第2章 第1節(jié) 波的形成和描述

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1、第2章第1節(jié)波的形成和描述 第1節(jié) 波的形成和描述 波的形成與傳播 ［先填空］ 1. 定義 機械振動在介質(zhì)中傳播，形成了機械波. 2. 產(chǎn)生條件 (1) 振源：做機械振動的物體. ⑵介質(zhì)：能傳播波的物質(zhì). 3. 傳播特點 機械波傳播時，介質(zhì)并不隨波前進，傳播的只是機械振動這種運動形式及 其能量. 4. 橫波和縱波 定義 標識性物理量 實物波形 橫波 質(zhì)點的振動方向與波 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 繩上形成橫波 縱波 質(zhì)點的振動方向與波 的傳播方向在同一直 線上的波 (1) 密部：質(zhì)點分布最密

2、 的地方 (2) 疏部：質(zhì)點分布最疏 的地方 彈簧上形成縱波 ［再判斷］ 1 ?機械波傳播的是介質(zhì)中的質(zhì)點.(X) 2?機械波傳播的是質(zhì)點的運動形式.(V) 3?橫波中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直.(V) ［后思考］ 在平靜的湖面上，漂浮著一片樹葉，如果你往樹葉附近扔下一塊小石子， 湖面立即興起水波，水波一圈一圈往外擴展出去，于是樹葉運動起來?請問樹 葉會隨水波往外移動嗎？ 圖 2-1 -1 【提示】 不會?因為小石子激起的水波是振動的傳播，水并不向外移動， 水的質(zhì)點只是上下振動，所以樹葉不會隨水波往外移動. ［核心點擊］ 1. 機械波的形成 2?機械波的特點

3、(1) 機械波傳播的是振動形式、能量和信息，介質(zhì)中各質(zhì)點本身并不隨波傳 播而遷移，而是在各自的平衡位置附近振動. (2) 由于波的形成實際上是從波源開始依次帶動介質(zhì)中的各個質(zhì)點參與振 動，所以各個質(zhì)點都在做受迫振動，因此各個質(zhì)點振動的周期(頻率)與波源的周 期(頻率)相同. (3) 在不考慮能量損失時，各質(zhì)點振動的振幅相同，各質(zhì)點的起振方向都與 波源開始振動的方向相同. 3.橫波和縱波的區(qū)別 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

4、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 1 ?如圖2-1-2是一條軟繩，繩上選有18個質(zhì)點，質(zhì)點1在外力作用下首先 向上振動，其余質(zhì)點在相互作用力的帶動下依次振動，從而形成簡諧波?由波 的形成及圖示可知，以下說法中正確的選項是() 圖 2-1-2 A?質(zhì)點1帶動質(zhì)點2是利用繩上質(zhì)點間的彈力實現(xiàn)的，因此每個質(zhì)點均做 受迫振動 B?每個質(zhì)點開始運動后，在水平方向做勻速運動，在豎直方向做簡諧運動 C?繩子上的每一個質(zhì)點開始振動時，方向都向上，振動周期都相同 D.繩子上波的傳播過程，也是能量的傳播過程，雖然每個質(zhì)點均做等幅振 第3頁

5、 動，但每個質(zhì)點的機械能并不守恒 E?波的形成過程中，質(zhì)點沿著波的傳播方向移動 【解析】 質(zhì)點1帶動質(zhì)點2是利用繩上質(zhì)點間的彈力實現(xiàn)的，因此每個質(zhì) 點都做受迫振動，A正確；每個質(zhì)點開始振動后，只在豎直方向做簡諧運動，水 平方向不隨波遷移，B和E錯誤；繩子上每一個質(zhì)點的起振方向都相同，振動周 期等于波源振動周期，C正確；波的傳播過程，也是能量的傳播過程，雖然每個 質(zhì)點均做等幅振動，但每個質(zhì)點的機械能并不守恒，D正確. 【答案】ACD 2 ?以下有關(guān)橫波與縱波的說法中正確的選項是() 【導(dǎo)學(xué)號：78510015】 A. 沿水平方向傳播的波為橫波 B?縱波可以在固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)介質(zhì)中

