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

第三章1.波的形成學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道什么是機(jī)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(jī)械波的形成條件及過程。(科學(xué)思維)3.通過觀察和分析,認(rèn)識(shí)波是振動(dòng)的傳播,知道波在傳播振動(dòng)形式的同時(shí)也傳播能量和信息。(科學(xué)思維)4.培養(yǎng)觀察、分析、歸納的好習(xí)慣。(科學(xué)態(tài)度與責(zé)任)基礎(chǔ)落實(shí)·必備知識(shí)全過關(guān)一、波的形成1.波的定義

的傳播稱為波動(dòng),簡(jiǎn)稱波。

2.波的形成

彈力介質(zhì)中相鄰的質(zhì)點(diǎn)之間有相互作用力,這使得一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)會(huì)影響相鄰質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。前面先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)依次帶動(dòng)后面的質(zhì)點(diǎn),這樣振動(dòng)的狀態(tài)就沿介質(zhì)傳播出去。

波上各點(diǎn)均做受迫振動(dòng),T相同振動(dòng)二、橫波和縱波

種類定義標(biāo)志性物理量實(shí)物波形實(shí)例橫波質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)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(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在

的波

(1)密部:質(zhì)點(diǎn)分布

的位置

(2)疏部:質(zhì)點(diǎn)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(jī)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(jī)械波機(jī)械振動(dòng)在

中傳播,形成了機(jī)械波。

3.波的傳播特點(diǎn)(1)介質(zhì)中有機(jī)械波傳播時(shí),介質(zhì)本身并

一起傳播。

(2)波在傳播“振動(dòng)”這種運(yùn)動(dòng)形式的同時(shí),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(yùn)動(dòng)會(huì)上團(tuán)體操表演波浪時(shí),可以看出波浪“滾滾向前”,但每個(gè)人的位置并沒有向前移動(dòng)。波浪是如何形成的呢?提示

第1個(gè)人做周期性下蹲、起立,依次帶動(dòng)旁邊的人重復(fù)他的動(dòng)作,只是后邊的一位總比前面的一位稍遲一點(diǎn)點(diǎn)。這樣就會(huì)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(jié)合這一點(diǎn),想一想橫波能否在空氣中傳播?提示

不能。假設(shè)在空氣中取一縱截面,讓截面內(nèi)的某一質(zhì)點(diǎn)在截面內(nèi)振動(dòng),當(dāng)質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置時(shí),其相鄰的質(zhì)點(diǎn)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(cuò)辨析(1)在繩波的形成和傳播中,所有質(zhì)點(diǎn)同時(shí)開始振動(dòng),同時(shí)停止振動(dòng)。(

)(2)如果波源停止振動(dòng),介質(zhì)中的波也會(huì)立即停止傳播。(

)(3)物體只要做機(jī)械振動(dòng),就一定會(huì)產(chǎn)生機(jī)械波。(

)(4)機(jī)械波傳播的是介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)。(

)(5)橫波中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直。(

)(6)對(duì)于縱波,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向有時(shí)相同,有時(shí)相反。(

)×后面的質(zhì)點(diǎn)總比前面的質(zhì)點(diǎn)遲一些開始振動(dòng),前面的質(zhì)點(diǎn)停止振動(dòng)后,后面的質(zhì)點(diǎn)并未馬上停止振動(dòng)?！痢劣姓駝?dòng)和介質(zhì),才會(huì)產(chǎn)生機(jī)械波。

×機(jī)械波傳播的是振動(dòng)形式,介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移。

√√重難探究·能力素養(yǎng)全提升探究點(diǎn)一機(jī)械波的形成及特點(diǎn)導(dǎo)學(xué)探究如圖所示,手拿繩的一端上下振動(dòng),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(dòng)。(1)從振源開始,各個(gè)質(zhì)點(diǎn)做什么振動(dòng)?振動(dòng)頻率和振源的頻率有什么關(guān)系?(2)當(dāng)手停止抖動(dòng)后,繩上的波會(huì)立即停止嗎?(3)繩子中的一點(diǎn)系上一圈紅布,做出明顯的標(biāo)記。紅布標(biāo)記的點(diǎn)是如何運(yùn)動(dòng)的,會(huì)不會(huì)隨波傳播出去?提示

(1)從振源開始,每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都由前面的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)而做受迫振動(dòng)。每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率和振源的頻率相等。(2)不會(huì),當(dāng)手停止抖動(dòng)后,波仍向右傳播。(3)會(huì)看到紅布標(biāo)記的點(diǎn)在其原位置附近上下振動(dòng),但不會(huì)發(fā)生遷移。知識(shí)歸納1.機(jī)械波的形成

