3.1 波的形成 課件高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊(cè)

第三章機(jī)械波第1節(jié)波的形成如圖用手握住繩子的一端上下抖動(dòng)，就會(huì)看到凸凹相間的波向繩的另一端傳播出去，形成繩波。請(qǐng)結(jié)合圖示思考下列問題。(1)繩上的質(zhì)點(diǎn)，哪些位置先振動(dòng)，哪些位置后振動(dòng)？(2)質(zhì)點(diǎn)間的振動(dòng)是如何發(fā)生的？(3)從振源開始，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)做什么振動(dòng)？(4)繩波在傳播時(shí)，繩子上的各點(diǎn)是否隨波發(fā)生遷移？(5)手停止振動(dòng)，波會(huì)不會(huì)立即停止傳播？觀察探究生活中類似運(yùn)動(dòng)，它們有何共同特點(diǎn)？課堂引入都有一個(gè)源頭在振動(dòng)，都有上下起伏的波紋。

彩帶上的波浪翻卷實(shí)際是振動(dòng)在彩帶上傳播的結(jié)果。振動(dòng)的傳播稱為波動(dòng)，簡(jiǎn)稱波（wave）。波是怎樣形成的？一、波的形成繩波最容易得到！—研究繩波研究繩子上的波動(dòng):1、觀察某一標(biāo)記點(diǎn)是否隨波前進(jìn)?2、觀察相隔一段距離的兩個(gè)標(biāo)記點(diǎn)同一時(shí)刻運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否相同?如果不同，該怎么研究繩子呢?一、波的形成設(shè)想:把繩分成很多小段每一個(gè)小段可以看做一個(gè)質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)之間有相互作用力建立理想模型一、波的形成第一個(gè)質(zhì)點(diǎn)是振動(dòng)源頭，稱為振源質(zhì)點(diǎn)若振源質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期為T,觀察繩波動(dòng)畫，請(qǐng)畫出T/4、T/2、3T/4、T、2T時(shí)刻的波形圖。一、波的形成一、波的形成t=T/4t=T/2t=3T/4t=Tt=2T一、波的形成任務(wù)探究問題1:各質(zhì)點(diǎn)是否隨波移動(dòng)?波傳播的是什么?問題2:各質(zhì)點(diǎn)是不是同時(shí)開始振動(dòng)的，它們振動(dòng)的步調(diào)如何呢?問題3:各質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)時(shí)的方向(起振方向)與振源質(zhì)點(diǎn)起振方向有什么關(guān)系?問題4:各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期與振源質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期有什么關(guān)系?問題5:觀察振源質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)T時(shí)刻的波形與振動(dòng)2T時(shí)刻的波形特點(diǎn)?8分鐘否，波傳播的是振動(dòng)形式。否，后面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)總是落后前面的質(zhì)點(diǎn)——滯后性。各質(zhì)點(diǎn)起振方向與振源質(zhì)點(diǎn)起振方向相同——重復(fù)性。時(shí)間相同——（時(shí)間）周期性。波形相同——（空間）周期性。一、波的形成小游戲：人浪模擬繩波

一組學(xué)生手挽手排成一行，從左邊第一位同學(xué)開始，周期性地下蹲、起立，依次帶動(dòng)旁邊的同學(xué)重復(fù)他的動(dòng)作，只是后邊的一位總比前邊的一位稍遲一點(diǎn)點(diǎn)。波傳播了能量和信息！1、橫波①特征：②波形特點(diǎn)：凹凸相間的波紋③波峰與波谷：凸起部分的最高點(diǎn)叫做波峰凹下部分的最低點(diǎn)叫波谷質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直二、橫波和縱波演示將一根長(zhǎng)而軟的彈簧水平放置在光滑平面上，在左端沿彈簧軸線方向不斷推、拉彈簧，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。觀察彈簧形成的波實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：彈簧圈密集的部分和稀疏的部分交替向右傳播。①特征：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在一條直線上。②波形特點(diǎn)：質(zhì)點(diǎn)分布較稀的部分叫疏部，質(zhì)點(diǎn)分布較密的部分叫密部。例如:聲波是縱波,地震波既有橫波成份,又有縱波成份。水波既不是橫波，也不是縱波。2、縱波二、橫波和縱波聲波：聲波有橫有縱，但大部分是縱波，要看傳播的介質(zhì)。聲音在空氣傳播是縱波，因?yàn)槁曇粼趥鞑ミ^(guò)程中是空氣（介質(zhì)）發(fā)生膨脹和收縮是沿著聲波傳播方向的。聲波在固體中傳播可能是橫波也可能是縱波。橫波只能在固體中傳播.縱波在介質(zhì)中就形成稠密和稀疏的區(qū)域，故又稱為疏密波?？v波能在所有物質(zhì)中傳播.橫波縱波定義描述共同點(diǎn)橫波與縱波的異同點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在一條直線上波峰、波谷密部、疏部①質(zhì)點(diǎn)都是在重復(fù)波源的振動(dòng)②質(zhì)點(diǎn)的周期頻率和起振方向都與波源相同③質(zhì)點(diǎn)都不隨波的傳播而發(fā)生遷移機(jī)械波的規(guī)律（特點(diǎn)）1）介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)不是同時(shí)起振的，離振源近的質(zhì)點(diǎn)先起振。（步調(diào)不一致）前面的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，后面的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)前面的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，并且后面的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)依次滯后前面的質(zhì)點(diǎn)。2）介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)在各自的平衡位置附近做機(jī)械振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)本身并不隨波遷移。3）傳播過(guò)程中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都是受迫振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力來(lái)源于波源。介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的起振方向、周期、頻率、振幅和波源相同。（具有周期性）振動(dòng)和波動(dòng)的區(qū)別與聯(lián)系

