2017-2018學(xué)年高中物理 第十二章 機(jī)械波 第1節(jié) 波的形成和傳播學(xué)案 新人教版選修3-4

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1、 12.1波的形成和傳播 學(xué) 習(xí) 目 標(biāo) 知 識 脈 絡(luò) 1.理解機(jī)械波的形成過程和產(chǎn)生條件． 2．知道機(jī)械波的種類——橫波和縱波的概念． 3．明確機(jī)械波傳播的特點(diǎn)．(重點(diǎn)) 4．通過對波的認(rèn)識和理解，逐步提高空間想象能力. 波的形成和傳播 1．波的形成 當(dāng)手握繩端上下振動時，繩端帶動相鄰質(zhì)點(diǎn)，使它也上下振動．這個質(zhì)點(diǎn)又帶動更遠(yuǎn)一些的質(zhì)點(diǎn)……繩上的質(zhì)點(diǎn)都很快跟著振動起來，只是后面的質(zhì)點(diǎn)總比前面的質(zhì)點(diǎn)遲一些開始振動，這樣在整個繩子上就形成了凸凹相間的波． 2．介質(zhì) (1)定義：波借以傳播的物質(zhì)． (2)特點(diǎn)：組成介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)之間有相互作用，一個質(zhì)點(diǎn)的振動會

2、引起相鄰質(zhì)點(diǎn)的振動． 3．機(jī)械波 (1)形成：機(jī)械振動在介質(zhì)中傳播，形成機(jī)械波． (2)產(chǎn)生條件 ①要有波源． ②要有傳播振動的介質(zhì)． (3)特點(diǎn) ①介質(zhì)中有機(jī)械波傳播時，介質(zhì)本身并不隨波一起傳播，因此說它傳播的只是振動這種運(yùn)動形式． ②介質(zhì)中本來靜止的質(zhì)點(diǎn)，隨著波的傳來而發(fā)生振動，可見波是傳遞能量的一種方式． ③我們能用語言進(jìn)行交流，說明波可以傳播信息． 1．質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)同時運(yùn)動，同時停止運(yùn)動．(×) 3．在繩波的形成和傳播中，所有質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動是近似的勻速直線運(yùn)動．(×) 1．振動和波的關(guān)系是什么？

3、有振動是否一定有機(jī)械波？ 【提示】　波源和介質(zhì)是形成機(jī)械波的必要條件，二者缺一不可，有振動不一定有機(jī)械波，有機(jī)械波一定有振動． 2．機(jī)械波形成后，若波源停止振動，機(jī)械波會立即消失嗎？ 【提示】　不會．波源停止振動后，機(jī)械波傳遞的能量并沒有立即消失，因此機(jī)械波不會立即消失． 1．機(jī)械波的形成 2．波的特點(diǎn) (1)振幅：像繩波這種一維(只在某個方向上傳播)機(jī)械波，若不計能量損失，各質(zhì)點(diǎn)的振幅相同． (2)周期：各質(zhì)點(diǎn)振動的周期均與波源的振動周期相同． (3)步調(diào)：離波源越遠(yuǎn)，質(zhì)點(diǎn)振動越滯后． (4)立場：各質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置振動，并不隨波遷移，且起振方向與振源的起

4、振方向相同． (5)機(jī)械波向前傳播的是振動這種運(yùn)動形式，同時也傳遞能量和信息． 1.如圖12-1-1是一列沿著繩向右傳播的繩波波形，此時波剛傳到B點(diǎn)，由圖可判斷波源A點(diǎn)開始的振動方向是________． 圖12-1-1 【答案】　向上 將一個小石子投向平靜的湖面中心，會激起一圈圈向外傳播的波紋，如果此時水面上有一片樹葉，那么樹葉運(yùn)動情況是怎樣的？ 【答案】　在原位置上下振動 3．如圖12-1-2所示是某繩波形成過程的示意圖，質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下沿直線方向做簡諧運(yùn)動，帶動2,3,4…各個質(zhì)點(diǎn)依次上下振動，把振動從繩的左端傳到右端．已知t＝0時，質(zhì)點(diǎn)1開始向上運(yùn)動，t＝時，1到

5、達(dá)最上方，5開始向上運(yùn)動．問： 圖12-1-2 (1)t＝時，質(zhì)點(diǎn)8,12,16的運(yùn)動狀態(tài)(是否運(yùn)動、運(yùn)動方向)如何？ (2)t＝時，質(zhì)點(diǎn)8,12,16的運(yùn)動狀態(tài)如何？ 【解析】　各質(zhì)點(diǎn)在各時刻的情況，如圖所示． 甲 (1)由甲圖可知，t＝時，質(zhì)點(diǎn)8未到達(dá)波峰，正在向上振動，質(zhì)點(diǎn)12,16未振動．(2)由乙圖可知，t＝時，質(zhì)點(diǎn)8正在向下振動，質(zhì)點(diǎn)12向上振動，質(zhì)點(diǎn)16未振動． 【答案】　見解析 機(jī)械波的形成和傳播特點(diǎn) (1)機(jī)械波的形成過程及特點(diǎn)可以概括為“帶動、重復(fù)、落后”，即前一質(zhì)點(diǎn)“帶動”后一質(zhì)點(diǎn)振動，后一質(zhì)點(diǎn)“重復(fù)”前一質(zhì)點(diǎn)的振動形式，并且后一質(zhì)點(diǎn)的振

