高中物理 第2章 机械波 第1节 波的形成和描述教案 鲁科版选修3-4

1、学必求其心得，业必贵于专精第1节 波的形成和描述课堂互动三点剖析一、波的形成与传播1。形成条件要形成一列波,必须要有用以引起其他质点振动的那个质点,即波源；要把波源的振动传播出去，必须有介质,故波的形成条件为：（1)波源；（2）介质.2.传播特点（1）波传播时,介质中的质点跟着波源做受迫振动,每个质点的振动频率和周期都与波源相同；各质点的起振方向与波源的起振方向相同,离波源越远的质点，起振越滞后。(2）波在传递运动形式的同时也传递能量.【例1】关于机械波的以下说法中，正确的是（ )a.波动发生需要两个条件：波源和介质 b。波动过程是介质质点由近及远移动的过程c。波动过程是能量由近及远传递的过程

2、 d.波源与介质质点的振动都是自由振动解析：波源（即振源）振动时，依靠介质中的相互作用力带动周围各部分质点振动起来,形成机械波。作为介质的各质点只在平衡位置附近做振动,并不随波向外迁移，仅把振源的振动和能量传播开来.波源和介质质点之间的相互作用力阻碍波源的振动,是一种阻力，所以波源的振动不可能是自由振动.相邻的介质质点间存在相互作用,故介质质点不是自由振动.答案:ac二、波的图象 表示介质中的各个质点在某一时刻偏离平衡位置的位移。 波的图象并不是波实际运动的波形图,但某时刻横波的图象形状与波在该时刻的实际波形很相似,波形中的波峰对应波的图象中的位移正向最大值，波谷对应图象中位移负向最大值.波形

3、中的平衡位置也对应图象中的平衡位置. 简谐波的图象是正（余)弦曲线，是最简单的一种波，各个质点振动的最大位移都相同。由波的图象能获取的信息1.从图象上可直接读出波长和振幅.2.可确定任一质点在该时刻的位移。3。因加速度方向和位移方向相反，可确定任一质点在该时刻的加速度方向。4.若已知波的传播方向，可确定各质点在该时刻的振动方向，并判断位移、加速度、速度、动能的变化.已知某质点的振动方向，可确定波的传播方向。【例2】一简谐横波在x轴上传播，在某时刻的波形如图2-12所示。已知此时质点f的运动方向向下，则（ ）图21-2a.此波朝x 轴负方向传播 b。质点d此时向下运动c.质点b将比质点c先回到平

4、衡位置 d。质点e的振幅为零解析：已知质点f向下振动，由上述方法可知，此列波向左传播。质点b此时向上运动，质点d向下运动，质点c比b先回到平衡位置。 在此列波上所有振动质点的振幅都是相等的。故只有a、b选项正确.答案：ab三、波的特征 在一个周期的时间内，振动在介质中传播的距离等于一个波长，因而可得到波长、频率f(或周期t）和波速v三者的关系为：v=，根据t=,则有v=f。说明:波长、波速v、频率f的决定因素：波的传播速度v=f,或v=,其中v、f(t）三个量相互关联.(1）周期和频率，只取决于波源,而与v、无直接关系。（2）速度v决定于介质的物理性质，它与t、无直接关系.只要介质不变,v就不

5、变,而不决定于t、，反之如果介质变，v也一定变。(3）波长则决定于v和t,只要v、t其中一个发生变化，其值必然发生变化，而保持v=f的关系。【例3】一列横波在t=0时刻的波形如图2-1-3所示，传播方向沿x轴正方向。已知在0.9 s末p点出现第三次波谷，则从零时刻算起，_ s在q点第一次出现波峰.图213解析:波沿x轴正方向传播，质点p此时刻从平衡位置向y轴负方向开始振动，经时间第一次到波谷位置，p点出现第三次波谷经2时间,故2=0。9 s，得t=0.4 s。波向外传播的速度v=5 m/s,t=0时刻波已传至x=2.5 m处，传至q点需时间t1=s=1.1 s。这样，q点从平衡位置开始向y轴负

6、方向运动,第一次到波峰还需t=0。3 s，故须经1。4 s在q点第一次出现波峰.答案：1.4各个击破类题演练1一小石子落入平静的湖面中央，圆形波纹一圈圈向外传播，有一片树叶落在水面上，则树叶（ ）a。逐渐漂向湖心 b。逐渐漂向湖畔c。在落下地方上下振动 d。沿树叶所在的圆圈做圆周运动解析:树叶随它所在的湖水运动，做的应是上下振动，并不随波迁移，既不会漂向湖畔，也不会漂向湖心,故c正确。答案：c变式提升1以下对机械波的认识正确的是（ ）a.形成机械波一定要有振源和介质b.振源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全相同c。横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移d。机械波向右传播时，右方的质点

7、比左方的质点早一些振动解析：振源和介质是形成机械波的两个必不可少的条件，故a正确。简谐运动在介质中传播时,介质中各质点都做简谐运动，在波的传播方向上，后面的质点比前面的质点总要晚一些开始振动，但质点本身并不随波的传播而发生迁移，而且各质点的振动步调不一致，故b、c、d都错。答案:a类题演练2如图2-14所示是一列横波在某一时刻的波形图，波沿x轴正向传播。图2-1-4（1)该时刻a质点运动的方向是向_，c点的运动方向是向_,d点的运动方向是向_。（2）再经过，质点a通过的路程是_ cm，质点c的位移是_ cm.解析：（1）由于波沿x轴正方向传播，所以a点在“下坡区”，向上运动；c点、d点均在“上

8、坡区,c、d两点都向下运动.(2）再经过，a又回到平衡位置，所以a通过的路程为4 cm；c点也回到平衡位置，其位移为0.答案：（1)上 下 下 (2)4 0变式提升2图215所示是以质点p为波源的机械波沿着一条固定的轻绳传播到质点q的波形图，则质点p刚开始振动时的方向为（ ）图21-5a。向上 b.向下 c.向左 d。向右解析:根据波的传播方向与波形图可知,q点此时振动方向向上，又因q点此时恰好刚开始振动,所以每个质点的起振方向都是向上的.答案：a类题演练3对机械波关于公式v=f，正确的是( ）a。v=f适用于一切波b。由v=f知，f增大，则波速v也增大c.v、f三个量中，对同一列波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有fd。由v=f知，波长是2 m的声音比波长是4 m的声音传播速度小2倍解析：公式v=f适用于一切波，无论是机械波还是电磁波，a正确.机械波的波速仅由介质决定,与频率f无关，所以bd错.对同一列波，其频率由振源决定，与介质无关,故c正确.答案：ac 变式提升3一简谐横波在x轴上传播，波源振动周期t=0。1 s,在某一时刻的波形如图216所示，且此时a点向下运动，则（ ）图216a。波速为20 m/s，波向x轴正方向传播 b.波速为10