3.1 波的形成和描述(一) 课件 高中物理鲁科版（2019）选择性必修一(共26张PPT)

(共26张PPT)
第3章 机械波
3.1波的形成和描述(一)
1
随着一滴滴晶莹剔透的水珠落向平静的水面，水面上出现了一圈圈波纹，逐渐向远处扩散开来。波是怎样形成与传播的？
本节我们将学习波的形成、分类及描述波的物理量
绳波
水波
声波
地震波
(1)这几种波在刚开始形成时有什么共同点？
(2)这几种波在传播的过程中有什么共同点？
绳波
水波
声波
地震波
用手抓住绳子的一端上下振动， 形成沿绳传播的波。
水面上某点的连续振动沿水面传播， 就形成了水波。
音响/声带振动在空气中传播形成声波。
地球内部的运动在地壳中传播形成地震波
(1)都需要某个点先振动，然后带动其他点的振动来形成波。
(2)都需要在某种物质中传播。
机械波
1.波的定义
(2)介质：能 的物质。
在 中传播形成的波称为机械波，简称波。
2．产生条件
(1)波源：产生机械振动的物体。
振动的绳端、 水面上的振动点、 振动的音响/声带、 地震的震源
绳、 水、 空气、 地壳等
传播波
机械振动
介质
A
-A
Y
X
0
3．传播特点
P0
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P8
P9
P10
P11
设想把绳子分成许多小的部分，第一小部分可视为质点，相邻两质点间有相互作用。
P0
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P8
P9
P10
P11
质点P1在外力作用下振动后，后面质点P2、P3…会如何运动？
A
-A
Y
X
0
t
t
t
t
t
P0
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P8
P9
P10
P11
(1)机械波传播时，前一质点的振动 后一质点的振动，后一质点的振动 (填“超前”或“滞后”)前一质点的振动。
带动
滞后
(2)机械波传播时，机械波向外传递的是 这种运动形式，介质中的每个质点仅在 附近振动，并不随波向前移动。
(3)介质中原本静止的质点，随着波的传播而发生振动，表明这些振动质点获得了能量，因此，波也是传递 的一种方式。
机械振动
平衡位置
能量
1.以绳波为例，绳上各质点开始振动的方向(起振方向)与波源起振的方向有什么关系？
答案　绳上各质点的起振方向与波源起振方向相同。
2.绳上各质点振动的周期相同吗？它们的能量是谁提供的？
答案　由于波的形成实际上是从波源开始依次带动介质中的各个质点参与振动，所以各个质点都在做受迫振动，因此各个质点振动的周期(频率)与波源的周期(频率)相同。它们的能量是由波源提供的。
点击开始振动
(1)物体做机械振动，一定产生机械波。(　　)
(2)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。(　　)
(3)波源振动停止后，波不能继续传播。(　　)
(4)波在传播振动的同时，也将波源的能量传递出去。(　　)
×
√
×
×
1.某绳波形成过程的示意图如图所示，质点1在外力作用下沿垂直直线方向做简谐运动，带动其余质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到
右端。已知t＝0时，质点1开始向上运动，t＝ 时，1到达最上方，5开始向上运动。问：
(1)t＝时，时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？画出此时的波形。
t＝
14 15 16 17 18 19 20
9
10 11 12 13
7
6
5
4
3
2
1
8
(2)t＝时，质点8、12、16的运动状态如何？画出此时的波形。
t＝
13 14 15 16 17 18 19 20
7
6
5
4
3
2
1
8
9
10
11
12
2.(2023·浙江湖州市高二期末)如图所示，运动会上团体操表演“波浪”。一组学生手挽手排成一行，左边第一位同学开始周期性的下蹲、起立。后边的同学重复他的动作，形成往前传播的“波浪”，下列说法正确的是
A.“波浪”向左传播
B.图中A同学正在往下蹲
C.每个学生的位置都向右移动
