资源简介

3.1　机械波的形成和传播
【学习目标】
1.通过任务1及其活动，了解机械波形成的条件，建构波的模型；知道机械波的传播特点，能解释生活中机械波的传播现象。(物理观念、科学思维、科学态度与责任)
2.通过任务2及其活动，知道波的种类，会识别横波和纵波。(物理观念、科学探究)
【自主预习】
思考并回答问题。
思考1：一物体落入水中激起水波的画面如图所示，请问是先有振动还是先有波 声波能在液体中传播吗

思考2：财联社1月4日电，中国地震台网正式测定，1月4日12时56分在斐济群岛(南纬20.90度，西经176.15度)发生5.7级地震，震源深度210 km。地震发生时，人们为什么总是首先感觉到上下颠簸，然后才是左右摇晃


正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)只要发生机械振动，就可形成机械波。 (　　　)
(2)介质中有机械波传播时，介质本身也随波一起传播。 (　　　)
(3)波的形成过程中，前面的质点带动后面的质点振动，后面的质点重复前面质点的振动形式。 (　　　)
(4)横波只能在固体中传播，纵波只能在气体中传播。 (　　　)
(5)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。 (　　　)
【合作探究】
任务1　机械波的形成和传播
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她的动作，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，如图所示。
1.形成“人浪”要具备哪些条件



2.同学为什么要手肩互搭



3.后一同学与前一同学相比，他们的运动有何异同



4.“人浪”沿水平方向传播，人随“人浪”迁移了吗



1.引起波动的振动体叫波源。
2.离波源远的质点依次①　　　离波源近的质点的振动，但起振时间上依次②　　　，即离波源越远的质点起振③　　　。
3.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。
4.各质点的起振方向都④　　　，与波源一致。
5.机械波传播的是质点的⑤　　　，也是传递⑥　　　和⑦　　　的一种方式。
6.介质中的各个质点只是在各自的⑧　　　　　　做受迫振动，并不随波的传播而⑨　　　　。
应用1　波中质点的振动特点
(多选)某沿水平方向的介质中的部分质点如图所示，每相邻两质点间距离相等，其中O为波源。设波源的振动周期为T，自波源通过平衡位置竖直向下振动时开始计时，经过，质点1开始起振，则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法正确的是 (　　　)
A.介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，且图中质点9起振最晚
B.图中所有质点的起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的
C.图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间总是比质点7通过相同位置时落后
D.只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，但如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动
各质点起振时间相同吗 起振方向相同吗


【归纳总结】
波动过程中各质点的运动特点
先振动的质点带动后振动的质点；后振动的质点重复前面质点的振动；后振动的质点的振动状态落后于先振动的质点；各个质点起振的方向总是与波源的起振方向相同。概括起来就是“带动、重复、落后”。
应用2　树叶是否“随波逐流”
一个小石子投向平静的湖面中心，会激起一圈圈波纹向外传播，如果此时水面上有一片树叶(如图)，下列对树叶运动情况的叙述正确的是 (　　　)
A.树叶慢慢向湖心运动
B.树叶慢慢向湖岸漂去
C.树叶在原处附近振动
D.树叶沿着波纹做圆周运动
(1)湖面上水波是怎么形成的
(2)树叶做什么运动 它会向前移动吗

【归纳总结】
　　形成机械波的条件：一要振源，二要传播介质。波传播的是振动这种形式，各质点在各自平衡位置附近振动，并不随波迁移。
任务2　知道横波和纵波的区别
如图1，将1根长而软的弹簧水平放置在光滑水平面上，在左端沿弹簧轴线方向不断推、拉弹簧，观察弹簧形成的波。如图2，观察沿绳传播的横波；再做一做软弹簧上的纵波实验，观察纵波在弹簧上的传播，如图3所示。
1.观察弹簧波的振动方向与传播方向，并与绳波进行比较。



