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(共36张PPT)
第一章 动量守恒定律
3.1 波的形成
人教版（2019）高中物理选择性必修第一册
新课导入
1
新课讲解
3
学习目标
2
经典例题
4
课堂练习
5
本课小结
6
目录
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）。波是怎样形成的？
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？
思考
学习目标
1. 通过观察和分析，认识波是振动的传播，知道波在传播振动形式的同时也传播能量和信息。
2. 能对波动现象进行分析和推理，认识波的形成过程。
3. 能区别横波和纵波，知道什么是波峰和波谷、密部和疏部。
4. 知道机械波的概念和形成机械波的条件。
一、波的形成
凹凸相间的波是怎样形成的？
思考：为什么绳上各点都能动起来呢？
设想:把绳分成很多小段
每一个小段可以看做一个质点
质点之间有相互作用力
请点击手
一、波的形成
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观察下图
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一、波的形成
观察下图
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时刻：T/2
一、波的形成
观察下图
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时刻：3T/4
一、波的形成
观察下图
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时刻：T
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一、波的形成
观察下图
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时刻：5T/4
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一、波的形成
观察下图
1.绳子各部分看成是相互之间存在弹力的质点；
2.沿波传播方向，前一质点依次带动后一质点,后一质点延迟振动；
3.把质点的振动状态向前传播，从总体上看形成凸凹相间的波。
一、波的形成
请点击手
思考1：绳上的点是不是随波一起迁移了呢？波传播的是什么？
思考2：绳上各点是不是同时开始振动的，它们振动的步调一致吗？
绳子上的点只在平衡位置上下振动，并不随波迁移。波传播的是振动这种形式。
介质各个质点不是同时起振的，离振源近的质点先起振。前面质点带动后面质点的振动，后面质点重复前面质点的运动，步调不一致。
思考
思考4：振源振动停止后波还传播吗？
思考5：波在传递振动形式的同时还在传递什么？
波在传递振动形式的同时，也传递能量和信息。
振源振动停止后波仍向前传播
思考3：绳上各点开始振动时的方向（起振方向）与振源起振方向有什么关系？
绳上各点的起振方向与振源起振方向相同。
请点击手
思考
二、横波和纵波
1.横波
(1)特征：质点的振动方向与波的传播方向垂直
(2)波形特点：凹凸相间的波纹
(3)波峰与波谷：
凸起部分的最高点叫做波峰
凹下部分的最低点叫波谷
2.纵波
(1)特征：质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上。
(2)波形特点：质点分布较稀的部分叫疏部，质点分布较密的部分叫密部。
二、横波和纵波
三、机械波
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。
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．
2.产生条件：① 有振源。② 有可传播波的介质。
(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。
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。
三、机械波
4.机械波的传播
(1)各质点的振动周期都与波源的振动周期相同.
(2)离波源越远，质点的振动越滞后，但各质点的起振方向与波源起振方向相同.
(3)波传播的只是振动形式，介质中的每个质点只在自己平衡位置附近振动，并不随波迁移.
三、机械波
振动与波动的区别与联系
1.区别
(1)研究对象不同
振动是单个质点所表现出的周而复始的运动现象，波动是大量质点表现出的周而复始的运动现象.
(2)运动成因不同
振动是质点由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力——回复力的作用.波动是由于介质中质点受到相邻质点的带动而随着运动，并将振动形式由近及远传播开去，各质点间存在相互作用的弹力，各个质点都受到回复力作用.
(3)运动性质不同
质点的振动是变加速运动，在同一介质中波动的传播速度不变.
2.联系
(1)振动是波动的起因，波是振动的传播；
(2)有波动一定有振动，有振动不一定有波动；
(3)波动的周期等于质点振动的周期，波动和振动都是周期性运动.
