《2022-2023版高中物理 第二章 機械波 1 機械波的形成和傳播學案 教科版選修3-4》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《2022-2023版高中物理 第二章 機械波 1 機械波的形成和傳播學案 教科版選修3-4（12頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、2022-2023版高中物理 第二章 機械波 1 機械波的形成和傳播學案 教科版選修3-4 [學習目標]　1.知道機械波的產生條件，理解機械波的形成過程.2.知道橫波和縱波的概念.3.知道機械波傳播的特點.4.掌握波的傳播方向與質點振動方向的關系. 一、機械波的形成和傳播 1.機械波的形成和傳播(以繩波為例) (1)繩上的各小段可以看做質點. (2)由于繩中各部分之間都有相互作用的彈力聯系著，先運動的質點帶動后一個質點的運動，依次傳遞，使振動狀態(tài)在繩上傳播. 2.介質 能夠傳播振動的物質. 3.機械波 (1)定義 機械振動在介質中的傳播. (2)傳播的特點 ①波傳播

2、的是振動這種形式，而介質的每個質點只在自己的平衡位置附近振動，并不隨波遷移. ②波在傳播“振動”這種運動形式的同時，也在傳遞能量，而且可以傳遞信息. 4.波源：引起初始振動的裝置. 二、橫波與縱波 1.波的分類 按介質中質點的振動方向和波的傳播方向的關系不同，常將波分為橫波和縱波. 2.橫波 (1)定義：介質中質點的振動方向和波的傳播方向垂直的波. (2)標識性物理量 ①波峰：凸起來的最高處. ②波谷：凹下去的最低處. 3.縱波 (1)定義：介質中質點的振動方向和波的傳播方向平行的波. (2)標識性物理量 ①密部：介質中質點分布密集的部分. ②疏部：介質中質點分布

3、稀疏的部分. 4.簡諧波 不管橫波還是縱波，如果傳播的振動是簡諧運動，這種波叫做簡諧波. [即學即用] 1.判斷下列說法的正誤. (1)質點的振動位置不斷轉換即形成波.(　×　) (2)在繩波的形成和傳播中，所有質點同時開始運動，同時停止運動.(　×　) (3)物體做機械振動，一定產生機械波.(　×　) (4)質點沿水平方向振動，波沿水平方向傳播，這樣的波一定是橫波.(　×　) 2.繩波在某時刻的形狀如圖1所示，若O是波源，則此刻A點受到方向________的作用力；若O′是波源，則此刻A點受到方向________的作用力(均填“向上”或“向下”). 圖1 答案　向上

4、　向下 一、機械波的形成、傳播及特點 [導學探究]　如圖2所示，手拿繩的一端，上下振動一次，使繩上形成一個凸起狀態(tài)，隨后形成一個凹落狀態(tài)，可以看到，這個凸起狀態(tài)和凹落狀態(tài)在繩上從一端向另一端移動.如果在繩子上某處做一紅色標記，觀察這一紅色標記的運動. 圖2 (1)紅色標記有沒有隨波遷移？ (2)當手停止抖動后，繩上的波會立即停止嗎？ 答案　(1)沒有.紅色標記只在豎直方向上下振動. (2)不會. [知識深化]　波的形成、傳播及特點 (1)機械波的形成與傳播 (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，各質點的振幅相同.

5、 ②周期(頻率)：各質點都在做受迫振動，所以各質點振動的周期(頻率)均與波源的振動周期(頻率)相同. ③步調：離波源越遠，質點振動越滯后. ④運動：各質點只在各自的平衡位置附近做往復振動，并不隨波遷移.各質點的起振方向都與波源開始振動的方向相同. ⑤實質：機械波向前傳播的是振動這種運動形式，同時也可以傳遞能量和信息. 例1　如圖3所示，是某繩波形成過程的示意圖.質點1在外力作用下沿豎直方向做簡諧運動，帶動2、3、4、…各個質點依次上下振動，把振動從繩的左端傳到右端.已知t＝0時，質點1開始向上運動，t＝時，1到達最上方，5開始向上運動.問： 圖3 (1)t＝時，質點8、12

6、、16的運動狀態(tài)(是否運動、運動方向)如何？ (2)t＝時，質點8、12、16的運動狀態(tài)如何？ 答案　見解析 解析　各質點在各時刻的情況，如圖所示： (1)由甲圖可知，t＝時，質點8未達到波峰，正在向上振動，質點12、16未振動. (2)由乙圖可知，t＝時，質點8正在向下振動，質點12向上振動，質點16未振動. 波動過程中各質點的運動規(guī)律可用三句話來描述： (1)先振動的質點帶動后振動的質點. (2)后振動的質點重復前面質點的振動. (3)后振動的質點的振動狀態(tài)落后于先振動的質點. 概括起來就是“帶動、重復、落后”. 針對訓練　(多選)下列關于機械波的說法中，

