浙江省2018-2019版高中物理 第十二章 機(jī)械波 第1課時 波的形成和傳播學(xué)案 新人教版選修3-4.doc

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第1課時　波的形成和傳播 [研究選考把握考情] 知識內(nèi)容 波的形成和傳播 考試要求 加試b 教學(xué)要求 1.了解橫波、縱波的概念，知道橫波與縱波的區(qū)別 2.知道橫波的波峰和波谷；了解縱波的密部與疏部 3.知道聲波是縱波 4.了解介質(zhì)的概念，知道機(jī)械波是機(jī)械振動在介質(zhì)中的傳播 5.知道波傳播的是振動形式和能量，波也可以傳播信息 6.理解橫波的形成過程 7.理解波動和振動的聯(lián)系和區(qū)別 說明 不要求研究縱波的形成過程 知識點(diǎn)一　波的形成和傳播 [基 礎(chǔ) 梳 理] 1.波：振動的傳播稱為波動，簡稱波。 2.波的形成 當(dāng)手握繩端上下振動時，繩端帶動相鄰的質(zhì)點(diǎn)，使它也上下振動。這個質(zhì)點(diǎn)又帶動更遠(yuǎn)一些的質(zhì)點(diǎn)……繩子上的質(zhì)點(diǎn)都跟著振動起來，只是后面的質(zhì)點(diǎn)總比前面的質(zhì)點(diǎn)遲一些開始振動，繩端這種上下振動的狀態(tài)就沿繩子傳出去了。 3.波的傳播 波傳播的是振動這種運(yùn)動形式。 [要 點(diǎn) 精 講] 1.各質(zhì)點(diǎn)的振動周期都與波源的振動周期相同。 2.離波源越遠(yuǎn)，質(zhì)點(diǎn)的振動越滯后，但各質(zhì)點(diǎn)的起振方向與波源起振方向相同。 3.波傳播的只是振動形式，介質(zhì)中的每個質(zhì)點(diǎn)只在自己平衡位置附近振動，并不隨波遷移。 【例1】 下列關(guān)于機(jī)械波的說法中，正確的是(　　) A.各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動 B.相鄰質(zhì)點(diǎn)間必有相互作用力 C.前一質(zhì)點(diǎn)的振動帶動相鄰的后一質(zhì)點(diǎn)的振動，后一質(zhì)點(diǎn)的振動必定落后于前一質(zhì)點(diǎn) D.各質(zhì)點(diǎn)隨波的傳播而遷移 解析　振源依靠介質(zhì)中各相鄰質(zhì)點(diǎn)間的相互作用力使周圍的質(zhì)點(diǎn)依次振動起來，且后一質(zhì)點(diǎn)的振動必定落后于前一質(zhì)點(diǎn)，選項(xiàng)B、C正確； 質(zhì)點(diǎn)只在它們各自的平衡位置附近做受迫振動，它們振動的頻率均與波源的振動頻率相同，選項(xiàng)A正確；波在傳播過程中各質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，選項(xiàng)D錯誤。 答案　ABC 知識點(diǎn)二　橫波和縱波 [基 礎(chǔ) 梳 理] 1.橫波 (1)定義：質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向相互垂直的波。 (2)標(biāo)識性物理量 ①波峰：凸起的最高處。 ②波谷：凹下的最低處。 2.縱波 (1)定義：質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波。 (2)標(biāo)識性物理量 ①密部：質(zhì)點(diǎn)分布最密的位置。 ②疏部：質(zhì)點(diǎn)分布最疏的位置。 [即 學(xué) 即 練] 下列關(guān)于橫波與縱波的說法中正確的是(　　) A.聲波一定是縱波 B.聲波可能是橫波 C.地震波既有橫波，也有縱波 D.橫波只能在固體中傳播，縱波既可以在固體中傳播，也可以在液體、氣體中傳播 解析　聲波不管在哪種介質(zhì)中傳播，都是縱波，因此選項(xiàng)A正確，B錯誤；地震波既有橫波，也有縱波，且二者傳播速度不同，現(xiàn)代地震儀測震源距離就利用了這一點(diǎn)；橫波只能在固體中傳播，故選項(xiàng)C、D正確。 答案　ACD 知識點(diǎn)三　機(jī)械波 [基 礎(chǔ) 梳 理] 1.介質(zhì)：波借以傳播的物質(zhì)。 2.機(jī)械波：機(jī)械振動在介質(zhì)中傳播，形成了機(jī)械波。 3.介質(zhì)中有機(jī)械波傳播時，介質(zhì)本身并不隨波一起傳播，傳播的只是振動這種形式。 4.波是傳遞能量的一種方式。 5.波不但傳遞能量，而且可以傳遞信息。 [要 點(diǎn) 精 講] 1.振動與波動的區(qū)別 (1)研究對象不同 振動是單個質(zhì)點(diǎn)所表現(xiàn)出的周而復(fù)始的運(yùn)動現(xiàn)象，波動是大量質(zhì)點(diǎn)表現(xiàn)出的周而復(fù)始的運(yùn)動現(xiàn)象。 (2)運(yùn)動成因不同 振動是質(zhì)點(diǎn)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)力的作用。波動是由于介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)受到相鄰質(zhì)點(diǎn)的帶動而隨著運(yùn)動，并將振動形式由近及遠(yuǎn)傳播開去，各質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用的彈力，各個質(zhì)點(diǎn)都受到回復(fù)力作用。 (3)運(yùn)動性質(zhì)不同 質(zhì)點(diǎn)的振動是變加速運(yùn)動，在同一介質(zhì)中波動的傳播速度不變。 2.振動與波動的聯(lián)系 (1)振動是波動的起因，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)波動的周期等于質(zhì)點(diǎn)振動的周期，波動和振動都是周期性運(yùn)動。 【例2】 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(diǎn)呈現(xiàn)的運(yùn)動現(xiàn)象，波是許多質(zhì)點(diǎn)聯(lián)合起來呈現(xiàn)的運(yùn)動現(xiàn)象 C.波的傳播速度就是質(zhì)點(diǎn)振動的速度 D.波源停止振動時，波立即停止傳播 解析　機(jī)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(diǎn)之間相互作用，一個質(zhì)點(diǎn)的振動帶動相鄰質(zhì)點(diǎn)的振動由近及遠(yuǎn)傳播而形成波，所以選項(xiàng)A、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(diǎn)振動的速度和方向都隨時間周期性地發(fā)生變化，選項(xiàng)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(yuǎn)處傳播； 當(dāng)波源停止振動時，介質(zhì)仍然繼續(xù)傳播波源振動的運(yùn)動形式，不會隨波源停止振動而停止傳播，即波不會停止傳播，選項(xiàng)D錯誤。 答案　AB 1.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(dāng)波傳播到小木條處時，小木條將(　　) A.隨波紋漂向湖岸 B.在原來位置不動 C.向波源處漂動 D.在原來位置上下振動 解析　介質(zhì)中有機(jī)械波傳播時，介質(zhì)本身并不隨波一起傳播，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)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，水面上的一些漂浮物會沿波向外移動，是因?yàn)橥饨缌硗庖恍┮蛩氐母蓴_，如風(fēng)的吹動等，故D正確。 答案　D 2.有關(guān)縱波與橫波，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(zhì)點(diǎn)上下振動，這類波是橫波 D.質(zhì)點(diǎn)沿水平方向振動，波沿水平方向傳播，這類波是縱波 解析　不論振源沿水平方向振動，還是豎直方向振動，只要振動方向與波傳播方向垂直，則為橫波；若振動方向與波傳播方向在一條直線上則為縱波。 答案　C 3.下列有關(guān)機(jī)械振動和機(jī)械波的說法中正確的是(　　) A.某物體做機(jī)械振動，它周圍的介質(zhì)中就一定產(chǎn)生機(jī)械波 B.波源停止振動后，已形成的機(jī)械波仍能在介質(zhì)中繼續(xù)傳播 C.機(jī)械波傳播的只是機(jī)械振動的形式和能量，參與波動的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移 D.振動是變速的，波動是勻速的 解析　機(jī)械振動在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波，選項(xiàng)A正確；由于機(jī)械波已在介質(zhì)中形成，當(dāng)波源停止振動，已振動的質(zhì)點(diǎn)又形成新的波源，使機(jī)械波仍在介質(zhì)中傳播，選項(xiàng)B正確；由機(jī)械波的傳播特點(diǎn)可知，選項(xiàng)C正確；波只有在同種均勻介質(zhì)中才會勻速傳播，選項(xiàng)D錯誤。 答案　ABC 4.如圖1所示是某繩波形成過程的示意圖，1，2，3，4……為繩上的一系列等間距的質(zhì)點(diǎn)，繩處于水平方向。質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下沿豎直方向做簡諧運(yùn)動，帶動2，3，4……各個質(zhì)點(diǎn)依次上下振動，把振動從繩的左端傳到右端，t＝0時質(zhì)點(diǎn)1開始豎直向上運(yùn)動，經(jīng)過四分之一周期，質(zhì)點(diǎn)5開始運(yùn)動。下列判斷正確的是(　　) 圖1 A.