6、傳播 C?縱波與橫波不可以同時在同一介質(zhì)中傳播 D?但凡振動方向與波傳播方向在同一條直線上的波都是縱波 E?橫波只能在固體中傳播 【解析】 質(zhì)點振動方向與波傳播方向垂直的波叫橫波，A錯；縱波可在任 何介質(zhì)中傳播，B對；橫波和縱波可在同一種介質(zhì)中傳播，如地震波,C錯；質(zhì) 點振動方向與波傳播方向平行的波叫縱波，D對；橫波只能在固體中傳播，E正 確 【答案】BDE 3 ?以下關(guān)于沿繩傳播的一列機械波的正確說法是() A?繩波的形成是由于繩上各質(zhì)點的相互作用 B. 繩上各質(zhì)點都隨繩波向前傳播 C?當波源突然停止振動時，離波源較近的質(zhì)點先停止振動 D?當波源突然停止振動時，離波源較遠

7、的質(zhì)點先停止振動 E.波形成的過程是質(zhì)點的振動形式及能量的傳播過程 【解析】 繩波的形成是由于繩上各質(zhì)點的相互作用，各質(zhì)點沒有相互作用 那么形不成繩波，A對；繩波在傳播過程中，各質(zhì)點在各自平衡位置附近振動， 并不隨波遷移，B錯；根據(jù)波的形成過程以及“由近及遠，依次帶動〃的特點知， 當波源突然停止振動時，離波源較近的質(zhì)點先停止振動，C對、D錯；波的形成 過程是質(zhì)點振動形式和能量的傳播，E正確. 【答案】ACE 波動過程介質(zhì)中各質(zhì)點的運動特點 波動過程介質(zhì)中各質(zhì)點的振動周期都與波源的振動周期相同，其運動特點可 用三句話來描述，即 1 ?先振動的質(zhì)點帶動后振動的質(zhì)點. 2■后振動的質(zhì)

8、點重復(fù)前面質(zhì)點的振動. 3?后振動質(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(fù)、落后〃. 波的描述 ［先填空］ 1?波的圖象描述 ⑴波形：在繩子波動的某個時刻拍下照片，就能得到該時刻的波形. ⑵圖象：在波形上添加一個坐標系，就可以得到該時刻這個波的圖象?用 橫坐標x表示在波的傳播方向上各質(zhì)點的平衡位置，縱坐標y表示某時刻各質(zhì)點 偏離平衡位置的位移. (3) 簡諧波：介質(zhì)中各質(zhì)點做簡諧運動，波形曲線是正弦或余弦)曲線. (4) 波的圖象的物理意義：波的圖象描述的是某二時刻各個質(zhì)點對平衡位置 的位移. 2?波的特征 ⑴波的周期和頻率：質(zhì)點完成一次全振動

9、的時間叫做周期，用T表示?介 1 質(zhì)中的質(zhì)點每秒完成全振動的次數(shù)叫做波的頻率，用于表示.兩者的關(guān)系：T=1 ⑵波長：在波動中，沿著波的傳播方向，兩個相鄰的、相對平衡位置的位 移和振動方向總是相同的質(zhì)點間的距離，叫波長，用2表示. ⑶波速：反映波傳播快慢的物理量，波在介質(zhì)中的傳播是勻速傳播，波速 公式為v=2T或v=2f. ［再判斷］ 1 ?波的圖象表示介質(zhì)中質(zhì)點的運動軌跡.（X） 2?在一個周期內(nèi)，振動在介質(zhì)中傳播的距離等于一個波長.（V） 3?橫波中任意兩個波峰之間的距離等于波長.（X） ［后思考］ 波在一個周期內(nèi)傳播的距離是一個波長，那么在一個周期內(nèi)質(zhì)點通過的路 程是否

10、為一個波長？為什么？ 【提示】 不是■因為波在傳播時，介質(zhì)中的質(zhì)點都在平衡位置附近振動， 不隨波的傳播而遷移，一個周期內(nèi)質(zhì)點通過的路程為振幅的四倍，而不是一個波 長. ［核心點擊］ 1. 由波的圖象獲得的三點信息 ⑴可以直接看出在該時刻沿傳播方向上各個質(zhì)點的位移. （2） 可以直接看出在波的傳播過程中各質(zhì)點的振幅A? （3） 假設(shè)該波的傳播方向，可以確定各質(zhì)點的振動方向；或某質(zhì)點的振動方 向，可以確定該波的傳播方向. 2. 波的圖象的周期性：在波的傳播過程中，各質(zhì)點都在各自的平衡位置附 近振動，不同時刻質(zhì)點的位移不同，那么不同時刻波的圖象不同?質(zhì)點的振動 位移做周期性變化，那么波

