2020版新教材高中物理 主題2 機械振動與機械波 7 波的形成學案 新人教版必修第一冊

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1、7　波的形成 學 習 目 標 知 識 脈 絡(luò) 1．理解機械波的形成過程和產(chǎn)生條件． 2．知道機械波的種類——橫波和縱波的概念． 3．明確機械波傳播的特點．(重點) 4．通過對波的認識和理解，逐步提高空間想象能力． 知識點一| 波的形成和傳播 1．波的形成 當手握繩端上下振動時，繩端帶動相鄰質(zhì)點，使它也上下振動．這個質(zhì)點又帶動更遠一些的質(zhì)點……繩上的質(zhì)點都很快跟著振動起來，只是后面的質(zhì)點總比前面的質(zhì)點遲一些開始振動，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：組成介質(zhì)的質(zhì)點之間有相互作用，一個質(zhì)點的振動會引起相

2、鄰質(zhì)點的振動． 3．機械波 (1)形成：機械振動在介質(zhì)中傳播，形成機械波． (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 ①介質(zhì)中有機械波傳播時，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動形式． ②介質(zhì)中本來靜止的質(zhì)點，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我們能用語言進行交流，說明波可以傳播信息． 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)點同時運動，同時停止運動． (×) 3．在繩波的形成和傳播中，所有質(zhì)點的運動是近似的勻速直線運動． (×) 1．振動和波的關(guān)系是

3、什么？有振動是否一定有機械波？ 【提示】　波源和介質(zhì)是形成機械波的必要條件，二者缺一不可，有振動不一定有機械波，有機械波一定有振動． 2．機械波形成后，若波源停止振動，機械波會立即消失嗎？ 【提示】　不會．波源停止振動后，機械波傳遞的能量并沒有立即消失，因此機械波不會立即消失． 1．機械波的形成 2．波的特點 (1)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． (2)周期：各質(zhì)點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，質(zhì)點振動越滯后． (4)立場：各質(zhì)點只在各自的平衡位置振動，并不隨波遷移，且起振方向與振

4、源的起振方向相同． (5)機械波向前傳播的是振動這種運動形式，同時也傳遞能量和信息． 1．如圖所示是一列沿著繩向右傳播的繩波波形，此時波剛傳到B點，由圖可判斷波源A點開始的振動方向是________． 解析：由于波剛剛傳到B點，所以B點此時的振動方向就是波源的起振方向，由圖根據(jù)波的傳播與質(zhì)點振動的關(guān)系可以知道，B質(zhì)點此時正向上振動，所以波源A質(zhì)點剛開始的振動方向向上． 答案：向上 2．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，那么樹葉運動情況是怎樣的？ 解析：波在傳播過程中，只傳遞振動能量和波源所發(fā)出的信息，而各質(zhì)點不隨波遷移，只

5、在各自的平衡位置附近振動． 答案：在原位置上下振動 3．如圖所示是某繩波形成過程的示意圖，質(zhì)點1在外力作用下沿直線方向做簡諧運動，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t＝0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： (1)t＝時，質(zhì)點8，12，16的運動狀態(tài)(是否運動、運動方向)如何？ (2)t＝時，質(zhì)點8，12，16的運動狀態(tài)如何？ 解析：各質(zhì)點在各時刻的情況，如圖所示． (1)由甲圖可知，t＝時，質(zhì)點8未到達波峰，正在向上振動，質(zhì)點12，16未振動．(2)由乙圖可知，t＝時，質(zhì)點8正在向下振動，質(zhì)點12向上振動

6、，質(zhì)點16未振動． 答案：見解析 機械波的形成和傳播特點 (1)機械波的形成過程及特點可以概括為“帶動、重復(fù)、落后”，即前一質(zhì)點“帶動”后一質(zhì)點振動，后一質(zhì)點“重復(fù)”前一質(zhì)點的振動形式，并且后一質(zhì)點的振動“落后”于前一質(zhì)點． (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)先確定特殊點的位置，即此時刻在平衡位置或最大位移處的點，如波源1和質(zhì)點5，9，13，這些點的位置確定后，其他點可順勢找出． 知識點二| 橫波和縱波 1．對比 定　義 標識性物理量 實物波形 橫波 質(zhì)點的振動方向

7、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)點的振動方向和波的傳播方向平行的波 ①密部：質(zhì)點分布密集的部分 ②疏部：質(zhì)點分布稀疏的部分 2.說明 (1)發(fā)聲體振動時在空氣中產(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動，這種波就叫簡諧波． 1．質(zhì)點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

8、，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是造成建筑物損壞的主要原因． 1．橫波和縱波的比較 橫波 縱波 概念 在波動中，質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向相互垂直 在波動中，質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向在一條直線上 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)

9、系和區(qū)別 振動 波動 運動 現(xiàn)象 振動是單個物體所表現(xiàn)出的周而復(fù)始的運動現(xiàn)象 波動是介質(zhì)中大量的質(zhì)點受到擾動時，從擾動中心傳播開來的周而復(fù)始的運動現(xiàn)象 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)點的振動方向和波的傳播方向垂直的波叫作橫波 B．質(zhì)點的振動方向跟波的傳播方向在同一直線上的波叫作縱波 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 解析：本題考查縱波和橫波的概念．由定義知，A、B、

10、C正確．聲波是縱波，但地震波中既有橫波，又有縱波，故D、E不正確． 答案：ABC 5．關(guān)于橫波和縱波，下列說法正確的是(　　) A．對于縱波，質(zhì)點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)點的運動方向與波的傳播方向一定垂直 C．形成縱波的質(zhì)點隨波一起遷移 D．空氣介質(zhì)只能傳播縱波 E．空氣介質(zhì)只能傳播橫波 解析：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直的波是橫波，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向平行的波是縱波；縱波質(zhì)點的運動方向與波的傳播方向有時相同，有時相反，A、B正確；無論橫波還是縱波，質(zhì)點都不隨波遷移，C錯誤；橫波不能在空氣中傳播，空氣只能傳播縱波，D正確，E錯誤．

11、 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所示的凹凸形狀．對此時繩上A、B、C、D、E、F六個質(zhì)點，下列說法正確的是(　　) A．它們的振幅相同 B．質(zhì)點D和F的速度方向相同 C．質(zhì)點A和C的速度方向相同 D．從此時算起，質(zhì)點B比C先回到平衡位置 E．從此時算起，質(zhì)點E比F先到達波峰 解析：波源振動時，繩上各質(zhì)點通過相互間的彈力作用跟著做受迫振動，不考慮傳播中的能量損耗時，各質(zhì)點的振幅均相同，選項A正確；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．由題圖可知，波源在左端，因此，質(zhì)點D跟隨離波源近的質(zhì)點C正向上運動，質(zhì)點F跟隨離波源近的質(zhì)點E正向下運動，兩者速度方向相反，選項B錯誤；同理，此時質(zhì)點A正向下運動，質(zhì)點C正向上運動，兩者速度方向也相反，選項C錯誤；由于此時B、C兩質(zhì)點都向上運動，B比C先到最大位移處，故B比C先回到平衡位置，選項D正確．同理知選項E正確． 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)點只在其平衡位置附近做簡諧運動，并不隨波遷移． (2)根據(jù)質(zhì)點做簡諧運動的特點確定質(zhì)點的位置和速度方向． - 6 -