月考)關于橫波和縱波,下列說法正確的是(

)A.波源上下振動形成的波是橫波B.波源水平振動形成的波是縱波C.波沿水平方向傳播,質(zhì)點上下振動,這類波是橫波D.質(zhì)點沿水平方向振動,波沿水平方向傳播,這類波是縱波C解析

根據(jù)橫波和縱波的概念,質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直者為橫波,沿同一直線者為縱波,并不是上下振動與水平振動的區(qū)別,所以A、B錯誤,C正確;質(zhì)點沿水平方向振動,波沿水平方向傳播,并不能說明是沿同一直線,故D錯誤。學以致用·隨堂檢測全達標123451.(波的形成)(2024江蘇鹽城高二月考)沿繩傳播的一列橫波,當波源突然停止振動時(設繩無限長,且波傳播過程無能量損失)(

)A.繩上各質(zhì)點同時停止振動,波同時消失B.離波源較近的質(zhì)點先停止振動,直到所有質(zhì)點全部停止振動C.離波源較遠的質(zhì)點先停止振動,直到所有質(zhì)點全部停止振動D.前一質(zhì)點的振動帶動相鄰后一質(zhì)點振動,這種振動將由近及遠向前傳播,不會停止D解析

當波源振動時,通過介質(zhì)將波源的振動形式傳遞出去的同時,將能量也傳遞出去了。當波源停止振動后,傳出去的能量不會消失,當沒有其他阻力時,這種波的形式和能量繼續(xù)存在并將繼續(xù)傳遞下去,故A、B、C錯誤,D正確。12345123452.(波的形成)(多選)(2024浙江寧波高二月考)沿水平方向的介質(zhì)中的部分質(zhì)點如圖所示,相鄰質(zhì)點間距離相等,其中0處為波源,設波源的振動周期為T,從波源通過平衡位置豎直向下振動開始計時,經(jīng)過,質(zhì)點1開始振動,則下列關于各質(zhì)點的振動和介質(zhì)中的波的說法正確的是(

)A.介質(zhì)中所有點的起振方向都是豎直向下的,但圖中9點起振最晚B.圖中所畫的質(zhì)點起振時間都是相同的,起振的位置和起振方向是不相同的C.圖中質(zhì)點8的振動完全重復質(zhì)點7的振動,只是質(zhì)點8振動時,通過平衡位置或最大位移的時間比質(zhì)點7通過相同位置落后D.只要圖中所有的質(zhì)點都已振動了,質(zhì)點1與質(zhì)點9的振動步調(diào)就完全一致,如果質(zhì)點1發(fā)生的是第100次全振動,則質(zhì)點9發(fā)生的就是第98次全振動ACD12345解析

根據(jù)波的產(chǎn)生和傳播過程可知,傳播過程中各質(zhì)點的振動都是重復波源的振動,所以所有質(zhì)點的起振方向都相同,為豎直向下,但從時間上來說,起振依次落后

的時間,所以A、C正確,B錯誤;由于質(zhì)點9比質(zhì)點1晚起振兩個周期,所以當所有質(zhì)點都起振后,質(zhì)點1與質(zhì)點9步調(diào)完全一致,只是質(zhì)點9在振動總時間上永遠晚2T,所以D正確。123453.(橫波和縱波)(多選)(2024北京海淀高二月考)下列有關橫波與縱波的說法正確的是(

)A.沿水平方向傳播的波為橫波B.縱波可以在固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)介質(zhì)中傳播C.縱波與橫波不可以同時在同一介質(zhì)中傳播D.凡是振動方向與波傳播方向在同一條直線上的波都是縱波BD解析

質(zhì)點振動方向與波傳播方向相互垂直的波叫橫波,A錯誤;縱波可在固體、液體和