11、的圖象也做周期性變化?經(jīng)過一個周期，波的圖象 復(fù)原一次. 3. 波的傳播方向的雙向性：如果只知道波沿x軸傳播，那么有可能沿x軸 正向傳播，也可能沿x軸負向傳播，具有雙向性. 4. 波速、波長、周期與頻率的決定因素和關(guān)系： 物理量 決定因素 關(guān)系 周期和頻率 取決于波源，而與V、2無直接關(guān)系 v=2f 或 v=T 波長 波長2那么只取決于v和T，只要v、T其中一個 發(fā)生變化，2值必然發(fā)生變化 波速 取決于介質(zhì)的物理性質(zhì)，與T、2無直接關(guān)系 4?簡諧橫波某時刻的波形如圖2-1-3所示.a為介質(zhì)中的一個質(zhì)點，由圖象 可知（） 圖 2-1-3 A?質(zhì)點a的加速度方向

12、一定沿y軸負方向 B.質(zhì)點a的速度方向一定沿y軸負方向 C?經(jīng)過半個周期，質(zhì)點a的位移一定為負值 D. 經(jīng)過半個周期，質(zhì)點a通過的路程一定為2A E. 假設(shè)波沿x軸正方向傳播，那么該時刻質(zhì)點a振動方向向下 【解析】 質(zhì)點a做簡諧運動，其回復(fù)力指向平衡位置，故其加速度一定沿 y軸負方向?速度方向與波的傳播方向有關(guān)，假設(shè)波向右傳播，那么質(zhì)點a向y 軸正方向運動；假設(shè)波向左傳播，那么質(zhì)點a向y軸負方向運動■經(jīng)過半個周期 后，質(zhì)點a到達x軸下方的對稱點，故B項錯誤，A、C、D項都正確■假設(shè)波 沿x軸正方向傳播，那么該時刻質(zhì)點a振動方向向上，E錯誤. 【答案】ACD 5?—列橫波在某時刻的

13、波形如圖2-1-4所示，質(zhì)點a的振動方向向下，那 么波的傳播方向向 ，在這時刻振動方向向上的質(zhì)點有 ，加速度 方向向下的質(zhì)點有 . 【導(dǎo)學(xué)號：78510016】 圖 2-1-4 【解析】 由“特殊點法〃或“微平移法〃可知波沿x軸負方向傳播；根據(jù) 波的形成過程中質(zhì)點的帶動特點，即都是由靠近波源的臨近的質(zhì)點來帶動所以, 可以判斷a、b、c、d e質(zhì)點的振動方向分別是：向下、向下、向上、向上、向 上■所以，向上的質(zhì)點是c、d e ；位移為正時，加速度為負，即加速度向下的 質(zhì)點是e. 【答案】 x軸負方向c、d、e e 6 ?如圖2-1-5所示，實線是一列簡諧波在某一時刻的波形圖象，虛

14、線是0.2 s后它的波形圖象，那么這列波可能的波速為多大？ 圖 2-1-5 【解析】假設(shè)向右傳播 那么 s 右=(n + 4“ =(4n +1)m 所以波速 s右 4n +1 p右汗 =02 m/s - (20n + 5) m/s(n - 0,1,29 …) 假設(shè)波向左傳播 那么s左= =(n + 4)^ = (4n + 3) m p左二t 4n + 3 =02 m/s = (20n +15) m/s(n = 0,129 …) 【答案】 (20n+5) m/s(n=0,1>2?3 …)或 (20n+15) m/s(n=0,123…) 1?波的傳播具有周期性"時刻的圖象和t + mT時刻圖象圖形相同. 2?波的圖象只代表某時刻各質(zhì)點的位移分布，而不代表質(zhì)點的運動軌跡.