物理人教版（2019）选择性必修第一册3.1波的形成（共21张ppt）

(共21张PPT)
新知导入
在艺术体操的带操表演中，运动员手持细棒抖动彩带的一端，彩带随之波浪翻卷。彩带上的波浪向前传播时，彩带上的每个点也在向前运动吗？
彩带上的波浪翻卷实际是振动在彩带上传播的结果。振动的传播简称为波动，简称波。波是怎样形成的？
演示
观察绳波的产生和传播
如图，取一条较长的软绳，用手握住一端拉平后向上抖动一次，可以看到绳上形成一个凸起部分，这个凸起部分向另一端传去。向下抖动一次，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。
在绳上做一个红色标记，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？
仔细观察会发现，绳子上的各点只是在一定位置上下振动，没有向前运动，而振动这种形式却传播出去了。为什么会这样呢？
波的形成：绳子是由弹性的物体。设想把一条绳子分成一个个小段，这些小段可以看作一个个相连的质点，这些质点之间存在着弹力的作用。当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻的质点，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迟一些开始振动。这样依次带动下去，绳端这种上下振动的状态就沿绳子传出去了，整体上形成了凹凸相间的波形。
新知讲解
一、波的形成
如图所示，更清楚地描绘了绳中质点的运动与波的传播的关系。图中小圆点代表绳中的质点，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。
质点P0在沿上下振动，依次牵动质点P1，
P2，P3，······是他们也运动起来。若在t=T时刻，质点P0到达了最高点，则P2刚开始运动。质点P0到达最高点后又开始下落，当t=T时它又回到平衡位置，而这时P2刚刚到达最高点，质点P4则刚要开始运动。下面两幅图是随后T、T时刻各质点的位置及波的形状。
一组学生手挽手排成一行，从左边第一位同学开始，周期性地下蹲、起立，依次带动旁边的同学重复他的动作，只是后边的一位总比前边的一位稍迟一点点。这样就会看到凹凸相间的波沿着队伍传播开来，而每个学生的位置并没有移动。运动会上的团体操表演常常用这种办法来表现波浪。
做一做
新知讲解
二、纵波和横波
如图表现的是绳子中传播。在这列波中质点上下振动，波向右传播，二者的方向相互垂直。质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，叫作横波。在横波中，凸起的最高处叫作波峰，凹下的最低处叫作波谷。
我们再看另一种波。
演示
观察弹簧形成的波
如图，将一根长而软的弹簧水平放置再光滑平面上，再左端沿弹簧轴线方向不断推、拉弹簧，观察实验现象。
实验中观察到，弹簧圈密集的部分和稀疏的部分交替右传播，在弹簧上形成一种与横波不一样的波。
这种波又是如何形成的呢
我们把一系列弹簧圈看成一系列质点，它们之间由弹力联系着。手执弹簧一端左右振动起来以后，近端的质点依次带动远端的质点左右振动，但后来一个质点总比前一个质点迟一些开始振动。也就是说，后一个质点振动的相位总比前一个质点落后一些。这样，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。
如图所示的波中，质点左右振动，波向右传播二者的方向在同一直线上。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。在纵波中，质点分布最密的位置叫作密部，质点分布最疏的位置叫作疏部。
发声体振动时在空气中产生的声波是纵波。例如振动的音叉，它的叉股向一侧振动时，压缩邻近的空气，使这部分空气变密，叉股向另一侧振动时，又使这部分空气变得稀疏。这种疏密相间的状态向外传播就形成声波。声波传入人耳，使鼓膜振动，就引起声音的感觉。声波不仅能在空气中传播，也能在液体、固体中传播。
例如
例题
例 下列关于横波、纵波的说法不正确的是(　　 )
A、横波和纵波传播的都只是振动这种运动形式
B、沿横向传播的波叫横波，沿纵向传播的波叫纵波
C、横波中，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷
D、质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫纵波
B
绳上和弹簧上的波是在绳和弹簧上传播的，水波是在水面传播的，声波是在空气中传播的。绳、弹簧、水、空气等是波借以传播的物质，叫做介质。组成介质的质点之间有相互作用，一个质点的振动会引起相邻质点的振动。机械振动在介质中传播，形成了机械波。
注意1：介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播。
例如：绳上或弹簧上有波传播时，它们的质点发生振动，但质点并不随波迁移，传播的只是振动这种形式。
注意2：波不但传递能量，而且可以传递信息。
产生条件：①有振源；
②有传播振动的介质。
新知讲解
三、机械波
机械波的传播特点：
（1）沿波的传播方向，介质中各质点由波源开始由近及远的依次开始振动，靠近波源的质点超前于远离波源的质点；
（2）各质点只在各自的平衡位置附近做往复运动，而质点本身并不随波的传播而迁移。
①各质点振动周期相同；
②各质点振幅相同（不考虑能量损失时）；
③各质点刚开始振动的方向相同。
（3）机械波通过向外传播机械振动的形式向外传递能量和信息。
例题
例 （多选）在机械波中，下列说法中正确的是( )
A、相邻质点间必有相互作用力
B、各质点都在各自平衡位置附近振动
C、各质点也随波的传播而迁移
D、前一质点的振动带动相邻后一质点的振动，后一质点的振动
必定落后于前一质点
ABD
①区别
振动是一个质点的往复运动，而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（信息）的传播过程。
拓展：波动与振动
总结提升
1.振动的传播简称为波动，简称波。
2.质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，叫作横波。在横波中，凸起的最高处叫作波峰，凹下的最低处叫作波谷。
3.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。在纵波中，质点分布最密的位置叫作密部，质点分布最疏的位置叫作疏部。
4.波借以传播的物质，叫做介质。
机械振动在介质中传播，形成了机械波。
产生条件：①有振源；
②有传播振动的介质。
课堂检测
练习1：（多选）关于机械波的形成，下列说法中错误的是（　 　）
A、物体做机械振动，一定产生机械波
B、机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递
C、参与振动的质点都有相同的频率
D、后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步
AB
课堂检测
练习2：（多选）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六个质点说法错误的是（ ）
A、它们的振幅相同
B、质点A和C的速度方向相同
C、．质点D和F的速度方向相同
D、从此时算起，质点B比C先回到平衡位置
BC
课堂检测
练习3：（多选）关于振动和波的关系，下列说法正确的是 （　　）
A、波的传播速度就是质点振动的速度
B、波源停止振动时，波立即停止传播
C、振动是波形成的原因，波是振动的传播形式
D、振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联系起来呈现的运动现象
CD
1、教材66页练习与应用；
2、对应章节练习册。
课后作业