質(zhì)點(diǎn)6開始振動時的運(yùn)動方向向下 B.t＝時質(zhì)點(diǎn)6的速度方向向下 C.t＝時質(zhì)點(diǎn)10的運(yùn)動方向向上 D.t＝T時質(zhì)點(diǎn)16開始運(yùn)動 解析　介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)開始振動時的振動方向和波源開始振動時的振動方向相同，A錯誤；經(jīng)過t＝質(zhì)點(diǎn)1回到平衡位置，質(zhì)點(diǎn)9開始向上振動，質(zhì)點(diǎn)5振動到正的最大位移處，根據(jù)帶動法可知，質(zhì)點(diǎn)6在平衡位置上方向上振動，即速度的方向向上，B錯誤；t＝時質(zhì)點(diǎn)1振動到負(fù)的最大位移處，質(zhì)點(diǎn)9振動到正的最大位移處，質(zhì)點(diǎn)13開始振動，5～13 之間的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置上方，9～13之間的質(zhì)點(diǎn)振動方向都向上，C正確；t＝T時質(zhì)點(diǎn)17開始運(yùn)動，D錯誤。 答案　C 選擇題(在每小題給出的四個備選項(xiàng)中至少有一個是符合題目要求的。) 1.機(jī)械波傳播的是(　　) A.介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn) B.質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動形式 C.能量 D.信息 答案　BCD 2.關(guān)于機(jī)械波的說法正確的是(　　) A.相鄰的質(zhì)點(diǎn)要相互做功 B.縱波的質(zhì)點(diǎn)可以隨波遷移，而橫波的質(zhì)點(diǎn)不能 C.波源開始時怎樣振動，其他質(zhì)點(diǎn)開始時就怎樣振動 D.波中各質(zhì)點(diǎn)振動頻率是相同的 解析　機(jī)械波是由于介質(zhì)中前面的質(zhì)點(diǎn)帶動后面的質(zhì)點(diǎn)，使波源的振動形式與波源的能量向遠(yuǎn)處傳播而形成的，前后質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用力，因而相互做功，故A正確；波傳播過程中，各質(zhì)點(diǎn)只能在各自的平衡位置附近振動，質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，因此B錯；每個質(zhì)點(diǎn)都是由波源帶動依次振動，每個質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動，每個質(zhì)點(diǎn)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。 答案　ACD 3.在敲響古剎里的大鐘時，有的同學(xué)發(fā)現(xiàn)，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”的緣故 D.大鐘雖停止振動，但空氣仍在振動 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，大鐘做阻尼振動一段時間，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(xiàng)B正確。 答案　B 4.科學(xué)探測表明，月球表面無大氣層，也沒有水，更沒有任何生命存在的痕跡，在月球上，兩宇航員面對面講話也無法聽到，這是因?yàn)?　　) A.月球太冷，聲音傳播太慢 B.月球上沒有空氣，聲音無法傳播 C.宇航員不適應(yīng)月球，聲音太輕 D.月球上太嘈雜，聲音聽不清楚 答案　B 5.一列機(jī)械橫波某時刻的波形如圖1所示，則關(guān)于質(zhì)點(diǎn)A的受力，下列說法正確的是(　　) 圖1 A.如果波向右傳播，則質(zhì)點(diǎn)A受到向上的作用力 B.如果波向右傳播，則質(zhì)點(diǎn)A受到向下的作用力 C.如果波向左傳播，則質(zhì)點(diǎn)A受到向上的作用力 D.如果波向左傳播，則質(zhì)點(diǎn)A受到向下的作用力 解析　無論波向右或向左傳播，回復(fù)力始終指向平衡位置，質(zhì)點(diǎn)A的回復(fù)力是由相鄰質(zhì)點(diǎn)對A的作用力提供的，故B、D正確。 答案　BD 6.以下對機(jī)械波的認(rèn)識正確的是(　　) A.形成機(jī)械波一定要有波源和介質(zhì) B.波源做簡諧運(yùn)動形成的波中，各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動情況完全相同 C.橫波向右傳播時，處于波峰的質(zhì)點(diǎn)也向右遷移 D.機(jī)械波向右傳播時，右方的質(zhì)點(diǎn)比左方的質(zhì)點(diǎn)早一些振動 解析　波源和介質(zhì)是形成機(jī)械波的兩個必不可少的條件，故A正確；簡諧運(yùn)動形成的波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)都做簡諧運(yùn)動，沿波的傳播方向上，后面的質(zhì)點(diǎn)比前面的質(zhì)點(diǎn)總要晚一些開始振動，但質(zhì)點(diǎn)本身并不隨波的傳播而發(fā)生遷移，而且各質(zhì)點(diǎn)的振動步調(diào)不一致，故B、C、D均錯。 答案　A 7.關(guān)于機(jī)械波和機(jī)械振動的下列說法正確的是(　　) A.機(jī)械振動就是機(jī)械波，機(jī)械波就是機(jī)械振動 B.有機(jī)械波，則一定有機(jī)械振動 C.