7、正確的是(　　) A.波傳播過程中，質點也隨著波移動 B.相鄰質點間必有相互作用力 C.前一質點的振動帶動相鄰的后一質點的振動，后一質點的振動必定落后于前一質點的振動 D.離波源越遠，質點的振動頻率越小 答案　BC 二、橫波和縱波 [導學探究]　如圖4所示， 圖4 (1)圖甲是繩波，其中質點的振動方向與波的傳播方向是什么關系？ (2)圖乙是聲波，其中質點的振動方向與波的傳播方向是什么關系？ 答案　(1)相互垂直.　(2)相互平行. [知識深化]　橫波與縱波的區(qū)別 (1)質點的振動方向與波的傳播方向的關系不同：橫波中，質點的振動方向與波的傳播方向垂直；縱波中，質點的

8、振動方向與波的傳播方向平行. (2)傳播介質不同：橫波只能在固體介質中傳播；縱波在固體、液體和氣體中均能傳播. (3)特征不同：橫波中交替、間隔出現波峰和波谷；縱波中交替、間隔出現密部和疏部. 例2　關于橫波和縱波，下列說法正確的是(　　) A.振源上下振動形成的波是橫波 B.振源水平振動形成的波是縱波 C.波沿水平方向傳播，質點上下振動，這類波是橫波 D.質點沿水平方向振動，波沿水平方向傳播，這類波是縱波 答案　C 解析　根據橫波和縱波的概念，質點的振動方向與波的傳播方向相互垂直的波叫做橫波，質點的振動方向與波的傳播方向平行的波叫做縱波，并不是上下振動與水平振動的問題，所以

9、A、B選項錯誤，C選項正確；質點沿水平方向振動，波沿水平方向傳播，并不能說明二者方向平行，故D選項錯誤. 三、振動與波的關系 1.區(qū)別 (1)研究對象不同——振動是單個質點在平衡位置附近的往復運動，是單個質點的“個體行為”；波動是振動在介質中的傳播，是介質中彼此相連的大量質點將波源的振動傳播的“群體行為”. (2)力的來源不同——產生振動的回復力，可以由作用在物體上的各種性質的力提供；而引起波動的力，則總是聯系介質中各質點的彈力. 2.聯系 (1)振動是波動的原因，波動是振動的結果；有波動必然有振動，有振動不一定有波動. (2)波動的性質、頻率和振幅與振源相同. 例3　(多選)

10、關于振動和波的關系，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.振動是單個質點呈現的運動現象，波是許多質點聯合起來呈現的運動現象 C.波的傳播速度就是質點振動的速度 D.波源停止振動時，波立即停止傳播 答案　AB 解析　機械波的產生條件是有波源和介質.由于介質中的質點之間存在相互作用，一個質點的振動帶動相鄰質點的振動由近及遠傳播而形成波，所以選項A、B正確；波的傳播速度是波形由波源向外伸展的速度，而質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，振動就會在介質中向遠處傳播，當波源停止振動時，介質仍然繼續(xù)傳播波源振動的運動形

11、式，不會隨波源停止振動而立即停止傳播，選項D錯誤. 四、由“帶動法”確定質點的振動方向 帶動法 原理：先振動的質點帶動鄰近的后振動的質點. 方法：在質點P靠近波源一方附近的波形圖上另找一點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5所示. 圖5 例4　一列橫波沿繩子向右傳播，某時刻繩子形成如圖6所示的形狀，對此時繩上A、B、C、D、E、F六個質點的說法正確的是(　　) 圖6 A.質點B向右運動 B.質點D和質點F的速度方向相同 C.質點A和質點C的速度方向相同 D.從此時算起，質點B比質點C先回到平衡位置 答案　D 解析　波傳播時，

12、離波源遠的質點的振動落后于離波源近的質點的振動，并跟隨著離波源近的質點振動，D跟隨C向上運動，F跟隨E向下運動，同理，A向下運動，C向上運動，由此可知選項B、C錯誤；由于此時B和C都向上運動，所以B比C先到達最大位移處，并先回到平衡位置，選項A錯誤，D正確. 1.(機械波的形成和傳播)(多選)如圖7所示為沿水平方向的介質中的部分質點，每相鄰兩質點的距離相等，其中O為波源，設波源的振動周期為T，從波源通過平衡位置豎直向下振動開始計時，經質點1開始振動，則下列說法中正確的是(　　) 圖7 A.介質中所有質點的起振方向都是豎直向下的，但圖中質點9起振最晚 B.圖中所畫出的質點起振時間

