《（浙江專版）2018年高中物理 第十二章 機械波 第1節(jié) 波的形成和傳播學案 新人教版選修3-4》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（浙江專版）2018年高中物理 第十二章 機械波 第1節(jié) 波的形成和傳播學案 新人教版選修3-4（11頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第1節(jié) 波的形成和傳播 [目標早知道] 浙江選考·學習要求 知識內(nèi)容 考試要求 1.波的形成和傳播 加試b 2.波的圖象 加試b 3.波長、頻率和波速 加試c 4.波的衍射和干涉 加試b 5.多普勒效應(yīng) 加試b 6.惠更斯原理 加試b 波的形成和傳播 [探新知·基礎(chǔ)練] 1．形成原因：以繩波為例(如圖所示) (1)可以將繩分成許多小部分，將每一部分看做質(zhì)點。 (2)在無外來擾動之前，各個質(zhì)點排列在同一直線上，各個質(zhì)點所在的位置稱為各自的平衡位置。 (3)由于外來的擾動，會引起繩中的某一質(zhì)點振動，首先振動的這個質(zhì)點稱為波源。

2、(4)由于繩中各質(zhì)點之間存在著相互作用力，作為波源的質(zhì)點就帶動周圍質(zhì)點振動，并依次帶動鄰近質(zhì)點振動，于是振動就在繩中由近及遠地傳播。 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。 [辨是非](對的劃“√”，錯的劃“×”) 1．機械波在傳播過程中，各質(zhì)點振動的周期、起振方向都相同。(√) 2．在機械波的傳播過程中，各質(zhì)點隨波的傳播而遷移。(×) 3．機械波在傳播過程中，各個質(zhì)點振動的振幅都相同。(√) [釋疑難·對點練] 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

3、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附近做往復振動，并不隨波遷移。 (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。 [試身手] 1．機械波在均勻介質(zhì)中傳播時，下列說法中不正確的是(　　) 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)點的振動，后一質(zhì)點的振動必定落后于前一質(zhì)點 D．各質(zhì)點依次帶動形成波動，所以波的傳播不一定是勻速的，視帶動情況而定 解析：選

4、D　機械波的形成實質(zhì)上是振源的振動形式和能量在介質(zhì)中的傳播。在均勻介質(zhì)中機械波的傳播是勻速的。D不正確。 橫波和縱波 [探新知·基礎(chǔ)練] 定義 標識性物理量 橫波 質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互垂直的波 (1)波峰：橫波中凸起的最高處 (2)波谷：橫波中凹下的最低處 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：縱波中質(zhì)點分布最密的位置 (2)疏部：縱波中質(zhì)點分布最疏的位置 [辨是非](對的劃“√”，錯的劃“×”) 1．在水平方向傳播的波為橫波。(×) 2．在機械波中各質(zhì)點不隨波的傳播而遷移。(√) 3．橫波又叫凹凸波，縱波又叫疏

5、密波。(√) [釋疑難·對點練] 橫波和縱波的區(qū)別 橫波 縱波 特點 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 [試身手] 2．區(qū)分橫波和縱波的依據(jù)是(　　) A．質(zhì)點沿水平方向還是沿豎直方向振動 B．波沿水平方向還是沿豎直方向傳播 C．質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向是相互垂直還是在一條直線上 D．波傳播距離的遠近 解析：選C　橫波與縱波區(qū)分的標準是看質(zhì)點振

6、動方向和波傳播方向的關(guān)系，若互相垂直，為橫波；若在一條直線上，為縱波。故正確答案為C。 機械波的形成 [探新知·基礎(chǔ)練] 1．機械波定義 機械振動在介質(zhì)中傳播，形成機械波。 2．產(chǎn)生條件 (1)要有機械振動。 (2)要有傳播振動的介質(zhì)。 3．機械波的實質(zhì) (1)傳播振動這種運動形式。 (2)傳遞能量的一種方式。依靠介質(zhì)中各個質(zhì)點間的相互作用力而使各相鄰質(zhì)點依次做機械振動來傳遞波源的能量。 [辨是非](對的劃“√”，錯的劃“×”) 1．有機械波一定有機械振動。(√) 2．有機械振動一定可以形成機械波。(×) 3．機械波可以在真空中傳播。(×) [釋疑難·對點