6、動“落后”于前一質(zhì)點(diǎn)． (2)就整個物體來說，呈現(xiàn)的現(xiàn)象是波動，而就構(gòu)成物體的單個質(zhì)點(diǎn)來說，所呈現(xiàn)的現(xiàn)象是振動． (3)要畫另一時刻的波形圖，應(yīng)先確定特殊點(diǎn)的位置，即此時刻在平衡位置或最大位移處的點(diǎn)，如波源1和質(zhì)點(diǎn)5,9,13，這些點(diǎn)的位置確定后，其他點(diǎn)可順勢找出． 橫波和縱波 1．對比 定　義 標(biāo)識性物理量 實(shí)物波形 橫波 質(zhì)點(diǎn)的振動方向和波的傳播方向垂直的波 ①波峰：凸起的最高處 ②波谷：凹下的最低處 縱波 質(zhì)點(diǎn)的振動方向和波的傳播方向平行的波 ①密部：質(zhì)點(diǎn)分布密集的部分 ②疏部：質(zhì)點(diǎn)分布稀疏的部分 2.說明 (1)發(fā)聲體振動時在空氣中

7、產(chǎn)生的聲波是縱波，聲波不僅能在空氣中傳播，也能在固體、液體中傳播． (2)不管是橫波還是縱波，如果傳播的振動是簡諧運(yùn)動，這種波就叫簡諧波． 1．質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向垂直的波都是橫波．(√) 2．如果波源停止振動，介質(zhì)中的波也會立即停止．(×) 3．橫波在固體、液體、氣體中都能傳播，縱波只能在氣體中傳播．(×) 　地震波既有橫波也有縱波，試分析哪一種波對地面建筑物的破壞力大． 【提示】　橫波振動方向與波前進(jìn)方向垂直，而縱波振動方向與傳播方向一致．在震中區(qū)，地震波直接入射地面，橫波表現(xiàn)為左右搖晃．縱波表現(xiàn)為上下跳動．另外，橫波振幅比縱波大，破壞力大，所以橫波的水平晃動力

8、是造成建筑物破壞的主要原因． 1．橫波和縱波的比較 橫波 縱波 介質(zhì) 只能在固體介質(zhì)中傳播 在固體、液體和氣體介質(zhì)中均能傳播 特征 在波動中交替、間隔出現(xiàn)波峰和波谷 在波動中交替、間隔出現(xiàn)密部和疏部 2.振動與波動的聯(lián)系和區(qū)別 振動 波動 運(yùn)動 現(xiàn)象 振動是單個物體所表現(xiàn)出的周而復(fù)始的運(yùn)動現(xiàn)象 波動是介質(zhì)中大量的質(zhì)點(diǎn)受到擾動時，從擾動中心傳播開來的周而復(fù)始的運(yùn)動現(xiàn)象 運(yùn)動的 成因 物體由于某種原因離開平衡位置，同時受到指向平衡位置的力——回復(fù)力作用 介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)受到相鄰質(zhì)點(diǎn)的擾動而隨著運(yùn)動，并由近及遠(yuǎn)傳播開去，且各部分都受到指向原位置的力的作

9、用 聯(lián)系 (1)振動是波的起因，波是振動的傳播 (2)有波動一定有振動，有振動不一定有波動 (3)牢記波動的周期等于質(zhì)點(diǎn)振動的周期 4．關(guān)于橫波和縱波，下列說法正確的是(　　) A．質(zhì)點(diǎn)的振動方向和波的傳播方向垂直的波叫做橫波 B．質(zhì)點(diǎn)的振動方向跟波的傳播方向在同一直線上的波叫做縱波 C．橫波有波峰和波谷，縱波有密部和疏部 D．地震波是縱波 E．聲波是橫波 【答案】　ABC 5．關(guān)于橫波和縱波，下列說法正確的是(　　)【導(dǎo)學(xué)號：23570040】 A．對于縱波，質(zhì)點(diǎn)的振動方向和波的傳播方向有時相同，有時相反 B．對于橫波，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方向與波的傳播方向一定垂直

10、C．形成縱波的質(zhì)點(diǎn)隨波一起遷移 D．空氣介質(zhì)只能傳播縱波 E．空氣介質(zhì)只能傳播橫波 【答案】　ABD 6.一列橫波沿繩子向右傳播，傳播過程無能量損失，某時刻繩子形成如圖12-1-3所示的凹凸形狀．對此時繩上A、B、C、D、E、F六個質(zhì)點(diǎn)，下列說法正確的是(　　) 圖12-1-3 A．它們的振幅相同 B．質(zhì)點(diǎn)D和F的速度方向相同 C．質(zhì)點(diǎn)A和C的速度方向相同 D．從此時算起，質(zhì)點(diǎn)B比C先回到平衡位置 E．從此時算起，質(zhì)點(diǎn)E比F先到達(dá)波峰 【答案】　ADE 解答波動問題的兩個關(guān)鍵 (1)波在傳播過程中，質(zhì)點(diǎn)只在其平衡位置附近做簡諧運(yùn)動，并不隨波遷移． (2)根據(jù)質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的特點(diǎn)確定質(zhì)點(diǎn)的位置和速度方向． 6