2.弹簧波与绳波的形状有什么不同



3.敲打音叉，并描述我们听到声音的过程。



1.质点振动的方向与波的传播方向相互　　　的波叫横波。在横波中，凸起的最高处叫　　　，凹下的最低处叫　　　。
2.质点的振动方向跟波的传播方向　　　的波叫纵波。在纵波中，质点分布最密的部分叫　　　，质点分布最疏的部分叫　　　。例如在空气以及水中传播的声波就是纵波。
活动　绳波的形成
甩绳是一项操作简单、难度可控、综合性较强的健身项目，在健身房里受到了很多人的喜爱。如图所示，训练的时候，将绳子的一端固定在一处，双手握住绳的另一端，上下抖动绳子，绳子便呈波浪状往前推进，带动胳膊及全身产生振动，起到锻炼的效果。请根据图示情境思考绳波的形成原理，并判断此波是横波还是纵波。
应用　横波和纵波的区别
关于横波和纵波，下列说法正确的是 (　　　)
A.在横波中，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反
B.在纵波中，质点的振动方向与波的传播方向一定相同
C.在纵波中，质点会随波一起迁移
D.无论是横波还是纵波，都能传递信息和能量
【归纳总结】
横波和纵波的比较
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
【随堂检测】
1.(任务1)在敲响古刹里的大钟时，有的同学发现，停止对大钟的撞击后，大钟仍“余音未绝”，其原因是 (　　　)
A.大钟的回声
B.大钟在继续振动，空气中继续形成声波
C.人的听觉发生“暂留”
D.大钟虽停止振动，但空气仍在振动
2.(任务1)下列关于波的应用的描述中正确的是 (　　　)
A.要使放在河中的纸船逐渐靠近河岸，可向比纸船更远处投掷石子形成水波
B.两个在水中潜泳并且靠得较近的运动员能听到对方发出的声音是因为声波可以在液体中传播
C.光缆利用机械波传递信息
D.宇航员在宇宙飞船里，击打船壁只能引起机械振动，不能形成声波
3.(任务1)(多选)关于机械振动和机械波，下列说法正确的是 (　　　)
A.机械波的传播过程是大量介质质点依次重复波源振动的过程
B.单个物体的振动在介质中不会产生波
C.在波的传播过程中，介质质点只振动不随波迁移
D.在波的传播过程中，介质质点均做受迫振动
4.(任务2)(改编)2023年12月18日晚，甘肃积石山发生6.2级地震，多省震感明显。地震发生时，震源正上方的房屋先上下振动，后左右摇摆，关于这一现象的解释，下列说法正确的是 (　　　)
A.地震波中只有纵波
B.地震波中只有横波
C.地震波中既有纵波又有横波
D.地震波中，横波的传播速度大于纵波的传播速度
参考答案
自主预习·悟新知
思考1：先有振动后有波。声波能在液体中传播。
思考2：地震波在地球内部有两种形式：纵波和横波，纵波的传播速度大，横波的传播速度小，纵波比横波先到达地面，所以地震发生时我们首先感觉到上下颠簸，然后才是左右摇晃。
判断　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×
合作探究·提素养
任务1
问题引领
1.要有一个人先振动起来。
2.有前一同学带动后一同学的作用。
3.振动形式相同，但节奏稍迟。
4.没有，人只是上下振动。
知识生成　①重复　②落后　③越晚　④相同　⑤振动形式　⑥能量　⑦信息　⑧平衡位置附近　⑨迁移
应用探究
例1　【答案】ACD
【提示】各质点起振时间不同，起振方向相同。
【解析】波传播过程中各质点的振动总是重复波源的振动，所以介质中所有质点的起振方向相同，都是竖直向下，但从时间上来说，起振依次落后的时间，A、C两项正确，B项错误；由题意知，质点9比质点1晚起振两个周期，所以当所有质点都起振后，质点1与质点9步调完全一致，D项正确。
例2　【答案】C
【提示】(1)石子激起某处水面振动，这种振动由近及远传播而形成水波。(2)树叶做受迫振动，不会向前移动。
【解析】波在传播过程中，只传递振动能量和波源所发出的信息，而各质点不随波迁移，只在各自的平衡位置附近振动，C项正确。
任务2
问题引领
1.弹簧的振动方向沿水平方向，弹簧波的传播方向也沿水平方向，两者在一条直线上；绳上质点的振动方向与绳波的传播方向相互垂直。
2.弹簧波有密部和疏部，而绳波有波峰和波谷。
3.音叉在空气中振动，引起空气的振动，在空气中形成声波，空气的振动传播到耳朵内的鼓膜时，引起鼓膜的振动，人的神经感受到这种振动，在大脑中形成听觉。
知识生成　垂直　波峰　波谷　在同一直线上　密部　疏部
应用探究
活动　【提示】绳子一端振动带动绳子上相邻的部分振动，振动形式不断沿绳传播，形成了绳波，此过程中质点的振动方向与波的传播方向垂直，故此波是横波。
例3　【答案】D
【解析】在横波中，质点的振动方向和波的传播方向垂直，A项错误；在纵波中，质点的振动方向和波的传播方向在一条直线上，有时相同，有时相反，B项错误；无论是横波还是纵波，质点都不随波迁移，C项错误；无论是横波还是纵波，都能传递信息和能量，D项正确。
随堂检测·精评价
1.B　【解析】停止对大钟的撞击后，大钟的振动不会立即停止，振动的能量不会立刻消失，因此还会在空气中形成声波，这就是余音未绝的原因，A、C、D三项错误，B项正确。
2.B　【解析】机械波在介质中传播的过程中，质点只是在各自的平衡位置附近振动，介质本身并不迁移，A项错误；声波可以在液体中传播，B项正确；光缆是利用光波传递信息的，C项错误；机械振动可以在船壁中传播，能形成声波，D项错误。
3.ACD　【解析】机械波是振动在介质中的传播，需要大量介质质点依次重复波源的振动，A项正确；单个物体可以作为波源，在介质中会产生机械波，B项错误；机械波传播的是振动形式，同时传播了能量，介质中的质点做受迫振动，质点只在平衡位置附近振动，并不随波迁移，C、D两项正确。
4.C　【解析】地震波中既有纵波又有横波，纵波的传播速度比横波的大，地震发生时纵波先到达震源正上方，横波后到达震源上方，所以震源正上方房屋先上下振动，后左右摇动。C项正确。

展开更多......

收起↑