D.后边所有的同学同时重复左边第一位同学的动作
√
1.机械波的形成
2.波动过程中各质点的运动特点
波动过程中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同，其运动特点为：(1)先振动的质点带动后振动的质点——“带动”
(2)后振动的质点重复前面质点的振动——“重复”
(3)后振动的质点的振动状态滞后于先振动的质点的振动状态——“滞后”
绳波中各质点的振动方向与波的传播方向相互垂直；
推拉弹簧形成的波各质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上。
观察绳波和推拉弹簧形成的波，判断这两种波在传播的过程中各质点的振动方向和波的传播方向间有怎样的关系？
振动方向
传播方向
传播方向
振动方向
横波和纵波
(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向 。在纵波中，质点分布最密的位置叫作 ，质点分布最疏的位置叫作 。
相互垂直
波峰
波谷
在同一直线上
疏部
密部
(1)横波：参与振动的质点的振动方向与波的传播方向 ，在横波中，凸起的最高处叫作 ，凹下的最低处叫作 。
1.关于一条沿水平方向传播的横波，各个振动质点的振动方向必定沿竖直方向吗？
答案　不一定。横波是振动质点的振动方向与波的传播方向垂直，可以沿竖直方向，也可以沿水平方向，只要二者垂直即为横波。
答案　是纵波。在空气中，发声物体的振动会使它周围的空气发生疏密变化，这种疏密相间的状态向外传播便形成了声波。
2.在空气中传播的声波是横波还是纵波？它是怎样形成的？
3.(2023·陕西咸阳市高二下期中)某地发生了5.9级地震，震源深度110千米，地震波有横波和纵波。关于地震波的形成与传播，下列说法正确的是
A.地震波中横波传播方向与振动方向垂直，波形中形成疏部与密部
B.地震波只可以传递信息，不可以传递能量
C.地震波在传播过程中各质点在振动的同时还要随波一起向前迁移
D.只要有地震波发出，一定能找到产生地震波的波源
√
在震中附近，横波引起地面水平晃动，纵波引起地面上下颠簸
几种常见的机械波
1.绳波是横波。
2.在空气中传播的声波是纵波。
3.水波是比较复杂的机械波，不能简单地
认为是横波，但有时将水波理想化为横波。
4.地震波中既有横波，又有纵波。
简谐横波某时刻的波形图如图所示。由此可知：
(1)若质点a向下运动，则波向什么方向传播？
向左传播
(2)若质点b向上运动，则波向什么方向传播？
向右传播
(3)若波从右向左传播，则质点c向什么方向运动？
向上运动
1.原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点。
2.方法：
(1)已知传播方向判断振动方向：在质点P靠近波源一方附近的波形上另找一点P′，P′为先振动的质点，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动，如图所示。
v
y
O
x
P
P′
P点向上振动
[梳理与总结]
v
y
O
x
P
P′
P点向下振动
(2)已知振动方向判断传播方向：若质点向上振动，则在波形上P点附近上方找一个点P′；若质点向下振动，则在波形上P点附近下方找一个点P′，P′比P更靠近波源，从而判断波的传播方向。
y
O
x
P
P′
v
波向右传播
y
O
x
P
P′
v
波向左传播
4.(来自教材)一列简谐波沿x轴传播，在某时刻波的图像如图所示。已知此时质点e的运动方向向下，则
A.此波沿x轴正方向传播
B.质点c此时向下运动
C.质点a将比质点b先回到平衡位置
D.质点d振幅为0
√
5.一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点，下列说法正确的是
A.质点B向右运动
B.质点D和质点F的速度方向相同
C.质点A和质点C的速度方向相同
D.从此时算起，质点B比质点C先回到平衡位置
√
波的形成和描述
波的形成与传播
波的定义
形成条件
传播特点
机械振动在介质中的传播
波源
介质
前一质点带动后一质点振动，“滞后”
传播振动形式，质点不随波迁移
波是传递能量的一种方式
波的分类
横波
纵波
波峰、波谷
疏部、密部
“带动法”判断振动方向或传播方向