3.1 波的形成 课件（31张PPT）

(共31张PPT)
第三章 机械波
第1节 波的形成
思考并回答问题。
思考1：.一物体落入水中激起水波的画面如图所示，请问是先有振动还是先有波？声波能在液体中传播吗？
[答案] 先有振动后有波。声波能在液体中传播。
思考2：.学校在进行地震安全演练的时候，常常教育学生遇到地震时，要先藏在课桌底下，等待之后再向外逃生，不能够地震时第一时间往外跑。你知道这样做的原因吗？
[答案] 地震时横波和纵波传播速度不同，先是纵波，后是横波，它们传播到地面存在一个时间差。
正确的打“√”，错误的打“×”。
（1） 物体只要做机械振动，就一定会产生机械波。( )
×
（2） 机械波传播的是介质中的质点。( )
×
（3） 质点的振动位置不断变换即形成波。( )
×
（4） 在绳波的形成和传播中，所有质点同时开始运动，同时停止运动。( )
×
（5） 横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直。( )
√
（6） 如果波源停止振动，介质中的波也会立即停止传播。( )
×
任务1 了解波的形成
情境引入
你看过艺术体操的带操表演吗 观看课本“彩带飞舞”的图片,在图片中,运动员手持细棒抖动彩带的一端,彩带随之如波浪般翻卷,这是振动在彩带上传播的结果。
1.取一条较长的软绳，用手握住一端拉平后：（1）向上抖动一次；（2）向下抖动一次；（3）连续向上、向下抖动长绳。
2.利用横波动画，显示波的产生过程。
问题引领
1.你看到什么现象？
[答案] 向上抖动绳子一次后，看到绳上形成一个凸起部分，这个凸起部分向另一端传去；向下抖动绳子一次后，可以看到绳上形成一个凹下部分，这个凹下部分也向另一端传去。连续向上、向下抖动长绳，可以看到一列波产生和传播的情形。
2.不抖动，能不能产生波？没有绳子，只是手抖，能不能产生波？产生波需要什么条件呢？
[答案] 不抖动不能产生波。没有绳子也不能产生波。产生波需要波源和介质。
3.根据横波动画或图像（见课本），简述波的产生过程。
[答案] （1）波源振动带动它相邻质点发生振动，并依次带动离波源更远的质点振动。
（2）后一质点的振动比前一质点的振动迟一些。
（3）质点 在沿上下方向振动，依次牵动质点 ， ， ,…，使它们也运动起来。在 时刻，质点 到达最高点，而 刚要开始运动。
（4）当 时， 又回到平衡位置向下运动，而这时 刚刚到达最高点，质点 刚要开始运动。
（5）当 时， 到达最低点，而这时 回到平衡位置，质点 到达最高点，质点 刚要开始运动。
（6）当 时， 回到平衡位置，这时 到达最低点，而 回到平衡位置，质点 到达最高点，质点 刚要开始运动。
知识生成
1.引起波动的振动体叫波源。
2.离波源远的质点依次①_______离波源近的质点的振动，但起振时间上依次②_______，即离波源越远的质点起振③_______。
重复
落后
越晚
3.相邻质点之间有相互作用力，这使得一个质点的运动会影响相邻质点的运动。
4.各质点的起振方向都④_______，与波源一致。
相同
应用探究
[活动 ]实验探讨：
如图所示，手拿绳的一端，上下振动一次，使绳上形成一个凸起部分，随后形成一个凹下部分，可以看到，这个凸起部分和凹下部分在绳上从一端向另一端移动。在绳子上某处做一红色标记，观察这一红色标记的运动情况。
（1） 红色标记有没有随波迁移？
[答案] 没有。红色标记只在竖直方向上下振动。
（2） 在手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？
[答案] 不会。在手停止抖动后，波仍向右传播。
例1 （多选）某沿水平方向的介质中的部分质点如图所示，每相邻两质点间距离相等，其中 为波源。设波源的振动周期为 ，自波源通过平衡位置竖直向下振动时开始计时，经过 ，质点1开始起振，则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法正确的是( @18@ ) 。
