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新人教版 選擇性必修一
第三章 機械波
第1節 波的形成
在藝術體操的帶操表演中，運動員手持細棒抖動彩帶的一端，彩帶隨之波浪翻卷。彩帶上的波浪向前傳播時，彩帶上的每個點也在向前運動嗎？
彩帶上的波浪翻卷實際是振動在彩帶上傳播的結果。振動的傳播稱為波動，簡稱波（wave）。波是怎樣形成的？
課堂引入
1.觀察繩波的產生和傳播
如圖所示，手拿繩的一端，上下振動一次，使繩上形成一個凸起狀態，隨后形成一個凹落狀態，可以看到，這個凸起狀態和凹落狀態在繩上從一端向另一端移動。連續向上、向下抖動長繩，可以看到一列波產生和傳播的情形。
如果在繩子上某處做一紅色標記，觀察這一紅色標記做什么運動？它是否隨著波向繩的另一端移動？
仔細觀察會發現，繩子上的各點知識在一定位置上下振動，沒有向前運動，而振動這種形式卻傳播出了。
學習任務一：波的形成
新課講授
學習任務一：波的形成
新課講授
學習任務一：波的形成
設想:把繩分成很多小段
每一個小段可以看做一個質點
質點之間有相互作用力
學習任務一：波的形成
2. 繩波的形成
F
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
學習任務一：波的形成
波源0振動，依靠質點間力作用使得1振動，1帶動質點2振動……。離波源越遠，振動越遲.
6
5
4
3
2
1
0
7
8
9
10
t =0
t =T/4
t =T/2
t =3T/4
t =T
t =5T/4
學習任務一：波的形成
1.繩子各部分看成是相互之間存在彈力的質點；
2.沿波傳播方向，前一質點依次帶動后一質點,后一質點延遲振動；
3.把質點的振動狀態向前傳播，從總體上看形成凸凹相間的波。
一組學生手挽手排成一行，從左邊第一位同學開始，周期性地下蹲、起立，依次帶動旁邊的同學重復他的動作，只是后邊的一位總比前邊的一位稍遲一點點。這樣就會看到凹凸相間的波沿著隊伍傳播開來，而每個學生的位置并沒有移動。運動會上的團體操表演常常用這種辦法來表現波浪（圖）。
一、波的形成
做一做
1、橫波：質點振動方向與波的傳播方向互相垂直的波 .
波峰
波峰
波谷
振動方向
波的傳播方向
平衡位置
①特征：凸凹相間，具有交替出現的波峰和波谷 .
②僅在固體中傳播
學習任務二：橫波與縱波
2、縱波：質點振動方向與波的傳播方向在一條直線上的波 .
②可在固體、液體和氣體中傳播
①特征：疏密相間，具有交替出現的密部和疏部 .