振動(dòng)波動(dòng)區(qū)別研究對(duì)象單個(gè)質(zhì)點(diǎn)在平衡位置附近的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，研究的是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的“個(gè)體行為”振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播，研究的是大量質(zhì)點(diǎn)將波源振動(dòng)傳播的“群體行為”力的來(lái)源可以由作用在物體上的各種性質(zhì)力提供聯(lián)系介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的彈力運(yùn)動(dòng)性質(zhì)質(zhì)點(diǎn)做變速運(yùn)動(dòng)在均勻介質(zhì)中是勻速直線運(yùn)動(dòng)聯(lián)系(1)振動(dòng)是波動(dòng)的原因，波動(dòng)是振動(dòng)的結(jié)果；有波動(dòng)必然有振動(dòng)，有振動(dòng)不一定有波動(dòng).(2)波動(dòng)的性質(zhì)、頻率和振幅與振源相同.1.介質(zhì)：波借以傳播的物質(zhì)2.機(jī)械波：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播3.常見的機(jī)械波：水波、聲波、繩波、地震波都是機(jī)械波4.產(chǎn)生機(jī)械波的條件：①有波源——產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)、提供能量②有介質(zhì)——傳遞振動(dòng)形式和能量5.波不但傳遞能量，而且可以傳遞信息。注意：有振動(dòng)不一定存在波，有波一定存在振動(dòng)。二、機(jī)械波ACD[例1](多選)如圖所示為沿水平方向的介質(zhì)中的部分質(zhì)點(diǎn)，每相鄰質(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(guò)平衡位置豎直向下振動(dòng)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)，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(shuō)法正確的是A．介質(zhì)中所有質(zhì)點(diǎn)的起振方向都是豎直向下，但圖中質(zhì)點(diǎn)9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)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(guò)平衡位置或最大位移的時(shí)間比質(zhì)點(diǎn)7通過(guò)相同位置時(shí)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，若質(zhì)點(diǎn)1發(fā)生的是第100次振動(dòng)，則質(zhì)點(diǎn)9發(fā)生的就是第98次振動(dòng)【針對(duì)訓(xùn)練1】如圖所示，是某繩波形成過(guò)程的示意圖.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)2、3、4…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.已知t＝0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)1開始向上運(yùn)動(dòng)，t＝

時(shí)，1到達(dá)最上方，5開始向上運(yùn)動(dòng).問：(1)t＝時(shí)，質(zhì)點(diǎn)6、10、14的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(是否運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)方向)如何？(2)t＝時(shí)，質(zhì)點(diǎn)6、10、14的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何？解析

各質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的情況，如圖所示：波動(dòng)過(guò)程中介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)波動(dòng)過(guò)程中介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期都與波源的振動(dòng)周期相同，其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)可用三句話來(lái)描述：(1)先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)；(2)后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)前面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)；(3)后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)落后于先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn).概括起來(lái)就是“帶動(dòng)、重復(fù)、落后”.總結(jié)提升例2(多選)關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是A.振動(dòng)是波的成因，波是振動(dòng)的傳播B.振動(dòng)是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，波是許多質(zhì)點(diǎn)聯(lián)合起來(lái)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象C.波的傳播速度就是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度D.波源停止振動(dòng)時(shí)，波立即停止傳播AB例3關(guān)于橫波和縱波，下列說(shuō)法正確的是A.對(duì)于橫波和縱波，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)于縱波，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向一定相同C.形成縱波的質(zhì)點(diǎn)隨波一起遷移D.空氣介質(zhì)中只能傳播縱波D例4一列橫波沿繩子向右傳播，某時(shí)刻繩子形成如圖所示的形狀，對(duì)此時(shí)繩上A、B、C、D、E、F六個(gè)質(zhì)點(diǎn)說(shuō)法正確的是A.質(zhì)點(diǎn)B向右運(yùn)動(dòng)B.質(zhì)點(diǎn)D和質(zhì)點(diǎn)F的速度方向相同C.質(zhì)點(diǎn)A和質(zhì)點(diǎn)C的速度方向相同D.從此時(shí)算起