7、練] 振動和波動的比較 振動 波動 運動現(xiàn)象 振動是單個質(zhì)點所表現(xiàn)出的周而復始的運動現(xiàn)象 波動是大量質(zhì)點受到擾動時，從擾動中心傳播開來的周而復始的運動現(xiàn)象 運動成因 質(zhì)點由于某種原因離開平衡位置，同時受到指向平衡位置的力——回復力作用 介質(zhì)中質(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 運動性質(zhì) 變加速運動 在均勻介質(zhì)中勻速向前傳播 能量變化 動能與勢能相互轉(zhuǎn)化，如果是簡諧運動，機械能保持不變 波的傳播過程是一個能量傳播過程，當波源停止振動不再向外傳遞能量時，各個質(zhì)點的振動也會相繼停下來 [試身手] 3．(多

8、選)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 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：選AC　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帶動相鄰的質(zhì)點振動，是受迫振動。故介質(zhì)質(zhì)點不是自由振動。綜上所述，A、C正確。 機械波的形成與傳播 [典例1]　如圖所示，是某繩波形成過程的示意圖。質(zhì)點1在

9、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。求： (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。 [思路點撥]　先根據(jù)波的形成特點，畫出該時刻的波形，再確定各質(zhì)點的運動狀態(tài)。 [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未達到波峰，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

10、動。 [答案]　見解析 (1)機械波的形成過程及特點可以概括為“帶動、重復、落后”，即前一質(zhì)點“帶動”后一質(zhì)點振動，后一質(zhì)點“重復”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。 振動和波動的關(guān)系 [典例2]　(多選)關(guān)于振動和波的關(guān)系，下列說法中正確的是(　　) A．振動是波的成因，波是振動的傳播 B．振動是單個質(zhì)點呈現(xiàn)的運動現(xiàn)象，波是許多質(zhì)點聯(lián)合起來呈現(xiàn)的運動現(xiàn)象 C．波的傳播速度就是質(zhì)點振動的速度 D．波源停止振動時，波立即停止傳播 [思路點撥]　解答有關(guān)振動

11、與波的問題時應(yīng)注意以下三個方面： (1)從波源開始，離波源由近及遠的各質(zhì)點的振動依次滯后。 (2)相鄰質(zhì)點間存在相互作用力，前一個質(zhì)點帶動后一個質(zhì)點。 (3)明確波的傳播速度和質(zhì)點振動速度的區(qū)別。 [解析]選AB　機械波的產(chǎn)生條件是有波源和介質(zhì)。由于介質(zhì)中的質(zhì)點依次帶動，由近及遠傳播而形成波，所以選項A和B正確；波的傳播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均勻介質(zhì)中其速度大小不變；而質(zhì)點振動的速度和方向都隨時間周期性地發(fā)生變化，選項C錯誤；波源一旦將振動傳給了介質(zhì)，振動就會在介質(zhì)中向遠處傳播；當波源停止振動時，介質(zhì)仍然繼續(xù)傳播波源振動的運動形式，不會隨波源停止振動而停止傳播，即波不會立即

12、停止傳播。選項D錯誤。 (1)有機械波，必有機械振動，有機械振動，不一定形成機械波。 (2)質(zhì)點的振動速度是隨時間改變的，而波在同種均勻介質(zhì)中的傳播速度是不變的。 由傳播方向確定質(zhì)點振動方向的方法 帶動法 原理：先振動的質(zhì)點帶動鄰近的后振動的質(zhì)點。 方法：在質(zhì)點P靠近波源一方附近的圖象上另找一點P′，若P′在P上方，則P向上運動，若P′在P下方，則P向下運動。如圖所示。 [典例3]　(多選)一列橫波沿繩子向右傳播，某時刻繩子形成如圖所示的形狀，對此時繩上A、B、C、D、E、F六個質(zhì)點說法正確的是(　　) A．它們的振幅相同 B．質(zhì)點D和質(zhì)點F的速度方向相同