密部
疏部
密部
疏部
波的傳播方向
質點振動方向
學習任務二：橫波與縱波
1.質點的振動方向與波的傳播方向的關系不同;
2.傳播介質不同：橫波只能在固體介質中傳播；
縱波在固體、液體和氣體中均能傳播；
3.特征不同：橫波中交替、間隔出現波峰和波谷；縱波中交替、間隔出現密部和疏部。
二、橫波和縱波
3.橫波與縱波的比較
學習任務二：橫波與縱波
2.地震波:既有橫波又有縱波。
1.聲波：聲波有橫有縱，但大部分是縱波，要看傳播的介質。聲音在空氣傳播是縱波，因為聲音在傳播過程中是空氣（介質）發生膨脹和收縮是沿著聲波傳播方向的。聲波在固體中傳播可能是橫波也可能是縱波。
拓展：
3.水波:既不是橫波也不是縱波，叫做水紋波。
學習任務三：機械波
1. 實驗演示
⑴.定義：機械振動在介質中由近及遠的傳播就形成了機械波。
⑵.產生條件：① 有振源。② 有可傳播波的介質。
波源（振源）：能夠維持振動的傳播，不間斷的輸入能量,并能發出波的物體或物體所在的初始位置。
介質：凡是能傳播機械振動的媒介物質，都可以叫做介質。
注意:有振動不一定存在波，有波一定存在振動．
學習任務三：機械波
2. 機械波
(1)各質點的振動
⑶.機械波的特點
(2) 傳播規律：波在同一種均勻介質中勻速傳播。
三、機械波
②機械波傳播的是振動的形式、能量和信息;
③各質點都以自己的平衡位置為中心振動，質點并不隨波遷移;
⑤各質點的起振方向都與波源的起振方向相同。
④介質中各質點都在做受迫振動，其振動頻率都等于波源的振動頻率；
①沿波傳播的方向由近及遠的傳播。
學習任務三：機械波
(4) 波動與振動的區別和聯系
① 區別:振動是一個質點的往復運動; 波動是介質中許多質點的集體運動．
② 聯系：
a.都是周期性的運動：波動周期等于質點的振動周期；
b.從構成介質的某一質點來看，所呈現的現象是振動，從構成介質的整體來看，所呈現的現象是波動；
c.振動是形成波動的必要條件，但有振動不一定存在波動 ；
d.波動是振動形式的傳播過程。
三、機械波
學習任務三：機械波
例題1
如圖所示，是某繩波形成過程的示意圖.質點1在外力作用下沿豎直方向做簡諧運動，帶動2、3、4、…各個質點依次上下振動，把振動從繩的左端傳到右端.已知t＝0時，質點1開始向上運動，t＝ 時，1到達最上方，5開始向上運動.問：
(1)t＝ 時，質點8、12、16的運動狀態如何？
(2)t＝ 時，質點8、12、16的運動狀態如何？
【解析】各質點在各時刻的情況，如圖所示．
(1)由甲圖可知，t＝時，質點8未到達波峰，正在向上振動，質點12、16未振動．
(2)由乙圖可知，t＝時，質點8正在向下振動，質點12向上振動，質點16未振動．
1. 關于機械波，下列說法中正確的是 ( )
A.有機械振動，必會形成機械波
B.有機械波必有機械振動
C.機械波是機械振動在介質中傳播的過程，它是傳遞能量的一種形式
D.振源一停止振動機械波立即停止傳播
BC
當堂達標訓練
2.機械振動在介質中傳播，下列說法中正確的是 ( )
A.介質中的各質點在各自的平衡位置附近作振動
B.介質中相鄰質點間必存在相互作用力
C.介質中的各質點同時開始振動
D.介質中的各質點隨波的傳播而遷移
AB
當堂達標訓練
3. 一列橫波沿一條長繩傳播,當波源突然停止振動時,其余質點的振動情況是(　)
A.所有質點都立即停止振動
B.已經振動的質點繼續振動,尚未振動的質點不會振動
C.離波源近的質點先停止振動,然后才是離波源遠的質點停止振動
D.離波源遠的質點先停止振動,然后才是離波源近的質點停止振動
C
4.關于橫波和縱波，下列說法中正確的是 ( )
A.質點作上下振動的波叫橫波
B.質點的振動方向與波的傳播方向一致的波叫縱波
C.橫波中位于波谷與波峰的點都是該時刻位移最大的點
D.橫波中，位移最大的點在波峰，位移最小的點在波谷
C
當堂達標訓練
5.(多選)如圖所示是繩波形成過程的示意圖。質點1在外力作用下做簡諧運動，帶動其余質點依次上下振動。在 時，質點1到達最上方，質點5剛開始振動。下列說法正確的是（　　）
A．質點5和質點1的振動頻率相同
B．在 時，質點4加速度方向向上
C．從 開始的一小段時間內，質點11的速度正在減小
D．從 開始的一小段時間內，質點16的加速度正在增大
典例分析
ABD
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