2017-2018学年高中物理第2章机械波2.1机械波的产生学案沪科版选修3-4

1、2.1 机械波的产生学习目标1.理解机械波的形成过程和产生条件.2.知道机械波的种类一一横波和纵波的概念.3.明确机械波传播的特点.Q自主预习梳理-i机械波的形成波源振动带动与它相邻的质点发生振动，并依次带动离波源更远的质点振动，只是后一质点 的振动比前一质点的振动迟一些于是波源的振动逐渐传播出去.2 机械波的产生条件：(1) 要有振源;(2) 要有传播振动的介质.3 机械波可分为横波和纵波两类，如下表所示.定义标识性物理量实物波形质点的振动方向与波的传波峰：凸起的最高处横波播方向互相垂直的波波谷：凹下的最低处密部：质点分布密集的质点的振动方向与波的传位置KM纵波播方向在同一直线上的波疏部：质

2、点分布稀疏的位置4.机械振动在介质中传播，形成机械波.机械波传播振动形式的同时，也向外传递能量和信一、机械波的形成导学探究你看过艺术体操的“带操”表演吗？如图1 所示，运动员手持细棒抖动彩带的一端，彩带随波翻卷，这是波在彩带上传播的结果，你知道波是如何形成的吗?II重点知识探究42图 1答案 彩带一端振动带动彩带上相邻部分振动，依次逐渐引起整个彩带振动.知识深化1.波形成的原因：以绳波为例(如图 2 所示)(1) 可以将绳分成许多小部分，每一小部分看做质点.(2) 在无外来扰动之前，各个质点排列在同一直线上，各个质点所在的位置称为各自的平衡位置.(3) 由于外来的扰动，会引起绳中的某一质点振动

3、，首先振动的这个质点称为波源.(4) 由于绳中各质点之间存在着相互作用力，作为波源的质点就带动周围质点振动，并依次带动邻近质点振动，于是振动就在绳中由近及远地传播.2 产生条件：(1)要有振源；(2)要有传播振动的介质.【例 1】如图 3 所示，是某绳波形成过程的示意图质点1 在外力作用下沿垂直直线方向做简谐运动，带动 2、3、4 各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端.已知t= 0时，质点 1 开始向上运动，t=寸时，质点 1 到达最上方，质点 5 开始向上运动.问：rRtI千36 7 S 9 10 III21314L516I7ISI92O_ 4图 3(1)t=扌时，质点 8、12、

4、16 的运动状态(是否运动、运动方向)如何？3Tt = 时，质点 8、12、16 的运动状态如何？(3)t=T时，质点 8、12、16 的运动状态如何?3答案见解析解析 各质点在各时刻的情况如图所示.(1)由甲图可知，t=T时，质点 8 未达到波峰，正在向上振动，质点12、16 未振动.(2)由乙图可知，t = -4 时，质点 8 正在向下振动，质点 12 正在向上振动，质点 16 未振动.二、横波和纵波导学探究2011 年 3 月，日本东北部海域发生里氏 9.0 级强地震，其引发的海啸加上核泄漏事故给日本带来巨大的损失.通过视频咱们可以观察到地震发生时，地面会产生前后或左右的晃动，也会产生竖

5、直方向的振动，你知道这是为什么吗？答案 地震波有纵波和横波，不同的波引起地面的振动不同.知识深化1 .横波定义：把介质质点的振动方向跟波的传播方向垂直的波叫做横波，如绳波.(1) 在横波中，凸起的最高处叫做波峰，凹下去的最低处叫做波谷，横波是以波峰和波谷这个形式将机械振动传播出去的，这种波在传播时呈现出凸凹相间的波形.(2) 横波是物体的形状发生了变化而产生弹力作用所致，故纯粹的横波只能通过固体传播.2 .纵波定义：把介质质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫做纵波.(1)在纵波中，质点分布密集的地方叫做密部，质点分布稀疏的地方叫做疏部.纵波在传播时呈现出疏密相间的波形.在纵波的情况下