13、C．質(zhì)點A和質(zhì)點C的速度方向相同 D．從此時算起，質(zhì)點B比質(zhì)點C先回到平衡位置 [解析]選AD　波源振動時，繩上各質(zhì)點通過相互間的作用力跟著做受迫振動，不考慮能量損耗，各質(zhì)點振幅相同，所以選項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跟隨質(zhì)點C向上運動，質(zhì)點F跟隨質(zhì)點E向下運動，同理，A向下運動，質(zhì)點C向上運動，由此可知選項B和C錯誤；由于此時質(zhì)點B和質(zhì)點C兩點都向上運動，質(zhì)點B比質(zhì)點C先到最大位移處，且比質(zhì)點C先回到平衡位置，所以，選項D正確。 [課堂對點鞏固] 1．(多選)關(guān)于機械振動和機械波

14、，下列說法中正確的是(　　) A．物體做機械振動，一定產(chǎn)生機械波 B．后振動的質(zhì)點總是跟著先振動的質(zhì)點重復振動，只是時間落后一步 C．參與振動的質(zhì)點都有相同的頻率 D．機械波是質(zhì)點隨波遷移，也是振動能量的傳遞 解析：選BC　機械波的形成必須具備的兩個條件：振源和介質(zhì)。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)，遠處的質(zhì)點不可能振動起來形成機械波，故A錯誤。任何一個振動的質(zhì)點都是一個波源，從而帶動它周圍的質(zhì)點振動，將振動傳播開來，所以后一質(zhì)點的振動總是落后一步，故B、C正確。形成機械波的各個質(zhì)點，只是在平衡位置附近往復運動，并沒有隨波遷移，離振源遠處的質(zhì)點振動的能量，是通過各質(zhì)

15、點的傳遞從振源獲得的，故D錯誤。 2．(多選)機械波傳播的是(　　) A．介質(zhì)中的質(zhì)點 B．質(zhì)點的運動形式 C．能量 D．信息 解析：選BCD　機械波是振動在介質(zhì)中向外傳播，質(zhì)點不隨波的傳播而遷移，只是向外傳播信息和能量，故選項B、C、D正確。 3．(多選)如圖所示為沿水平方向分布的介質(zhì)中的部分質(zhì)點，每相鄰兩質(zhì)點間的距離相等，其中O為波源。設(shè)波源的振動周期為T，自波源通過平衡位置豎直向下振動時開始計時，經(jīng)過質(zhì)點1開始起振。則下列關(guān)于各質(zhì)點的振動和介質(zhì)中的波的說法中正確的是(　　) A．介質(zhì)中所有質(zhì)點的起振方向都是豎直向下的，但圖中質(zhì)點9起振最晚 B．圖中所畫的質(zhì)點起振

16、時間都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的 C．圖中質(zhì)點8的振動完全重復質(zhì)點7的振動，只是質(zhì)點8振動時，通過平衡位置或最大位移的時間總是比質(zhì)點7通過相同位置時落后 D．只要圖中所有質(zhì)點都已振動了，質(zhì)點1與質(zhì)點9的振動步調(diào)就完全一致，即如果質(zhì)點1發(fā)生的是第100次振動，則質(zhì)點9發(fā)生的也是第100次振動 解析：選AC　根據(jù)機械波形成過程可知，波傳播過程中各質(zhì)點的振動是由相鄰質(zhì)點帶動起來的，它們總是重復波源的振動，題中質(zhì)點的起振方向都是豎直向下，但從時間上來說，起振的時間依次落后，故A、C對，B錯。由題意可知，質(zhì)點9比質(zhì)點1起振時間落后兩個周期，當所有質(zhì)點都已振動后，質(zhì)點9和質(zhì)點1振動步調(diào)

