物理 第二章 機械波 1 機械波的形成和傳播 教科版選修3-4

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1、1機械波的形成和傳播第二章機械波學習目標1.知道機械波的產(chǎn)生條件，理解機械波的形成過程.2.知道橫波和縱波的概念.3.知道機械波傳播的特點.4.掌握波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的關(guān)系.內(nèi)容索引重點探究啟迪思維 探究重點達標檢測檢測評價 達標過關(guān)自主預(yù)習預(yù)習新知 夯實基礎(chǔ)自主預(yù)習一、機械波的形成和傳播一、機械波的形成和傳播1.機械波的形成和傳播(以繩波為例)(1)繩上的各小段可以看做 .(2)由于繩中各部分之間都有相互作用的 聯(lián)系著，先運動的質(zhì)點_后一個質(zhì)點的運動，依次傳遞，使振動狀態(tài)在繩上傳播.2.介質(zhì)能夠傳播振動的 .質(zhì)點彈力帶動物質(zhì)3.機械波(1)定義機械振動在 中的傳播.(2)傳播的特點波

2、傳播的是 這種形式，而介質(zhì)的每個質(zhì)點只在自己的 附近振動，并不隨波遷移.波在傳播“振動”這種運動形式的同時，也在傳遞 ，而且可以傳_.4.波源：引起初始 的裝置.介質(zhì)振動平衡位置能量遞信息振動二、橫波與縱波二、橫波與縱波1.波的分類按介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向的關(guān)系不同，常將波分為_和 .2.橫波(1)定義：介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向 的波.(2)標識性物理量波峰：凸起來的 處.波谷：凹下去的 處.橫波縱波垂直最高最低3.縱波(1)定義：介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向 的波.(2)標識性物理量密部：介質(zhì)中質(zhì)點分布 的部分.疏部：介質(zhì)中質(zhì)點分布 的部分.4.簡諧波不管橫波還是

3、縱波，如果傳播的振動是 運動，這種波叫做簡諧波.平行密集稀疏簡諧1.判斷下列說法的正誤.(1)質(zhì)點的振動位置不斷轉(zhuǎn)換即形成波.()(2)在繩波的形成和傳播中，所有質(zhì)點同時開始運動，同時停止運動.()(3)物體做機械振動，一定產(chǎn)生機械波.()(4)質(zhì)點沿水平方向振動，波沿水平方向傳播，這樣的波一定是橫波.()即學即用即學即用答案2.繩波在某時刻的形狀如圖1所示，若O是波源，則此刻A點受到方向_的作用力；若O是波源，則此刻A點受到方向_的作用力(均填“向上”或“向下”).答案圖1向上向下重點探究一、機械波的形成、傳播及特點導學探究導學探究如圖2所示，手拿繩的一端，上下振動一次，使繩上形成一個凸起狀

4、態(tài)，隨后形成一個凹落狀態(tài)，可以看到，這個凸起狀態(tài)和凹落狀態(tài)在繩上從一端向另一端移動.如果在繩子上某處做一紅色標記，觀察這一紅色標記的運動.(1)紅色標記有沒有隨波遷移？答案答案沒有.紅色標記只在豎直方向上下振動.答案圖2答案答案不會.(2)當手停止抖動后，繩上的波會立即停止嗎？知識深化知識深化波的形成、傳播及特點波的形成、傳播及特點(1)機械波的形成與傳播(2)波的特點振幅：像繩波這種一維(只在某個方向上傳播)機械波，若不計能量損失，各質(zhì)點的振幅相同.周期(頻率)：各質(zhì)點都在做受迫振動，所以各質(zhì)點振動的周期(頻率)均與波源的振動周期(頻率)相同.步調(diào)：離波源越遠，質(zhì)點振動越滯后.運動：各質(zhì)點只

5、在各自的平衡位置附近做往復振動，并不隨波遷移.各質(zhì)點的起振方向都與波源開始振動的方向相同.實質(zhì)：機械波向前傳播的是振動這種運動形式，同時也可以傳遞能量和信息.答案答案見解析例例1如圖3所示，是某繩波形成過程的示意圖.質(zhì)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(zhì)點依次上下振動，把振動從繩的左端傳到右端.已知t0時，質(zhì)點1開始向上運動，t 時，1到達最上方，5開始向上運動.問：答案解析圖3解析解析各質(zhì)點在各時刻的情況，如圖所示：答案答案見解析答案解析總結(jié)提升總結(jié)提升波動過程中各質(zhì)點的運動規(guī)律可用三句話來描述：(1)先振動的質(zhì)點帶動后振動的質(zhì)點.(2)后振動的質(zhì)點重復前面質(zhì)點的振動

