导图社区 普通高中物理选择性必修一 第三章第1节波的形成
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普通高中物理选择性必修一 第三章第1节 波的形成
内容来源|普通高中教科书 物理 选择性必修第一册 人民教育出版社 软件|亿图脑图MindMaster
振动的传播称为波动,简称波。
波的形成
演示
实验器材
一条较长的有弹性的软绳
实验过程
用手握住绳的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向另一端传去。
用手握住绳的一端拉平后向下抖动一次,可以看到绳上形成一个凹下部分向另一端传去。
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。
在绳上做个红色标记,观察在波的传播过程中,红色标记是怎样运动的?它是否随着波向绳的另一端移动?
观察发现
绳上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了出去。
绳子是有弹性的物体。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,相邻质点之间存在着弹性力的作用,这使得一个质点的运动会影响相邻质点的运动。
当手握绳端上下振动时,绳端带动相邻质点,这个质点又带动更远的质点¼¼绳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。
依次带动下去,绳端上下振动的状态就沿绳子传了出去,整体上形成了凹凸相间的波形。
做一做 团体操表现波浪
方法
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。
现象
可以看到凹凸相间的波沿着队伍传播开来,而每位同学的位置并没有移动。
横波和纵波
横波
质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波。
在横波中,凸起的最高处叫作波峰,凹下的最低处叫作波谷。
沿绳传播的横波
演示弹簧形成的波
将一根长而软的弹簧放在水平光滑平面上,沿弹簧轴线方向不断推、拉。
观察到弹簧圈密集的部分和稀疏的部分交替向前传播。
纵波的形成
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,近端的质点依次带动远端的质点左右振动,但后一个质点振动的相位总比前一个质点落后一些。
从整体上看,沿弹簧形成了疏密相间的波。
纵波
质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波。
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。声波不仅能在空气中传播,也能在液体、固体中传播。
机械波
介质
波借以传播的物质,例如:绳、弹簧、水、空气等。
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。
形成机械波,一要有波源,二要有介质。
介质中有机械波传播时,介质的质点发生振动,但质点并不随波迁移,介质本身并不随波一起传播。
机械波传播的只是振动这种运动形式。
波在传播“振动”这种运动形式的同时,也将波源的能量传递出去,波是传递能量的一种方式。
波也可以传递信息,我们用语言进行交流,就是利用声波传递信息。
“水波离开了它产生的地方,而那里的水并不离开,就像风在田野里掀起的麦浪。我们看到,麦浪滚滚地在田野里奔去,但是麦子却仍旧留在原来的地方。”——达×芬奇
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