高中物理第二章机械波第1、2节机械波的形成和传播波速与波长、频率的关系教学案教科选修3-4

第1、2节机械波的形成和传播波速与波长、频率的关系

对应学生用书

P19

机械波的形成与传播

[自读教材·抓基础]

1．形成原因：以绳波为例(如图2－1－1)

图2－1－1

(1)可以将绳分成许多小段，每一段都可以看做质点。

(2)如果手不摆动，各个质点排列在同一直线上，各个质点所在的位置称为各自的平衡

位置。

(3)手连续上下摆动，引起的振动就会沿绳向另一端传去，振动状态在绳上的传播就形

成了机械波。

(4)手是引起绳上初始振动的装置，叫波源。

2．介质

(1)定义：能够传播振动的物质。

1.机械振动在介质中传播形成机械波，要形成机械波必须

具有波源的振动和传播振动的介质两个条件。

2．机械波分为横波与纵波，是根据介质中质点的振动方向

与波的传播方向的关系分类的。

3．机械波的传播速度由介质决定，机械波的频率由波源决

定，而机械波的波长由介质和波源频率共同决定。

4．在同一均匀介质中，波的传播速度不变，波长与频率成

反比；在不同的介质中，波的传播速度不同。当波从一种

介质进入另一种介质时，波的频率保持不变，波长发生改

变。

(2)质点运动特点：介质中的各质点只是在各自的平衡位置附近做上下振动，并没有随波的传播而向前移动。

3．机械波

(1)定义：机械振动在介质中的传播。

(2)产生条件：①要有机械振动，②要有传播振动的介质。

(3)机械波的实质：

①传播振动这种运动形式。

②介质本身并没有沿着波的方向发生迁移。

③传递能量的一种方式。

[跟随名师·解疑难]

1．机械波的形成

2．波的特点

(1)振幅：像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同。

(2)周期：各质点振动的周期均与波源的振动周期相同。

(3)步调：离波源越远，质点振动越滞后。

(4)立场：各质点只在各自的平衡位置振动，并不随波迁移。

(5)实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也传递能量和信息。

3．振动与波动的关系

振动波动

运动现象

振动是单个物体所表现出

的周而复始的运动现象

波动是大量物体受到扰动时，从扰动中心传播开

来的周而复始的运动现象

运动成因

物体由于某种原因离开平

衡位置，同时受到指向平衡

介质中质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并

由近及远传播开去，且各部分都受到指向原位置

位置的力——回复力作用的力的作用

运动性质变加速运动在均匀介质中匀速向前传播

能量变化动能与势能相互转化，如果

是简谐运动，机械能保持不

变

波的传播过程是一个能量传递过程，当波源停止

振动不再向外传递能量时，各个质点的振动也会

相继停下来

联系①振动是波的成因，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牢记波动的周期等于质点振动的周期

[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)

关于机械波的形成和传播，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．参与振动的质点群有相同的频率

D．机械波是质点随波迁移，也是振动能量的传递

解析：选BC 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，远处的质点不可能振动起来形成机械波，故A选项错误；任何一个振动的质点都是一个振源而带动它周围的质点振动，将振动传播开来，所以后振的质点总是落后，故选项B、C正确；形成机械波的各个质点，只有在平衡位置附近往复运动，并没有随波迁移，离振源远的质点所具有的振动的能量，是从振源获得并通过各质点的传递，故选项D错误。

横波与纵波

[自读教材·抓基础]

1．波的分类

按介质中质点的振动方向和波的传播方向的关系不同，常将波分为横波和纵波。

2．横波

(1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向垂直的波。

(2)特点：

是一个凹凸相间的波，凸起来的最高处叫波峰；凹下去的最低处叫波谷。

(3)波形图：

图2－1－2

3．纵波

(1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向平行的波。

(2)特点：

是介质密集和稀疏相间的波。介质中质点分布密集的部分叫做密部，质点分布稀疏的部分叫疏部。

(3)波形图：

图2－1－3

4．简谐波

传播的振动是简谐运动的波。

[跟随名师·解疑难]

横波与纵波的区别

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

[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)

区分横波和纵波的依据是( )

A．质点沿水平方向还是沿竖直方向振动

B．波沿水平方向还是沿竖直方向传播

C．质点的振动方向和波的传播方向是相互垂直还是在一条直线上

D．波传播距离的远近