2.機(jī)械波的特點(diǎn)(1)機(jī)械波在傳播“振動(dòng)”這種運(yùn)動(dòng)形式的同時(shí),也傳遞能量和信息,介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)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(dòng)。(2)由于波的形成實(shí)際上是從波源開始依次帶動(dòng)介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)參與振動(dòng),所以各個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在做受迫振動(dòng),因此各個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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(shí),各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅相同,各質(zhì)點(diǎn)的起振方向都與波源開始振動(dòng)的方向相同。典例剖析【例題1】

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

)A.質(zhì)點(diǎn)1帶動(dòng)質(zhì)點(diǎn)2是利用繩上質(zhì)點(diǎn)間的彈力實(shí)現(xiàn)的,因此每個(gè)質(zhì)點(diǎn)均做受迫振動(dòng)B.每個(gè)質(zhì)點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)后,在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng),在豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)C.繩子上的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)時(shí),方向都向上,振動(dòng)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(gè)質(zhì)點(diǎn)均做等幅振動(dòng),但每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能并不守恒答案

ACD

解析

質(zhì)點(diǎn)1帶動(dòng)質(zhì)點(diǎn)2是利用繩上質(zhì)點(diǎn)間的彈力實(shí)現(xiàn)的,因此每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動(dòng),A正確;每個(gè)質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)后,只在豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),水平方向不隨波遷移,B錯(cuò)誤;繩子上每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的起振方向都相同,振動(dòng)周期等于波源振動(dòng)周期,C正確;波的傳播過程,也是能量的傳播過程,雖然每個(gè)質(zhì)點(diǎn)均做等幅振動(dòng),但每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能并不守恒,比如最高點(diǎn)和最低點(diǎn)動(dòng)能為零,重力勢(shì)能大小不同,D正確。對(duì)點(diǎn)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(diǎn)1在外力作用下沿豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),帶動(dòng)各個(gè)質(zhì)點(diǎn)依次上下振動(dòng),把振動(dòng)從繩的左端傳到右端。t=時(shí),質(zhì)點(diǎn)5剛要開始運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是(

)A.t=時(shí),質(zhì)點(diǎn)5開始向下運(yùn)動(dòng)B.t=時(shí),質(zhì)點(diǎn)3的加速度方向向上C.從t=開始的一小段時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)8的加速度正在減小D.從t=開始的一小段時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)8的速度正在減小D探究點(diǎn)二橫波與縱波導(dǎo)學(xué)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(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向有什么關(guān)系?(2)圖乙是聲波,其中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向有什么關(guān)系?提示

(1)相互垂直

(2)在同一條直線上

知識(shí)歸納1.橫波和縱波的區(qū)別

比較項(xiàng)橫波縱波概念在波動(dòng)中,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互垂直在波動(dòng)中,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一條直線上介質(zhì)機(jī)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(dòng)中交替、間隔出現(xiàn)波峰和波谷在波動(dòng)中交替、間隔出現(xiàn)密部和疏部2.振動(dòng)與波動(dòng)的聯(lián)系和區(qū)別

比較項(xiàng)振動(dòng)波動(dòng)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象振動(dòng)是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)所表現(xiàn)出的周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象波動(dòng)是相聯(lián)系的質(zhì)點(diǎn)群表現(xiàn)出的周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象運(yùn)動(dòng)成因質(zhì)點(diǎn)由于某種原因離開平衡位置,同時(shí)受到指向平衡位置的力——回復(fù)力的作用介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)受到相鄰質(zhì)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)而隨著運(yùn)動(dòng),并將振動(dòng)形式由近及遠(yuǎn)傳播出去,各質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用力運(yùn)動(dòng)性質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是變加速運(yùn)動(dòng)波在同種均勻介質(zhì)中勻速傳播比較項(xiàng)振動(dòng)波動(dòng)能量變化振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,動(dòng)能最大時(shí)勢(shì)能最小,勢(shì)能最大時(shí)動(dòng)能為零,總的機(jī)械能守恒波源將能量傳遞給與它相鄰的質(zhì)點(diǎn),這個(gè)質(zhì)點(diǎn)再將能量傳遞給下一個(gè)質(zhì)點(diǎn)聯(lián)系(1)振動(dòng)是波動(dòng)的起因,波動(dòng)是振動(dòng)的傳播(2)有波動(dòng)一定有振動(dòng),有振動(dòng)不一定有波動(dòng)(3)波動(dòng)的周期等于質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期典例剖析【例題2】

