物理人教版（2019）选择性必修第一册3.1波的形成（共23张ppt）

(共23张PPT)
3.1波的形成
第三章 机械波
你看过艺术体操的带操表演吗？
思考：
彩带波浪往前飘，彩带上的每个质点也在向前运动吗？
彩带上的波浪翻卷实际是振动在彩带上传播的结果。
振动的传播称为波动，简称波（wave）。
物理学中将振动的传播称为波动，简称波。
水波
振动在水中传播的结果
绳波
振动在绳上传播的结果
波是怎样形成的？
一、波的形成
沿绳传播的波
思考：
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？
观察绳波的产生和传播
演示：
请点击手
结论：
各点只是在一定位置上下移动，没有向前运动。
思考：为什么绳上各点都能动起来呢？凹凸相间的波是怎样形成的？
一、波的形成
理论分析：
1．绳子各部分看成许多质点组成，各部分之间存在着相互作用的弹力。
2．沿波的传播方向上后一个质点比前一个质点落后一段时间，质点依
次被带动。
3．振动的形式传播出去形成波。
下图更清楚地描绘了绳中质点的运动与波的传播的关系
t=0
t= T
t= T
t= T
横波的形成
一、波的形成
一、波的形成
波的形成：由于相邻质点间的力的作用，当介质中某一质点发生
振动时，就会带动附近的各质点振动，附近各点的振动又带动较远质
点的振动，从而使振动向远处传播。
波的传播过程质点的运动特点 ：前带后，后跟前，运动状态向后传； 波源质点先向上振,其它质点也向上；质点上下振动，但不随波迁移;质点传播能量由近向远.
因此:波传递的是运动形式和能量.
“带动、重复、滞后”
【典例1】机械振动在介质中传播，下列说法中正确的是( )
(A)介质中的各质点在各自的平衡位置附近作振动
(B)介质中相邻质点间必存在相互作用力
(C)介质中的各质点同时开始振动
(D)介质中的各质点随波的传播而迁移
AB
一、横波和纵波
（1）定义：质点的振动方向跟波的传播方向垂直的波叫做横波（凹凸波）。
（2）波形特点：有波峰、波谷（凸起的最高处叫做波峰，凹下的最低处叫做波谷）
1、横波
（3）说明：横波是靠物体内部形变而产生的弹力作为回复力，横波只能在固体内传播。（水波比较复杂，高中物理中通常视水波为横波。）
【典例2】(多选)一列横波沿绳子向右传播,传播过程无能量损失,某时刻绳子形成如图所示的凹凸形状。对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点,下列说法正确的是(　 ACD 　)
A.它们的振幅相同
B.质点D和F的速度方向相同
C.从此时算起,质点B比C先回到平衡位置
D.从此时算起,质点E比F先到达波峰
二、横波和纵波
观察弹簧形成的波
演示：
这种波又是如何形成的呢？
成因分析
1．一系列弹簧圈看成看成一系列质点，它们之间由弹力联系着。
2．近端的质点依次带动远端的质点左右振动，但后一个质点总比前一个质点迟一些开始振动。
3．弹簧一端左右振动的状态就沿弹簧传播开来。从整体上看，就形成了疏密相间的波。
二、横波和纵波
（1）定义：质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫做纵波（疏密波）
（2）波形特点：有密部、疏部，疏密相间．
（质点分布较密的部分叫密部，质点分布较稀的部分叫疏部）
（3）说明：纵波是靠介质质点的相互挤压而产生的作用力作为回复力。
纵波在固体、液体、气体中都能传播。
2、纵波
二、横波和纵波
1. 声波一般是纵波。
2. 地震波既有横波又有纵波。
三、机械波
机械波定义
1. 波源：能够产生振动的物体或质点。
1. 质点并不随波迁移，传播的只是振动这种形式。
2. 波是传递能量的一种方式。
介质：传播机械振动的物质。
机械波产生的条件
2. 机械波：机械振动在介质中传播，形成了机械波。
机械波特点
3. 波是传递信息的一种方式。
1、定义：机械振动在介质中由近及远的传播就形成了机械波。