A.介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，且图中质点9起振最晚
B.图中所有质点的起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的
C.图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间总是比质点7通过相同位置时落后
D.只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，但如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动
ACD
[活动 ]波的传播特点
[解析] 波传播过程中各质点的振动总是重复波源的振动，所以介质中所有质点的起振方向相同，都是竖直向下，但从时间上来说，起振依次落后 的时间， 、 两项正确， 项错误；由题意知，质点9比质点1应晚起振两个周期，所以当所有质点都起振后，质点1与质点9步调完全一致，D项正确。
分析问题.各质点起振时间相同吗？起振方向相同吗 ？
【提示】各质点起振时间不同，起振方向相同。
波动过程中各质点的运动特点
先振动的质点带动后振动的质点；后振动的质点重复前面质点的振动；后振动的质点的振动状态落后于先振动的质点；各个质点起振的方向总是与波源的起振方向相同。概括起来就是“带动、重复、落后”。
任务2 横波和纵波
情境引入
做一做课本的演示实验（观察弹簧形成的波）,观察沿绳传播的横波,如图1、图2所示;再做一做软弹簧上的纵波实验,观察纵波在弹簧上的传播,如图3所示。
问题引领
1.观察弹簧波的振动方向与传播方向，并与绳波进行比较。
[答案] 弹簧的运动方向是水平方向，弹簧波的传播方向也是水平方向，两者在一条直线上；绳上质点的振动方向与绳波的传播方向相互垂直。
2.弹簧波与绳波的形状有什么不同？
[答案] 弹簧波有密部和疏部，而绳波有波峰和波谷。
3.敲打音叉，并描述我们听到声音的过程。
[答案] 音叉在空气中振动，引起空气的振动，在空气中形成声波，空气的振动传播到耳朵内的耳膜时，引起耳膜的振动，人的神经感受到这种振动在大脑中形成听觉。
知识生成
1.质点振动的方向与波的传播方向相互⑤_______的波叫横波。在横波中，凸起的最高处叫⑥_______，凹下的最低处叫⑦_______。
垂直
波峰
波谷
2.质点的振动方向跟传播方向⑧_______________的波叫纵波。在纵波中，质点分布最密的部分叫⑨_______，质点分布最疏的部分叫⑩_______。声波是纵波。
在同一直线上
密部
疏部
应用探究
[活动 ]实验探讨：
艺术体操也叫韵律体操，是一种艺术性很强的女子竞赛体操项目，起源于欧洲。艺术体操表演的项目有很多，丝带舞表演就是其中之一，图片是一幅丝带舞的表演图。图示情境中，思考手中的棒如何振动丝带会形成如图所示的形状，此波是横波还是纵波。
[答案] 丝带一段振动，带动丝带上相邻部分振动，依次逐渐引起整个丝带振动。质点振动方向与波的传播方向垂直，此波是横波。
例2 关于横波和纵波，下列说法正确的是( @30@ )。
A.振源上下振动形成的波是横波
B.振源水平振动形成的波是纵波
C.波沿水平方向传播，质点上下振动，这类波一定是横波
D.质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这类波一定是纵波
C
[解析] 根据横波和纵波的概念，质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫作横波，质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫作纵波，并不是上下振动与水平振动的问题， 、 两项错误，C项正确；质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，并不能说明两者是在同一直线上， 项错误。
[活动 ]横波与纵波的比较
分析问题.（1）只根据波源的振动方向，能判断波是横波还是纵波吗？