6、.(3)后振動的質(zhì)點的振動狀態(tài)落后于先振動的質(zhì)點.概括起來就是“帶動、重復、落后”.針對訓練針對訓練(多選)下列關(guān)于機械波的說法中，正確的是A.波傳播過程中，質(zhì)點也隨著波移動B.相鄰質(zhì)點間必有相互作用力C.前一質(zhì)點的振動帶動相鄰的后一質(zhì)點的振動，后一質(zhì)點的振動必定落 后于前一質(zhì)點的振動D.離波源越遠，質(zhì)點的振動頻率越小答案導學探究導學探究如圖4所示，二、橫波和縱波圖4(1)圖甲是繩波，其中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向是什么關(guān)系？答案答案相互垂直.(2)圖乙是聲波，其中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向是什么關(guān)系？答案答案相互平行.答案知識深化知識深化橫波與縱波的區(qū)別橫波與縱波的區(qū)別(1)質(zhì)點的振動方

7、向與波的傳播方向的關(guān)系不同：橫波中，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直；縱波中，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向平行.(2)傳播介質(zhì)不同：橫波只能在固體介質(zhì)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(xiàn)波峰和波谷；縱波中交替、間隔出現(xiàn)密部和疏部.解析解析根據(jù)橫波和縱波的概念，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互垂直的波叫做橫波，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向平行的波叫做縱波，并不是上下振動與水平振動的問題，所以A、B選項錯誤，C選項正確；質(zhì)點沿水平方向振動，波沿水平方向傳播，并不能說明二者方向平行，故D選項錯誤.例例2關(guān)于橫波和縱波，下列說法正確的是A.振源上下振動形成的波

8、是橫波B.振源水平振動形成的波是縱波C.波沿水平方向傳播，質(zhì)點上下振動，這類波是橫波D.質(zhì)點沿水平方向振動，波沿水平方向傳播，這類波是縱波答案解析三、振動與波的關(guān)系1.區(qū)別區(qū)別(1)研究對象不同振動是單個質(zhì)點在平衡位置附近的往復運動，是單個質(zhì)點的“個體行為”；波動是振動在介質(zhì)中的傳播，是介質(zhì)中彼此相連的大量質(zhì)點將波源的振動傳播的“群體行為”.(2)力的來源不同產(chǎn)生振動的回復力，可以由作用在物體上的各種性質(zhì)的力提供；而引起波動的力，則總是聯(lián)系介質(zhì)中各質(zhì)點的彈力.2.聯(lián)系聯(lián)系(1)振動是波動的原因，波動是振動的結(jié)果；有波動必然有振動，有振動不一定有波動. (2)波動的性質(zhì)、頻率和振幅與振源相同.例

9、例3(多選)關(guān)于振動和波的關(guān)系，下列說法中正確的是A.振動是波的成因，波是振動的傳播B.振動是單個質(zhì)點呈現(xiàn)的運動現(xiàn)象，波是許多質(zhì)點聯(lián)合起來呈現(xiàn)的運動 現(xiàn)象C.波的傳播速度就是質(zhì)點振動的速度D.波源停止振動時，波立即停止傳播答案解析解析解析機械波的產(chǎn)生條件是有波源和介質(zhì).由于介質(zhì)中的質(zhì)點之間存在相互作用，一個質(zhì)點的振動帶動相鄰質(zhì)點的振動由近及遠傳播而形成波，所以選項A、B正確；波的傳播速度是波形由波源向外伸展的速度，而質(zhì)點振動的速度和方向都隨時間周期性地發(fā)生變化，選項C錯誤；波源一旦將振動傳給了介質(zhì)，振動就會在介質(zhì)中向遠處傳播，當波源停止振動時，介質(zhì)仍然繼續(xù)傳播波源振動的運動形式，不會隨波源停止