機(jī)械波就是質(zhì)點(diǎn)在介質(zhì)中的運(yùn)動路徑 D.在波的傳播方向上各個質(zhì)點(diǎn)都有相同的振動頻率和振幅 解析　機(jī)械振動在介質(zhì)中的傳播即機(jī)械波，A錯誤；波的形成有兩個條件，一是要有波源，二是要有介質(zhì)，所以，有機(jī)械波一定有機(jī)械振動，B正確；在波的形成和傳播過程中，各質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，C錯誤；離波源較遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)靠前面質(zhì)點(diǎn)的帶動，所以頻率、振幅相同，D正確。 答案　BD 8.關(guān)于振動和波的關(guān)系，下列說法正確的是(　　) A.如果波源停止振動，已經(jīng)振動的質(zhì)點(diǎn)將繼續(xù)振動，未振動的質(zhì)點(diǎn)則不會振動 B.發(fā)聲體在振動時，一定會產(chǎn)生聲波 C.機(jī)械波是質(zhì)點(diǎn)隨波遷移，也是振動能量的傳遞 D.波動的過程是質(zhì)點(diǎn)的振動形式及能量由近及遠(yuǎn)的傳播過程 答案　D 9.如圖2所示為波沿一條固定的繩子向右剛傳播到B點(diǎn)時的波形，由圖可判斷A點(diǎn)剛開始的振動方向是(　　) 圖2 A.向左 B.向右 C.向下 D.向上 解析　根據(jù)帶動法可知B點(diǎn)要向上振動，且所有點(diǎn)的起振方向都相同，所以D正確。 答案　D 10.一列波在介質(zhì)中向某一方向傳播，圖3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(zhì)點(diǎn)速度方向在波形圖中是向下的，下面說法中正確的是(　　) 圖3 A.波源是M，由波源起振開始計時，P質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動時間T B.波源是N，由波源起振開始計時，P質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動時間 C.波源是N，由波源起振開始計時，P質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動時間 D.波源是M，由波源起振開始計時，P質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動時間 解析　由于此時Q質(zhì)點(diǎn)向下振動，且Q質(zhì)點(diǎn)右方鄰近質(zhì)點(diǎn)在Q質(zhì)點(diǎn)下方，則波向左傳播，N是波源.振動從N點(diǎn)傳播到M點(diǎn)，經(jīng)過一個周期，又因從波源N起振開始計時，需經(jīng)T，P質(zhì)點(diǎn)才開始起振，故P質(zhì)點(diǎn)已振動了，選項(xiàng)C正確。 答案　C 11.如圖4所示為一列沿x軸負(fù)方向傳播的機(jī)械波在某一時刻的波形圖，下列說法中正確的是(　　) 圖4 A.該時刻a點(diǎn)和d點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)位移相同，加速度相反 B.該時刻b點(diǎn)和c點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)位移相同，速度方向也相同 C.質(zhì)點(diǎn)b比質(zhì)點(diǎn)c先回到平衡位置 D.質(zhì)點(diǎn)a比質(zhì)點(diǎn)d先回到平衡位置 解析　該時刻a點(diǎn)和d點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)位移相同，加速度方向均指向y軸正向，選項(xiàng)A錯誤；該時刻b點(diǎn)和c點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)位移相同，b點(diǎn)速度方向向上，c點(diǎn)速度方向向下，故質(zhì)點(diǎn)c比質(zhì)點(diǎn)b先回到平衡位置，選項(xiàng)B、C錯誤；質(zhì)點(diǎn)a振動方向向上，質(zhì)點(diǎn)d振動方向向下，故質(zhì)點(diǎn)a比質(zhì)點(diǎn)d先回到平衡位置，選項(xiàng)D正確。 答案　D 12.一列橫波沿繩子向右傳播，某時刻繩子形成如圖5所示的凹凸形狀，對此時繩上A、B、C、D、E、F 6個質(zhì)點(diǎn)，有(　　) 圖5 A.它們的振幅相同 B.其中D和F的速度方向相同 C.其中A和C的速度方向相同 D.從此時起，B比C先回到平衡位置 解析　各質(zhì)點(diǎn)先后到達(dá)波峰或波谷處，振幅相同，A正確；由于各質(zhì)點(diǎn)都要“尾隨”前邊質(zhì)點(diǎn)振動，在波向右傳播時，質(zhì)點(diǎn)D向上振動，質(zhì)點(diǎn)F向下振動，二者雖然速度大小相同，但方向不同，B錯誤；同理可知A向下運(yùn)動，C向上運(yùn)動，二者速度方向相反，C錯誤；從此時起，B和C均向上振動，顯然B先到達(dá)波峰，先回到平衡位置，D正確。 答案　AD