（2）质点振动方向与波传播方向在同一平面内，这类波一定是纵波吗？
【提示】（1）不能。（2）不一定。
横波和纵波的比较
横波 纵波
概念 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向相互垂直 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向在一条直线上
介质 只能在固体介质中传播 在固体、液体和气体介质中均能传播
特征 在波动中交替、间隔出现波峰和波谷 在波动中交替、间隔出现密部和疏部
任务3 研究机械波的特点
情境引入
实验：利用横波演示器模拟横波的运动。
问题引领
1.结合课本“机械波”部分内容，思考机械波产生的条件。
[答案] 机械波的产生要同时满足两个条件：（1）要有机械振动;（2）要有传播振动的介质。
2.在绳上做个红色标记，在波传播的过程中，这个标记怎样运动？它是否随着波向绳的另一端移动？
[答案] 红色标记上下振动，没有随波向绳的另一端移动。
3.总结机械波的特点。
[答案] （1）波传播的只是振动形式和能量，而介质中的质点并不随波迁移。（2）波在传递运动形式的同时，也在传递能量和信息。
知识生成
1.机械波传播的是质点的 ___________，也是传递 _______和 _______的一种方式。
振动形式
能量
信息
2.介质中的各个质点只是在各自的 _______________做受迫振动，并不随波的传播而 _______。
平衡位置附近
迁移
应用探究
[活动]树叶是否“随波逐流”
例3 一个小石子投向平静的湖面中心，会激起一圈圈波纹向外传播，如果此时水面上有一片树叶（如图），下列对树叶运动情况的叙述正确的是( @41@ )。
A.树叶慢慢向湖心运动 B.树叶慢慢向湖岸漂去
C.树叶在原处上下振动 D.树叶沿着波纹做圆周运动
C
[解析] 波在传播过程中，只传递振动能量和波源所发出的信息，而各质点不随波迁移，只在各自的平衡位置附近振动，C项正确。
分析问题.（1）湖面上水波是怎么形成的？
（2）树叶做什么运动？它会向前移动吗？
【提示】（1）投入石子产生振动，再就是需要有水这个媒介。（2）树叶做受迫振动，不会向前移动。
形成机械波的条件：一要振源，二要传播介质。波传播的是振动这种形式，各质点在各自平衡位置附近运动，并不随波迁移。
1.（任务1）在敲响古刹里的大钟时，有的同学发现，停止对大钟的撞击后，大钟仍“余音未绝”，其原因是( @44@ )。
A.大钟的回声 B.大钟在继续振动，空气中继续形成声波
C.人的听觉发生“暂留” D.大钟虽停止振动，但空气仍在振动
B
[解析] 停止对大钟的撞击后，大钟的振动不会立即停止，振动的能量不会凭空消失，因此还会在空气中形成声波，这就是余音未绝的原因， 、 、 三项错误，B项正确。
2.（任务2）关于横波与纵波，下列说法正确的是( @46@ )。
A.纵波的传播方向与质点的振动方向相同，且做变速运动
B.横波可以在气体、液体、固体中传播，而纵波只能在固体中传播
C.横波一定是水平传播的，纵波一定是竖直传播的
D.横波在传播过程中有波峰和波谷，纵波在传播过程中有疏部和密部
D
[解析] 纵波的传播方向与质点的振动方向平行，质点做变速运动，纵波在同一种均匀介质中做匀速运动， 项错误；机械横波只能在固体中传播，纵波能在气体、液体、固体中传播，B项错误；横波和纵波都既能在水平方向上传播，也能在竖直方向上传播，C项错误；横波在传播过程中有波峰和波谷，纵波在传播过程中有疏部和密部，D项正确。
3.（任务 、 ）下列关于波的应用的描述中正确的是( @48@ )。
A.要使放在河中的纸船逐渐靠近河岸，可向比纸船更远处投掷石子形成水波
B.两个在水中潜泳并且靠得较近的运动员能听到对方发出的声音是因为声波可以在液体中传播
C.光缆利用机械波传递信息
D.宇航员在宇宙飞船里，击打船壁只能引起机械振动，不能形成声波
B
[解析] 机械波在介质中传播的过程中，质点只是在各自的平衡位置附近振动，介质本身并不迁移， 项错误；光缆是利用光波传递信息的，C项错误；机械振动可以在船壁中传播，能形成声波， 项错误。