13、都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的 C.圖中質點8的振動完全重復質點7的振動，只是質點8振動時通過平衡位置或最大位移處的時間總是比質點7通過相同的位置時落后 D.只要圖中所有質點都已振動了，質點1與質點9的振動步調就完全一致，如果質點1發(fā)生的是第100次振動，則質點9發(fā)生的就是第98次振動 答案　ACD 解析　從題圖可知，質點9是圖中距波源最遠的點，盡管與波源起振方向相同，但起振時刻最晚，故A正確，B錯誤；質點7與質點8相比，質點7在質點8的前面，兩質點的振動步調相差，故C正確；質點9比質點1晚2T開始起振，一旦質點9起振后，質點1、9的振動步調就完全一致，故D正確. 2.(

14、橫波和縱波)有關橫波與縱波，下列說法中正確的是(　　) A.對于縱波，質點的振動方向與波的傳播方向一定相同 B.對于橫波，質點的振動方向與波的傳播方向垂直 C.縱波的質點可以隨波遷移，而橫波的質點不能 D.橫波只能在固體中傳播，縱波只能在液體、氣體中傳播 答案　B 解析　縱波質點的振動方向與波的傳播方向平行，方向并不一定相同，故A選項錯誤；機械波的質點只是在其平衡位置附近做簡諧運動，并不隨波遷移，無論橫波和縱波都是這樣，故C選項錯誤；橫波只能在固體中傳播，縱波可在固體、液體和氣體中傳播，故D選項錯誤. 3.(振動與波的關系)(多選)關于機械波和機械振動，下列說法中正確的是(　　)

15、 A.機械振動就是機械波，機械波就是機械振動 B.有機械波，則一定有機械振動 C.機械波就是質點在介質中的運動路徑 D.在波傳播方向上各個質點都有相同的振動頻率和振幅 答案　BD 解析　機械振動在介質中傳播，形成了機械波，A錯；波的形成有兩個條件，一是要有波源，二是要有介質，所以，有機械波一定有機械振動，B對；在波的形成和傳播過程中，各質點不隨波遷移，C錯；離波源較遠的質點依靠前面質點的帶動，所以頻率、振幅相同，D對. 4.(由“帶動法”確定質點的振動方向)振源A帶動細繩上各點上下做簡諧運動，t＝0時刻繩上形成的波形如圖8所示.規(guī)定繩上質點向上運動的方向為x軸的正方向，則P點的振

16、動圖像是(　　) 圖8 答案　B 解析　由“帶動法”可知此時P點從平衡位置開始向下振動，B正確. 一、選擇題 考點一　機械波的形成、傳播和特點 1.在敲響古剎里的大鐘時，有的同學發(fā)現，停止對大鐘的撞擊后，大鐘仍“余音未絕”，分析其原因是(　　) A.大鐘的回聲 B.大鐘在繼續(xù)振動，空氣中繼續(xù)形成聲波 C.人的聽覺發(fā)生“暫留” D.大鐘雖停止振動，但空氣仍在振動 答案　B 解析　停止對大鐘的撞擊后，大鐘的振動不會立即停止，振動的能量不會立即消失，因此還會在空氣中形成聲波，這就是余音未絕的原因，所以選項B正確. 2.在一平靜的湖面上漂浮著一輕木塊，向湖中投

17、入一石塊，在湖面上激起水波，關于木塊的運動情況.以下說法正確的是(　　) A.因為“隨波逐流”，木塊將被推至遠處 B.因不知道木塊離波源的遠近如何，所以無法確定木塊的運動情況 C.無論木塊離波源的遠近如何，它都不能被波推動，最多只能在湖面上做上下振動 D.木塊被推動的距離與木塊的質量大小和所受水的阻力的大小等情況有關 答案　C 解析　波傳播的是振動這種形式，各質點在各自平衡位置附近運動，并不隨波遷移，故A、B、D錯誤，C正確. 3.(多選)關于機械波的說法正確的是(　　) A.相鄰的質點要相互做功 B.機械波在真空中也能傳播 C.波源開始時怎樣振動，其他質點開始時就怎樣振動

18、 D.除波源外，波中各質點都做受迫振動 答案　ACD 解析　機械波是由于介質中前面的質點帶動后面的質點，使波源的振動形式與波源的能量向遠處傳播而形成的，前、后質點間存在相互作用力，因而相互做功，故A正確；機械波的傳播必須有介質，在真空中不能傳播，故B錯誤；波源依次帶動后面的質點，每個質點都做受迫振動，每個質點的頻率都與波源頻率相同，并且都“仿照”波源振動，故C、D正確. 4.(多選)關于機械波的形成，下列說法中正確的是(　　) A.物體做機械振動，一定產生機械波 B.后振動的質點總是跟著先振動的質點振動，只是時間上落后一步 C.參與振動的質點都有相同的頻率 D.機械波是質點隨波