10、振動而立即停止傳播，選項D錯誤.四、由“帶動法”確定質(zhì)點的振動方向帶動法帶動法原理：先振動的質(zhì)點帶動鄰近的后振動的質(zhì)點.方法：在質(zhì)點P靠近波源一方附近的波形圖上另找一點P，若P在P上方，則P向上運動，若P在P下方，則P向下運動.如圖5所示.圖5A.質(zhì)點B向右運動B.質(zhì)點D和質(zhì)點F的速度方向相同C.質(zhì)點A和質(zhì)點C的速度方向相同D.從此時算起，質(zhì)點B比質(zhì)點C先回到平衡位置例例4一列橫波沿繩子向右傳播，某時刻繩子形成如圖6所示的形狀，對此時繩上A、B、C、D、E、F六個質(zhì)點的說法正確的是答案解析圖6解析解析波傳播時，離波源遠的質(zhì)點的振動落后于離波源近的質(zhì)點的振動，并跟隨著離波源近的質(zhì)點振動，D跟隨C

11、向上運動，F(xiàn)跟隨E向下運動，同理，A向下運動，C向上運動，由此可知選項B、C錯誤；由于此時B和C都向上運動，所以B比C先到達最大位移處，并先回到平衡位置，選項A錯誤，D正確.達標檢測1.(機械波的形成和傳播機械波的形成和傳播)(多選)如圖7所示為沿水平方向的介質(zhì)中的部分質(zhì)點，每相鄰兩質(zhì)點的距離相等，其中O為波源，設(shè)波源的振動周期為T，從波源通過平衡位置豎直向下振動開始計時，經(jīng) 質(zhì)點1開始振動，則下列說法中正確的是 A.介質(zhì)中所有質(zhì)點的起振方向都是豎直向下的，但圖中質(zhì)點9起振最晚B.圖中所畫出的質(zhì)點起振時間都是相同的，起振的位置和起振的方向是 不同的C.圖中質(zhì)點8的振動完全重復質(zhì)點7的振動，只是

12、質(zhì)點8振動時通過平衡 位置或最大位移處的時間總是比質(zhì)點7通過相同的位置時落后D.只要圖中所有質(zhì)點都已振動了，質(zhì)點1與質(zhì)點9的振動步調(diào)就完全一致， 如果質(zhì)點1發(fā)生的是第100次振動，則質(zhì)點9發(fā)生的就是第98次振動1234答案解析圖71234解析解析從題圖可知，質(zhì)點9是圖中距波源最遠的點，盡管與波源起振方向相同，但起振時刻最晚，故A正確，B錯誤；質(zhì)點7與質(zhì)點8相比，質(zhì)點7在質(zhì)點8的前面，兩質(zhì)點的振動步調(diào)相差 故C正確；質(zhì)點9比質(zhì)點1晚2T開始起振，一旦質(zhì)點9起振后，質(zhì)點1、9的振動步調(diào)就完全一致，故D正確.12342.(橫波和縱波橫波和縱波)有關(guān)橫波與縱波，下列說法中正確的是A.對于縱波，質(zhì)點的振

13、動方向與波的傳播方向一定相同B.對于橫波，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直C.縱波的質(zhì)點可以隨波遷移，而橫波的質(zhì)點不能D.橫波只能在固體中傳播，縱波只能在液體、氣體中傳播答案解析1234解析解析縱波質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向平行，方向并不一定相同，故A選項錯誤；機械波的質(zhì)點只是在其平衡位置附近做簡諧運動，并不隨波遷移，無論橫波和縱波都是這樣，故C選項錯誤；橫波只能在固體中傳播，縱波可在固體、液體和氣體中傳播，故D選項錯誤.解析解析機械振動在介質(zhì)中傳播，形成了機械波，A錯；波的形成有兩個條件，一是要有波源，二是要有介質(zhì)，所以，有機械波一定有機械振動，B對；在波的形成和傳播過程中，各質(zhì)點不隨波遷

14、移，C錯；離波源較遠的質(zhì)點依靠前面質(zhì)點的帶動，所以頻率、振幅相同，D對.12343.(振動與波的關(guān)系振動與波的關(guān)系)(多選)關(guān)于機械波和機械振動，下列說法中正確的是A.機械振動就是機械波，機械波就是機械振動B.有機械波，則一定有機械振動C.機械波就是質(zhì)點在介質(zhì)中的運動路徑D.在波傳播方向上各個質(zhì)點都有相同的振動頻率和振幅答案解析解析解析由“帶動法”可知此時P點從平衡位置開始向下振動，B正確.12344.(由由“帶動法帶動法”確定質(zhì)點的振動方向確定質(zhì)點的振動方向)振源A帶動細繩上各點上下做簡諧運動，t0時刻繩上形成的波形如圖8所示.規(guī)定繩上質(zhì)點向上運動的方向為x軸的正方向，則P點的振動圖像是答案解析圖8