3.1 波的形成 （导学案）-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（含答案）

3.1波的形成导学案
学习目标：　
1.理解波的形成过程，会判断质点的振动方向(难点)。
2.知道横波和纵波的概念，能够区别横波和纵波。
3.知道机械波的产生条件和传播特点(重点)。
一、波的形成及特点
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状态，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动。如果在绳子上某处做一红色标记，观察这一红色标记的运动。
(1)红色标记有没有随波迁移？红色标记是怎样运动的？
(2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？
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知识梳理：
1．波：________的传播称为波动，简称波。
2．波的形成(以绳波为例)
(1)一条绳子可以分成一个个小段，这些小段可以看作一个个________的质点，这些质点之间存在着____________的作用。
(2)当手握绳端上下振动时，绳端________相邻的质点，使它也上下振动。这个质点又带动更远一些的质点…绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点________一些开始振动，绳端这种________________________就沿绳子传了出去，整体上形成了凹凸相同的波形。
思考与讨论：
1．绳上各质点开始振动的方向(起振方向)与振源起振的方向有什么关系？
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2．振源振动停止后，波还能继续传播吗？
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深化总结：
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”
二、横波和纵波
如图所示：
(1)图甲是绳波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？
(2)图乙是推拉弹簧产生的波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？
深化总结：
横波和纵波的对比
名称 项目　 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同一条直线上
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
三、机械波
1．介质
(1)定义：波借以________的物质。
(2)特点：组成介质的质点之间有____________，一个质点的振动会引起____________的振动。
2．机械波
机械振动在________中传播，形成了机械波。
3．机械波的特点
(1)介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，它传播的只是________这种运动形式。
(2)波是传递________的一种方式。
(3)波可以传递________。
深化总结：
1．机械波的特点
(1)机械波的传播离不开介质，没有介质就无法形成机械波。
(2)介质中各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同。
(3)离波源越远，质点振动越滞后，但每一个质点的起振方向与波源起振方向相同。
(4)机械波向前传播的是振动这种运动形式，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。
2．几种常见的波
(1)绳波是横波；
(2)空气中产生的声波是纵波；
(3)地震波中既有横波，又有纵波；
(4)水波既不是横波，也不是纵波，是一种比较复杂的机械波。
3．振动和波动的联系
(1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动。
(2)波动中各质点振动的性质、频率和振幅与波源相同。
四、“带动法”判断质点的振动方向
绳波在某时刻的形状如图所示，若O是波源，则此刻A点向什么方向运动？若O′是波源，则此刻A点向什么方向运动？
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拓展延伸　某时刻一列波的形状如图所示。
此刻质点a正在向上运动试判断此刻质点b的运动方向．
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深化总结：
(1)原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点。
(2)方法：在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点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。
答案：
一、(1)没有，红色标记只在竖直方向上下振动
(2)不会，当手停止抖动后，波仍向右传播
知识梳理
1．振动
2．(1)相连　弹性力　
(2)带动　迟　上下振动的状态
思考与讨论
1．绳上各点的起振方向与振源起振方向相同。
2．能够继续传播
二、(1)相互垂直　
(2)在同一条直线上
三、
1．(1)传播　
(2)相互作用　相邻质点
2．介质
3．(1)振动　
(2)能量　
(3)信息
四、若O点为波源，A点左侧的质点将带动A向上振动；若O′是波源，A点右侧的质点将带动A点向下振动。
拓展延伸　由于此刻质点a在前一个质点的带动下正在向上运动。可知波源在质点a的左侧，因此该列波由左向右传播，质点b在左侧质点的带动下将向下运动。