2019-2020學年高中物理 第12章 1 波的形成和傳播學案 新人教版選修3-4

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1、1　波的形成和傳播 [學習目標]　1.理解機械波的形成過程和產生條件.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 當手握繩端上下振動時，繩端帶動相鄰質點，使它也上下振動．這個質點又帶動更遠一些的質點…，繩上的質點都很快跟著振動起來，只是后面的質點總比前面的質點遲一些開始振動，這樣在整個繩子上就形成了凸凹相間的波． 2．介質 (1)定義：波借以傳播的物質． (2)特點：組成介質的質點之間有相互作用，一個質點的振動會引起相鄰質點的振動． 3．機械波 (1)形

2、成：機械振動在介質中傳播，形成機械波． (2)產生條件 ①要有波源． ②要有傳播振動的介質． (3)特點 ①介質中有機械波傳播時，介質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介質中本來靜止的質點，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 質點的振動方向和波的傳播方向平行的波 ①密部：質點分布密集的部分 ②疏部：

3、質點分布稀疏的部分 2.說明 (1)發(fā)聲體振動時在空氣中產生的聲波是縱波，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，所有質點同時運動，同時停止運動． (×) (3)在繩波的形成和傳播中，所有質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，由圖根據波的傳播與質點振動的關系可以知道，B質點此時正向上振動，所以波源A質點剛開始的振動方向向上． [答案]　向上 3．關于橫波和縱波，下列說法正確的是(　　) A．質點的振動方向和波的傳播方向垂直的波叫做橫波 B．質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，各質點的振幅相同． (2)周期：各質點振動的周期均與波源的振動周期相同． (3)步調：離波源越遠，質點振動越滯后． (4)立場：各質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： (1)t＝時，質點8、12、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？ [解析]　各質點在各時刻的情況，如圖所示． 甲 乙 (1)由甲圖可知，t＝時，質點8未到達波峰，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． [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、落后”，即前

7、一質點“帶動”后一質點振動，后一質點“重復”前一質點的振動形式，并且后一質點的振動“落后”于前一質點． (2)就整個物體來說，呈現(xiàn)的現(xiàn)象是波動，而就構成物體的單個質點來說，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和質點5、9、13這些點的位置確定后，其他點可順勢找出． 1．關于機械波的說法中，正確的是(　　) A．各質點都在各自的平衡位置附近振動 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振動，后一質點的振動必定落后于前一質點 D．各質點也隨波的傳播而遷移

8、 E．物體做機械振動，一定產生機械波 ABC　[振源的振動使其周圍質點依次投入振動，之所以能依次振動下去，就是依靠了相鄰質點間的相互作用力；沿波的傳播方向，后一質點的振動必滯后于前一質點的振動；質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，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，質點的振動方向和波的傳播方向相互垂直 在波動中，質點的振動方向和波的傳播方向在一條直線上 介質 只能在固體介質中傳播 在固體、液體和氣體介質中均能傳播 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)出的周而復始的運動現(xiàn)象 波動是介質中大量的質點受到擾動時，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——回復力作用 介質中的質點受到相鄰質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六個質點，下列說法正確的是(　　) A．它們的振幅相同 B．質點D和F的速度方向相同 C．質點A和C的速度方向相同 D．從此時算起，質點B比C先回到平衡位置 E．從此時算起，質點E比F先到達波峰 ADE　[波源振動時，繩上各質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，各質點的振幅均相同，選項A正確；波傳播時，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．由題圖可知，波源在左端，因此，質點D跟隨離波源近的質點C正向上運動，質點F跟隨離波源近

11、的質點E正向下運動，兩者速度方向相反，選項B錯誤；同理，此時質點A正向下運動，質點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鍵 (1)波在傳播過程中，質點只在其平衡位置附近做簡諧運動，并不隨波遷移． (2)根據質點做簡諧運動的特點確定質點的位置和速度方向． 2．關于橫波和縱波，下列說法正確的是(　　) A．對于縱波，質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，質點的運動方向與波的傳播方向一定垂直 C．形成縱波的質點隨波一起遷移 D．空氣介質只能傳播縱波 E．空氣介質只能傳播橫波 ABD　[質點的振動方向與波的傳播方向垂直的波是橫波，質點的振動方向與波的傳播方向平行的波是縱波；縱波質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 知 識 脈 絡 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. - 6 -