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1、1 波的形成和傳播
[學(xué)習(xí)目標] 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．
一、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，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)點的振動會引起相鄰質(zhì)點的振動．
3．機械波
(1)形
2、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．
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：
3、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．思考判斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”)
(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． (×)
(4)如果波源停止振動，介質(zhì)中的波也會立即停止． (×)
(5)橫波在固體、液體、氣體中都能傳播，縱波只能在氣體中傳播． (×)
2.如
4、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
3．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做橫波
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
ABC [本題考查縱波和橫波的概念．由定義知，AB
5、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．]
波的形成和傳播
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．
【例1】 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
6、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．
甲
乙
(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，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
7、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．
1．關(guān)于機械波的說法中，正確的是( )
A．各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近振動
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)點振動，后一質(zhì)點的振動必定落后于前一質(zhì)點
D．各質(zhì)點也隨波的傳播而遷移
8、
E．物體做機械振動，一定產(chǎn)生機械波
ABC [振源的振動使其周圍質(zhì)點依次投入振動，之所以能依次振動下去，就是依靠了相鄰質(zhì)點間的相互作用力；沿波的傳播方向，后一質(zhì)點的振動必滯后于前一質(zhì)點的振動；質(zhì)點只在平衡位置附近振動，并不隨波遷移，若只有物體做機械振動，而其周圍沒有傳播這種振動的介質(zhì)，則不可能形成機械波．故選ABC.]
橫波和縱波
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
9、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
運動的
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)點受到相鄰質(zhì)點的擾動而隨著運動，并由近及遠傳播開去，且各部分都受到指向原位置的力的作用
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)點振動的周期
【例2】 一列橫波沿繩子向右傳
10、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
ADE [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
11、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．]
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．
2．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
ABD [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．]
課 堂 小 結(jié)
知 識 脈 絡(luò)
1.認識波是振動的傳播．
2．知道波在傳播振動形式的同時也傳播能量．
3．橫波和縱波、波峰和波谷、密部和疏部的概念．
4．機械波的形成條件.
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2019-2020學(xué)年高中物理 第12章 1 波的形成和傳播學(xué)案 新人教版選修3-4