17、完全一致，當質(zhì)點1發(fā)生第100次振動時，質(zhì)點9發(fā)生的是第98次振動，故D錯。 4.AB為一彈性繩。設(shè)法在繩上傳播一個脈沖的波，如圖所示，當波從A向B傳播時，繩上質(zhì)點開始起振的速度方向是________，若波從B向A傳播，繩上質(zhì)點開始起振時，質(zhì)點振動的速度方向是________。 解析：根據(jù)波的形成過程，前質(zhì)點依次帶動后質(zhì)點并依次落后，且都重復振源的振動，當波從A向B傳播時，B剛開始振動時，B左側(cè)的相鄰質(zhì)點比B先振動；并且位置在B的下方，所以B應(yīng)該向下振，同理可得，當波從B向A傳播時，質(zhì)點剛開始振動時，速度方向向上。 答案：向下　向上 [課堂小結(jié)] [課時跟蹤檢測六]

18、 一、單項選擇題 1．一列機械波由波源向周圍傳播出去，下列有關(guān)說法錯誤的是(　　) A．介質(zhì)中各質(zhì)點由近及遠地傳播出去 B．波源的振動形式由近及遠地傳播出去 C．介質(zhì)中各質(zhì)點只是振動而沒有遷移 D．介質(zhì)中各質(zhì)點振動的能量由近及遠地傳播出去 解析：選A　機械波向外傳播，傳播出去的是振動的形式、攜帶出去的是能量和信息，質(zhì)點不隨波的傳播而遷移，故選項B、C、D正確，A錯誤。 2．在平靜的湖面上漂著一塊小木條，現(xiàn)向湖中央扔一石子，圓形波紋一圈圈的向外傳播，當波傳播到小木條處時，小木條將(　　) A．隨波紋漂向湖岸 B．不動 C．向波源處漂動 D．在原來位置上下振動 解析：選D　

19、介質(zhì)中有機械波傳播時，介質(zhì)本身并不隨波一起傳播，介質(zhì)質(zhì)點只在自己的平衡位置附近振動，向外傳播的只是振動形式和能量，生活中的水面上的一些漂浮物會隨波向外移動，是因為外界另外一些因素的干擾，如風的吹動等，故D正確。 3．下列關(guān)于橫波、縱波的說法正確的是(　　) A．凸凹相間的波叫橫波，凸起的最高處叫波峰，凹下的最低處叫波谷 B．質(zhì)點振動方向和波的傳播方向在同一直線上的波叫橫波 C．沿橫向傳播的波叫橫波，沿縱向傳播的波叫縱波 D．沿橫向傳播的波叫縱波，沿縱向傳播的波叫橫波 解析：選A　質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直的波為橫波，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波為縱波，與波沿橫

20、向傳播還是縱向傳播無關(guān)，選項B、C、D錯誤；橫波具有波峰和波谷，選項A正確。 4．下列關(guān)于機械波的說法正確的是(　　) A．自然界所刮的風就是一種機械波 B．波不僅能傳遞能量，而且參與振動的質(zhì)點也在隨波遷移 C．波將波源的運動形式傳播出去的同時，也可以傳遞信息 D．能傳播機械波的介質(zhì)一定是可以自由流動的 解析：選C　自然界所刮的風實質(zhì)上是由于壓強差等因素引起的空氣流動，不是機械波，A錯；波是運動形式的傳播，是能量傳遞的一種方式，但各質(zhì)點均在各自平衡位置附近振動，并不隨波遷移，B錯；波不僅能傳播運動形式，它也是信息傳遞的載體，C對；不能自由流動的固體也能傳播機械波，D錯。 5．如圖

