高中物理 第2章 機械波 第1節(jié) 波的形成和描述教案 魯科版選修34

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1、 第1節(jié) 波的形成和描述 課堂互動 三點剖析 一、波的形成與傳播 1.形成條件 要形成一列波，必須要有用以引起其他質(zhì)點振動的那個質(zhì)點，即波源；要把波源的振動傳播出去，必須有介質(zhì)，故波的形成條件為：（1）波源；（2）介質(zhì). 2.傳播特點 （1）波傳播時，介質(zhì)中的質(zhì)點跟著波源做受迫振動，每個質(zhì)點的振動頻率和周期都與波源相同；各質(zhì)點的起振方向與波源的起振方向相同，離波源越遠的質(zhì)點，起振越滯后. （2）波在傳遞運動形式的同時也傳遞能量. 【例1】關(guān)于機械波的以下說法中，正確的是（ ） A.波動發(fā)生需要兩個條件：波源和介質(zhì) B.波動過程是介質(zhì)質(zhì)點由近及遠移動的過程

2、 C.波動過程是能量由近及遠傳遞的過程 D.波源與介質(zhì)質(zhì)點的振動都是自由振動 解析：波源（即振源）振動時，依靠介質(zhì)中的相互作用力帶動周圍各部分質(zhì)點振動起來，形成機械波.作為介質(zhì)的各質(zhì)點只在平衡位置附近做振動，并不隨波向外遷移，僅把振源的振動和能量傳播開來.波源和介質(zhì)質(zhì)點之間的相互作用力阻礙波源的振動，是一種阻力，所以波源的振動不可能是自由振動.相鄰的介質(zhì)質(zhì)點間存在相互作用，故介質(zhì)質(zhì)點不是自由振動. 答案：AC 二、波的圖象 表示介質(zhì)中的各個質(zhì)點在某一時刻偏離平衡位置的位移. 波的圖象并不是波實際運動的波形圖，但某時刻橫波的圖象形狀與波在該時刻的實際波形很

3、相似，波形中的波峰對應(yīng)波的圖象中的位移正向最大值，波谷對應(yīng)圖象中位移負向最大值.波形中的平衡位置也對應(yīng)圖象中的平衡位置. 簡諧波的圖象是正（余）弦曲線，是最簡單的一種波，各個質(zhì)點振動的最大位移都相同. 由波的圖象能獲取的信息 1.從圖象上可直接讀出波長和振幅. 2.可確定任一質(zhì)點在該時刻的位移. 3.因加速度方向和位移方向相反，可確定任一質(zhì)點在該時刻的加速度方向. 4.若已知波的傳播方向，可確定各質(zhì)點在該時刻的振動方向，并判斷位移、加速度、速度、動能的變化.已知某質(zhì)點的振動方向，可確定波的傳播方向. 【例2】一簡諧橫波在x軸上傳播，在某時刻的波形如圖2-1-2所示.已知此

4、時質(zhì)點F的運動方向向下，則（ ） 圖2-1-2 A.此波朝x 軸負方向傳播 B.質(zhì)點D此時向下運動 C.質(zhì)點B將比質(zhì)點C先回到平衡位置 D.質(zhì)點E的振幅為零 解析：已知質(zhì)點F向下振動，由上述方法可知，此列波向左傳播.質(zhì)點B此時向上運動，質(zhì)點D向下運動，質(zhì)點C比B先回到平衡位置. 在此列波上所有振動質(zhì)點的振幅都是相等的.故只有A、B選項正確. 答案：AB 三、波的特征 在一個周期的時間內(nèi)，振動在介質(zhì)中傳播的距離等于一個波長，因而可得到波長λ、頻率f（或周期T）和波速v三者的關(guān)系為：v=, 根據(jù)T=,則有v=λf.

5、 說明：波長λ、波速v、頻率f的決定因素： 波的傳播速度v=λf，或v=，其中v、λ、f（T）三個量相互關(guān)聯(lián). （1）周期和頻率，只取決于波源，而與v、λ無直接關(guān)系. （2）速度v決定于介質(zhì)的物理性質(zhì)，它與T、λ無直接關(guān)系.只要介質(zhì)不變，v就不變，而不決定于T、λ，反之如果介質(zhì)變，v也一定變. （3）波長λ則決定于v和T，只要v、T其中一個發(fā)生變化，其λ值必然發(fā)生變化，而保持v=λf的關(guān)系. 【例3】一列橫波在t=0時刻的波形如圖2-1-3所示，傳播方向沿x軸正方向.已知在0.9 s末P點出現(xiàn)第三次波谷，則從零時刻算起，__________ s在Q點第一次出現(xiàn)波峰. 圖2-1-