(2024福建三明高二月考)關(guān)于機(jī)械波中的橫波和縱波,下列說法正確的是(

)A.對(duì)于縱波,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向有時(shí)相同,有時(shí)相反B.對(duì)于橫波,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向有時(shí)會(huì)相同C.形成縱波的質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)的振動(dòng)方向在同一條直線上的波為縱波,二者有時(shí)相同,有時(shí)相反,A正確;波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向垂直的波為橫波,B錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)不會(huì)隨著波的傳播而發(fā)生遷移,C錯(cuò)誤;空氣介質(zhì)只能傳播縱波,D錯(cuò)誤。對(duì)點(diǎn)演練2.(2024浙江紹興高二月考)關(guān)于橫波和縱波,下列說法正確的是(

)A.波源上下振動(dòng)形成的波是橫波B.波源水平振動(dòng)形成的波是縱波C.波沿水平方向傳播,質(zhì)點(diǎn)上下振動(dòng),這類波是橫波D.質(zhì)點(diǎn)沿水平方向振動(dòng),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(diǎn)振動(dòng)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(dòng)與水平振動(dòng)的區(qū)別,所以A、B錯(cuò)誤,C正確;質(zhì)點(diǎn)沿水平方向振動(dòng),波沿水平方向傳播,并不能說明是沿同一直線,故D錯(cuò)誤。學(xué)以致用·隨堂檢測(cè)全達(dá)標(biāo)123451.(波的形成)(2024江蘇鹽城高二月考)沿繩傳播的一列橫波,當(dāng)波源突然停止振動(dòng)時(shí)(設(shè)繩無限長(zhǎng),且波傳播過程無能量損失)(

)A.繩上各質(zhì)點(diǎn)同時(shí)停止振動(dòng),波同時(shí)消失B.離波源較近的質(zhì)點(diǎn)先停止振動(dòng),直到所有質(zhì)點(diǎn)全部停止振動(dòng)C.離波源較遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)先停止振動(dòng),直到所有質(zhì)點(diǎn)全部停止振動(dòng)D.前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)帶動(dòng)相鄰后一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng),這種振動(dòng)將由近及遠(yuǎn)向前傳播,不會(huì)停止D解析

當(dāng)波源振動(dòng)時(shí),通過介質(zhì)將波源的振動(dòng)形式傳遞出去的同時(shí),將能量也傳遞出去了。當(dāng)波源停止振動(dòng)后,傳出去的能量不會(huì)消失,當(dāng)沒有其他阻力時(shí),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(cuò)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(diǎn)如圖所示,相鄰質(zhì)點(diǎn)間距離相等,其中0處為波源,設(shè)波源的振動(dòng)周期為T,從波源通過平衡位置豎直向下振動(dòng)開始計(jì)時(shí),經(jīng)過,質(zhì)點(diǎn)1開始振動(dòng),則下列關(guān)于各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)和介質(zhì)中的波的說法正確的是(

)A.介質(zhì)中所有點(diǎn)的起振方向都是豎直向下的,但圖中9點(diǎn)起振最晚B.圖中所畫的質(zhì)點(diǎn)起振時(shí)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(diǎn)8的振動(dòng)完全重復(fù)質(zhì)點(diǎn)7的振動(dòng),只是質(zhì)點(diǎn)8振動(dòng)時(shí),通過平衡位置或最大位移的時(shí)間比質(zhì)點(diǎn)7通過相同位置落后D.只要圖中所有的質(zhì)點(diǎn)都已振動(dòng)了,質(zhì)點(diǎn)1與質(zhì)點(diǎn)9的振動(dòng)步調(diào)就完全一致,如果質(zhì)點(diǎn)1發(fā)生的是第100次全振動(dòng),則質(zhì)點(diǎn)9發(fā)生的就是第98次全振動(dòng)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(diǎn)的振動(dòng)都是重復(fù)波源的振動(dòng),所以所有質(zhì)點(diǎn)的起振方向都相同,為豎直向下,但從時(shí)間上來說,起振依次落后

的時(shí)間,所以A、C正確,B錯(cuò)誤;由于質(zhì)點(diǎn)9比質(zhì)點(diǎn)1晚起振兩個(gè)周期,所以當(dāng)所有質(zhì)點(diǎn)都起振后,質(zhì)點(diǎn)1與質(zhì)點(diǎn)9步調(diào)完全一致,只是質(zhì)點(diǎn)9在振動(dòng)總時(shí)間上永遠(yuǎn)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(guān)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(shí)在同一介質(zhì)中傳播D.凡是振動(dòng)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(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向相互垂直的波叫橫波,A錯(cuò)誤;縱波可在固體、液體和