21、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(　　) A．向左 B．向右 C．向下 D．向上 解析：選D　由于波剛傳到B點，所以B點此時的振動方向就是波源的起振方向，由題圖根據(jù)波的傳播與質(zhì)點振動的關(guān)系可知，B質(zhì)點此時正向上振動，所以波源A質(zhì)點開始的振動方向向上，選項D正確。 6．一列橫波正沿水平方向由西向東傳播，則下列說法中正確的是(　　) A．波中的各個質(zhì)點都在由西向東運動 B．波中的各個質(zhì)點一定沿水平方向振動 C．波中的各個質(zhì)點一定沿豎直方向振動 D．以上說法都錯誤 解析：選D　機械波傳播的是振動的形式和能量，而介質(zhì)中各

22、個質(zhì)點僅在平衡位置附近振動，質(zhì)點不會隨波遷移，橫波沿水平方向由西向東傳播，質(zhì)點振動方向與其傳播方向垂直，不一定沿水平方向，也不一定沿豎直方向。故選項A、B、C錯誤，D正確。 二、多項選擇題 7．一列簡諧波在某時刻的波形如圖所示，a、b、c、d為介質(zhì)中的四個質(zhì)點，a在波峰，d在波谷，c在平衡位置，b的位移大小等于振幅的一半。四個質(zhì)點的加速度大小分別為aa、ab、ac、ad，它們的速度大小分別為va、vb、vc、vd，則(　　) A．a(chǎn)cab>aa＝ad＝0 C．va＝vd>vb>vc D．va＝vd

23、到的回復力的大小與位移的大小成正比，因而加速度的大小與位移的大小成正比，所以這四個質(zhì)點的加速度大小關(guān)系為aa＝ad>ab>ac，選項A正確；而質(zhì)點越靠近平衡位置速度越大，位移越小，則加速度越小，四點的速度大小關(guān)系為va＝vd

24、波源的距離 解析：選AB　機械波將波源的振動形式和能量向外傳遞，對簡諧波而言，介質(zhì)中各振動質(zhì)點的振幅和周期都與波源的相同，選項A、B正確；質(zhì)點P的振動速度不是波的傳播速度v，選項C錯誤；質(zhì)點P開始振動的方向與波源開始振動的方向相同，與它們之間的距離無關(guān)，選項D錯誤。 三、非選擇題 9．如圖所示是一列向右傳播的橫波，請標出這列波中a、b、c、d、…、h各質(zhì)點在這一時刻的振動方向。 解析：若以此時最大位移處的c點為參照點，由波的形成特點知d點的振動滯后于c，要追隨c移動到負的最大位移處，所以振動方向向下，e、f依次跟上，都向下振動；b的振動超前于c，已從負的最大位移處向平衡位置振動，所

25、以向上振動；a超前于b，已回到平衡位置，速度最大且向上振動；同理以g為參照點，可知h點向上振動。 答案：如圖所示 10．如圖甲所示為波源1的振動圖象，圖乙為均勻介質(zhì)中一些均勻分布等間距的質(zhì)點在t＝1 s時的振動狀態(tài)，其中質(zhì)點4剛開始振動。請在圖丙中畫出t＝5 s時質(zhì)點的振動狀態(tài)。 解析：根據(jù)波傳播的規(guī)律可知，t＝5 s時，振源出現(xiàn)在波峰，質(zhì)點16起振。如答案圖所示。 答案：如圖所示 11．日本福島曾發(fā)生過里氏9.0級大地震，已知地震中的縱波和橫波在地表附近的傳播速度分別是9.1 km/s 和3.7 km/s，在某地的觀測站中，記錄了縱波和橫波到達該地的時間差為5.4 s。 (1)求這個觀測站距震中的距離； (2)觀測站首先觀察到的是上下振動還是左右搖晃？ 解析：(1)根據(jù)縱、橫波傳到觀測站的時間差， －＝5.4 s，解得s＝33.67 km。 (2)先傳到的是縱波，所以是上下振動。 答案：(1)33.67 km　(2)先傳到的是縱波，所以是上下振動 11