19、遷移，也是振動能量的傳遞 答案　BC 解析　機械波的形成必須具備的兩個條件：波源和介質，物體做機械振動，若其周圍沒有傳播這種振動的介質，遠處的質點不可能振動起來形成機械波，故A選項錯誤；形成機械波的各振動質點只在各自的平衡位置附近做簡諧振動，并不隨波遷移，故D選項錯誤. 5.一列簡諧橫波在介質中傳播，當波源質點突然停止振動時，介質中其他質點的振動及能量傳遞的情況是(　　) A.所有質點都立即停止振動 B.已經振動的質點將繼續(xù)振動，未振動的質點則不會振動 C.能量將會繼續(xù)向遠處傳遞 D.能量傳遞立即停止 答案　C 6.關于機械波，下列說法中正確的是(　　) A.自然界所刮的風

20、就是一種機械波 B.波不僅能傳遞能量，而且參與振動的質點也在隨波遷移 C.波將波源的振動形式傳播出去的同時，也可以傳遞信息 D.傳播機械波的介質一定是可以自由流動的 答案　C 考點二　橫波和縱波 7.區(qū)分橫波和縱波的依據是(　　) A.是否沿水平方向傳播 B.質點振動的方向和波傳播的遠近 C.質點振動的方向和波傳播的方向是相互垂直還是相互平行 D.質點振動的快慢 答案　C 8.關于橫波和縱波，下列說法正確的是(　　) A.對于橫波和縱波，質點的振動方向和波的傳播方向都是有時相同，有時相反 B.對于縱波，質點的振動方向與波的傳播方向一定相同 C.形成縱波的質點，隨波

21、一起遷移 D.空氣介質只能傳播縱波 答案　D 9.某地區(qū)地震波中的橫波和縱波傳播速率分別約為4km/s和9 km/s.一種簡易地震儀由豎直彈簧振子P和水平彈簧振子H組成(如圖1所示).在一次地震中，震源在地震儀下方，觀察到兩振子相差5s開始振動，則(　　) 圖1 A.P先開始振動，震源距地震儀約36km B.P先開始振動，震源距地震儀約25km C.H先開始振動，震源距地震儀約36km D.H先開始振動，震源距地震儀約25km 答案　A 解析　橫波速度小于縱波速度，所以P先開始振動.由＋5s＝，可得x＝36km，則A正確，B、C、D錯誤. 考點三　由“帶動法”確定質點

22、的振動方向 10.如圖2所示為波沿一條固定的繩子向右剛傳播到B點時的波形，由圖可判斷A點剛開始的振動方向是(　　) 圖2 A.向左B.向右C.向下D.向上 答案　D 解析　根據“帶動法”可知B點要向上振動，且所有點的起振方向都相同，所以D正確. 11.一列簡諧橫波沿左右方向傳播，某時刻的波形如圖3所示，已知此時質點F的運動方向向下，則(　　) 圖3 A.此波向右傳播 B.此時質點C向上運動 C.質點C將比質點B先回到平衡位置 D.質點E的振幅為零 答案　C 解析　已知質點F的運動方向向下，即F質點正在“模仿”右邊質點的振動，這說明波源在右邊，波從右向左傳播，選

23、項A錯誤；此時質點C剛到達最大位移處，速度為0，此后向下運動，選項B錯誤；質點B要先向上運動到達波峰位置再回到平衡位置，而質點C直接從波峰位置回到平衡位置，所以選項C正確；振幅指的是質點離開平衡位置的最大距離，雖然此時質點E的位移為零，但其振幅不為零，選項D錯誤. 12.一列波在介質中向某一方向傳播，圖4為此波在某一時刻的波形圖，并且此時振動還只發(fā)生在M、N之間，已知此波的周期為T，Q質點速度方向在波形圖中是向下的，下面說法中正確的是(　　) 圖4 A.波源是M，由波源起振開始計時，P質點已經振動的時間為T B.波源是N，由波源起振開始計時，P質點已經振動的時間為 C.波源是N，

24、由波源起振開始計時，P質點已經振動的時間為 D.波源是M，由波源起振開始計時，P質點已經振動的時間為 答案　C 解析　由于此時Q質點向下振動，且Q質點右邊鄰近質點在Q質點下方，則波向左傳播，N是波源.經過一個周期，振動從N點傳播到M點，又因從波源N起振開始計時，需經T，P質點才開始振動，故P質點已振動了，選項C正確. 二、非選擇題 13.(機械波的形成和傳播)如圖5甲所示為波源的振動圖像，圖乙為均勻介質中同一條直線上等間距的質點在t＝1s時的振動狀態(tài)，其中質點4剛開始振動.請在圖丙中畫出t＝5s時質點的振動狀態(tài). 圖5 答案　見解析圖 解析　由題圖甲知波源振動周期T＝4s，根據波傳播的規(guī)律知t＝5s時，波源出現在波峰，質點16剛開始振動.如圖所示.