6、3 解析：波沿x軸正方向傳播，質(zhì)點P此時刻從平衡位置向y軸負方向開始振動，經(jīng)時間第一次到波谷位置，P點出現(xiàn)第三次波谷經(jīng)2時間，故2=0.9 s，得T=0.4 s.波向外傳播的速度v==5 m/s，t=0時刻波已傳至x=2.5 m處，傳至Q點需時間t1=s=1.1 s. 這樣，Q點從平衡位置開始向y軸負方向運動，第一次到波峰還需T=0.3 s，故須經(jīng)1.4 s在Q點第一次出現(xiàn)波峰. 答案：1.4 各個擊破 類題演練1 一小石子落入平靜的湖面中央，圓形波紋一圈圈向外傳播，有一片樹葉落在水面上，則樹葉（ ） A.逐漸漂向湖心 B.逐

7、漸漂向湖畔 C.在落下地方上下振動 D.沿樹葉所在的圓圈做圓周運動 解析：樹葉隨它所在的湖水運動，做的應(yīng)是上下振動，并不隨波遷移，既不會漂向湖畔，也不會漂向湖心，故C正確. 答案：C 變式提升1 以下對機械波的認識正確的是（ ） A.形成機械波一定要有振源和介質(zhì) B.振源做簡諧運動形成的波中，各質(zhì)點的運動情況完全相同 C.橫波向右傳播時，處于波峰的質(zhì)點也向右遷移 D.機械波向右傳播時，右方的質(zhì)點比左方的質(zhì)點早一些振動 解析：振源和介質(zhì)是形成機械波的兩個必不可少的條件，故A正確.簡諧運動在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中各質(zhì)點都做簡諧運動，在波的

8、傳播方向上，后面的質(zhì)點比前面的質(zhì)點總要晚一些開始振動，但質(zhì)點本身并不隨波的傳播而發(fā)生遷移，而且各質(zhì)點的振動步調(diào)不一致，故B、C、D都錯. 答案：A 類題演練2 如圖2-1-4所示是一列橫波在某一時刻的波形圖，波沿x軸正向傳播. 圖2-1-4 （1）該時刻A質(zhì)點運動的方向是向__________，C點的運動方向是向__________，D點的運動方向是向__________. （2）再經(jīng)過，質(zhì)點A通過的路程是_____________ cm，質(zhì)點C的位移是_____________ cm. 解析：(1)由于波沿x軸正方向傳播，所以A點在“下坡區(qū)”，向上運動；C點、D點均在“上坡

9、區(qū)”，C、D兩點都向下運動. (2)再經(jīng)過，A又回到平衡位置，所以A通過的路程為4 cm；C點也回到平衡位置，其位移為0. 答案：(1)上 下 下 (2)4 0 變式提升2 圖2-1-5所示是以質(zhì)點P為波源的機械波沿著一條固定的輕繩傳播到質(zhì)點Q的波形圖，則質(zhì)點P剛開始振動時的方向為（ ） 圖2-1-5 A.向上 B.向下 C.向左 D.向右 解析：根據(jù)波的傳播方向與波形圖可知，Q點此時振動方向向上，又因Q點此時恰好剛開始振動，所以每個質(zhì)點的起振方向都是向上的. 答案：A 類題演練3 對機

10、械波關(guān)于公式v=λf，正確的是（ ） A.v=λf適用于一切波 B.由v=λf知，f增大，則波速v也增大 C.v、λ、f三個量中，對同一列波來說，在不同介質(zhì)中傳播時保持不變的只有f D.由v=λf知，波長是2 m的聲音比波長是4 m的聲音傳播速度小2倍 解析：公式v=λf適用于一切波，無論是機械波還是電磁波，A正確.機械波的波速僅由介質(zhì)決定，與頻率f無關(guān)，所以BD錯.對同一列波，其頻率由振源決定，與介質(zhì)無關(guān)，故C正確. 答案：AC 變式提升3 一簡諧橫波在x軸上傳播，波源振動周期T=0.1 s，在某一時刻的波形如圖2-1-6所示，且此時a點向下運動，則（ ）

11、 圖2-1-6 A.波速為20 m/s,波向x軸正方向傳播 B.波速為10 m/s，波向x軸負方向傳播 C.波速為20 m/s，波向x軸負方向傳播 D.波速為10 m/s，波向x軸正方向傳播 解析：由此時a點向下運動，容易判定波向x軸正方向傳播.根據(jù)波形圖可知波長λ=2.0 m,又知周期T=0.1 s，所以v==m/s=20 m/s,A選項正確. 答案：A 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375