2、产生条件：① 有振源。② 有可传播波的介质。
波源（振源）：能够维持振动的传播，不间断的输入能量,并能发出波的物体或物体所在的初始位置。
介质：凡是能传播机械振动的媒介物质，都可以叫做介质。
【注意】有振动不一定存在波，有波一定存在振动．
三、机械波
②机械波传播的是振动的形式、能量和信息;
③各质点都以自己的平衡位置为中心振动，质点并不随波迁移;
⑤各质点的起振方向都与波源的起振方向相同。
④介质中各质点都在做受迫振动，其振动频率都等于波源的振动频率；
①沿波传播的方向由近及远的传播。(前带后，后跟前，运动状态往后传。)
(1)各质点的振动
3.机械波的特点
(2) 传播规律：波在同一种均匀介质中匀速传播
三、机械波
三、机械波
(3) 波动与振动区别和联系
1. 区别: 振动是一个质点的往复运动; 波动是介质中许多质点的集体运动．
2. 联系：
(1) 都是周期性的运动：波动周期等于质点的振动周期
(2) 从构成介质的某一质点来看，所呈现的现象是振动，从构成介质的整体来看，所呈现的现象是波动
(3) 振动是形成波动的必要条件，但有振动不一定存在波动
(4) 波动是振动形式的传播过程．
【典例3】 (多选)关于机械波的形成，下列说法正确的是(　　 )
A．物体做机械振动，一定产生机械波
B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间上落后一步
C．参与振动的质点的振动频率都相同
D．机械波可以传递能量和信息
BCD
解析：若只有物体振动，而周围没有传播这种振动的介质，振动不可能由近及远传播出去形成机械波，A错；机械波中各振动质点都在重复波源的振动，振动频率都等于波源的频率，只是离波源越远，振动步调越落后，B、C正确；机械波中介质各质点只在自己平衡位置附近振动，不随波迁移，离波源较远的质点振动的能量是通过离波源近的各质点的传递从波源获得的，机械波可以传递信息，D对。
波的形成
波的形成
横波和纵波
机械波
横波
纵波
波峰和波谷
疏部和密部
波源
介质
【练习1】
解析：当波源振动时，通过介质将波源的振动形式传递出去的同时，将能量也传递出去了。当波源停止振动后，传出去的能量不会消失，当没有其他阻力时，这种波的形式和能量继续存在并将继续传递下去，所以A、B、C都错误．故答案为D。
【练习1】 沿绳传播的一列横波，当波源突然停止振动时(设绳无限长，且波传播过程无能量损失)(　　)
A．绳上各质点同时停止振动，波同时消失
B．离波源较近的质点先停止振动，直到所有质点全部停止振动
C．离波源较远的质点先停止振动，直到所有质点全部停止振动
D．前一质点的振动带动相邻后一质点振动，这种振动将由近及远向前传播，不会停止
D
解析：根据质点A正向上运动，根据后面的质点的振动总要追随它前面的质点的振动，可判定此列波的波源在右面，故波向左传播，根据同一原则可断定质点D和质点E都正向上运动。故选项C正确。
【练习2】 如图所示为一简谐横波在某一时刻的波形图，此时质点A正向上运动，如图中箭头所示。由此可断定此横波(　　)
A．向右传播，且此时质点B正向上运动
B．向右传播，且此时质点C正向下运动
C．向左传播，且此时质点D正向上运动
D．向左传播，且此时质点E正向下运动
C
解析：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波是横波，质点的振动方向与波的传播方向平行的波是纵波；纵波质点的运动方向与波的传播方向有时相同，有时相反，A、B正确；无论横波还是纵波，质点都不随波迁移，C错误；一般情况下声波是纵波，D正确。
【练习3】 (多选)关于横波和纵波，下列说法正确的是(　 　)
A．对于纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反
B．对于横波，质点的运动方向与波的传播方向一定垂直
C．形成纵波的质点随波一起迁移
D．一般情况下声波是纵波
ABD