典例分析
例1. (多选)下列关于横波、纵波的说法正确的是(　　 )
A.横波中，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷
B.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
C.横波和纵波传播的都只是振动这种运动形式
D.沿横向传播的波叫横波，沿纵向传播的波叫纵波
E.沿横向传播的波叫纵波，沿纵向传播的波叫横波
解析：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波，质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波；横波具有波峰和波谷，两种波传播的都只是振动这种运动形式，质点并不随波迁移，A、B、C正确。
ABC
典例分析
例2 在机械波中，下列说法中错误的是( )
A、各质点都在各自平衡位置附近振动
B、相邻质点间必有相互作用力
C、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
D、各质点也随波的传播而迁移
D
典例分析
例3 　下列关于机械波的说法中，正确的是(　　)
A.各质点都在各自的平衡位置附近振动
B.相邻质点间必有相互作用力
C.前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动必定落后于前一质点
D.各质点随波的传播而迁移
E.离波源越远，质点的振动频率越小
典例分析
解析　振源依靠介质中各相邻质点间的相互作用力使周围的质点依次振动起来，且后一质点的振动必定落后于前一质点，选项B、C正确；
质点只在它们各自的平衡位置附近做受迫振动，它们振动的频率均与波源的振动频率相同，选项A正确，E错误；
波在传播过程中各质点不随波迁移，选项D错误.
答案　ABC
典例分析
例4　关于振动和波的关系，下列说法中正确的是(　　)
A.振动是波的成因，波是振动的传播
B.振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象
C.波的传播速度就是质点振动的速度
D.波源停止振动时，波立即停止传播
解析　机械波的产生条件是有波源和介质.由于介质中的质点之间相互作用，一个质点的振动带动相邻质点的振动由近及远传播而形成波，所以选项A、B正确；
波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质中其速度大小不变；而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化，选项C错误；
波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播；当波源停止振动时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而停止传播，即波不会停止传播，选项D错误.
答案　AB
典例分析
例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六个质点说法正确的是(　　)
A.它们的振幅相同
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
典例分析
典例分析
解析　波中各点均做受迫振动，不考虑能量损耗，各质点振幅相同，所以选项A正确；
波传播时，离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动，并跟随着近的质点振动，D跟随C向上运动，F跟随E向下运动，同理，A向下运动，C向上运动，由此可知选项B、C错误；
由于此时B和C都向上运动，所以B比C先到达最大位移处，并先回到平衡位置，所以选项D正确.
答案　AD
课堂练习
1.［多选］关于机械波的形成，下列说法中正确的是（　 　）
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，只是时间落后一步
C.参与振动的质点都有相同的频率
D.机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递
BC
解析：A错：机械波的形成必须具备的两个条件：振源和介质。只有物体做机械振动，而其周围没有传播这种振动的介质，远处介质的质点不可能振动起来而形成机械波。
B、C对：任何一个振动的质点都是一个波源，带动它周围的质点振动，将振动传播开来，所以后一质点总是落后，但振动频率相同。
D错：形成机械波的各振动质点只在平衡位置附近往复运动，并没有随波迁移，离波源远的质点振动的能量是通过各质点的传递从波源获得。
课堂练习
2.图中①中有一条均匀的绳，1、2、3、4……是绳上一系列等间隔的点。现有一列简谐横波沿此绳传播。某时刻，绳上9、10、11、12四点的位置和运动方向如图②所示（其他点的运动情况未画出），其中点12的位移为零，向上运动，点9的位移达到最大值。试在图③中画出再经过 周期时点3、4、5、6的位置和速度方向，其他点不必画。（图③的横、纵坐标与图①、②完全相同）
课堂练习
解析：根据横波的形成原理，由题中给出9、10、11、12四点的位置和运动方向，可画出其他各点的位置和运动方向，如图所示，图中MN为各点的平衡位置，根据各点此时的运动方向，即可找到再过 T 各个质点的位置和运动方向。如图中虚线所示。
答案：如右图所示。
课堂练习
3.［多选］关于振动和波的关系，下列说法正确的是 （　　）
A.振动是波形成的原因，波是振动的传播形式
B.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
C.波的传播速度就是质点振动的速度
D.波源停止振动时，波立即停止传播
AB
解析：A、B对：机械波的产生条件是有波源和介质，由于介质中的质点依次被带动起来由近及远传播而形成波。
C错：波的传播速度是波形由波源向外延伸的速度，在均匀介质中其速度大小不变，而质点振动的速度大小和方向都随时间周期性地发生变化。
D错：波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播，当波源停止振动时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而立即停止传播，即波不会立即停止传播。
波的分类
机械波
波的形成
把质点的振动状态向前传播，从总体上看形成凸凹相间的波。
横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直；
纵波：质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上。
定义：机械振动在介质中由近及远的传播就形成了机械波。
产生条件：① 有振源。② 有可传播波的介质。
课堂小结
感谢观看
THANK YOU

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