6、，物体的各部分经常受到压缩和拉长，也就是说经常在改变自己的体积.在由图丙可知,t=T时，质点 8、12 正在向下振动，质点 16 正在向上振动.4体积改变时，固体内固然要产生弹力，液体和气体也要产生弹力，所以纵波在这三种状态的介质中都能传播.【例 2 （多选）下列关于横波和纵波的说法正确的是（）A. 凸凹相间的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷B. 质点振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫横波C. 纵波的波形是疏密相间的，质点分布密集的部分叫密部，分布稀疏的地方叫疏部D. 质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫纵波答案 ACD解析 横波具有波峰和波谷， A 正确；振动

7、的方向与传播的方向垂直的波为横波，振动的方向与传播的方向在同一直线上的波为纵波，B 错误，D 正确；纵波有疏部和密部且波形是疏密相间的，C 正确.三、 波传递的是能量和信息导学探究一同学不小心把一只排球打入湖中，为使球能漂回岸边，这位同学采用不断将石头抛向湖中的方法，这位同学能否通过这种方法把排球冲上岸？这说明波传播的是什么？答案 不能.石头激起的水波向四周传播， 浮在水面上的排球随水上下起伏，不能到达河岸.这说明波传播时介质不随波迁移，传播的只是振动这种运动形式.知识深化波传播的特点1.波传播的是振动形式，而介质的质点并不随波迁移；2 .波在传递运动形式的同时，也传递能量和信息.【例 3（多

8、选）关于机械波的说法正确的是（）A. 相邻的质点要相互做功B. 纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能C. 振源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动D. 除振源外波中各质点都做受迫振动答案 ACD解析机械波是由于介质中前面的质点带动后面的质点，使振源的振动形式与振源的能量向远处传播而形成的， 前后质点间存在相互作用力，因而相互做功，故 A 正确；波传播过程中，各质点只能在各自的平衡位置附近振动，质点不随波迁移，纵波也是机械波，因此B 错；每个质点都是由振源依次带动后面的质点，每个质点都做受迫振动，每个质点的频率都与振源 频率相同，并且都“仿照”振源振动，故C、D 正确.四、 振动和波动的

9、区别【例 4 （多选）关于振动和波的关系，下列说法中正确的是（）A. 振动是波的成因，波是振动的传播B. 振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象5C. 波的传播速度就是质点振动的速度6D.波源停止振动时，波立即停止传播答案 AB解析 机械波的产生条件是有波源和介质，由于介质中的质点依次带动、由近及远地传播而形成波，所以选项 A、B 正确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质中其速度大小不变，而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化，选项C 错误；介质中一旦形成了波，介质中的质点就会将振动这种运动形式由近及远的向外传播，当波源停止振 动时，介质中已经

10、振动起来的质点还在振动，所以波将继续传播，选项D 错误.课堂要点小结机械波的产生一一后面质点滞后于前面质点质点的运动特点不随波的传播而迁移1 下列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，右方的质点比左方的质点早一些振动答案 A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，沿波的传播方向，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

11、不一致，故B、CD 均错.波源机械波的产生条件介质横波：质点的振动方向与波的传播方向互相垂直纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上机械波的传播 S振动形式能量和信息当堂达标检测机械波的分类72 .下列关于横波与纵波的说法中，正确的是（）A. 声波一定是纵波B. 水波一定是横波C. 地震波既有横波，也有纵波D. 纵波中的质点要随波迁移，横波中的质点不随波迁移答案 C解析 声波可以在空气中传播，也可以在液体和固体中传播，空气中的声波一定是纵波，而液体、固体中的声波既可能是纵波，也可能是横波，故A 错；水波既不是横波，也不是纵波,它的运动形式比较复杂，故 B 错；地震波既有横波，也有纵波，故

12、发生地震时，地面既有上 下振动，也有左右振动，C 正确；无论是横波，还是纵波，介质中的质点都不随波发生迁移，故 D 错.3.关于振动和波的关系，下列说法正确的是 ()A. 有机械波必有振动B. 有机械振动必有波C. 离波源远的质点振动较慢D. 波源停止振动时，介质中的波立即停止传播答案 A解析 机械振动在介质中向外传播就形成了机械波，所以有机械波必定有机械振动.但如果 只有振动，没有介质的传播就不会有机械波的产生.因各质点的振动都是重复波源的振动， 不论距波源远近， 振动的快慢都一样； 在波源停止振动时， 波仍将继续向外传播而不会停止.课时作业一、选择题1. 关于机械波，下列说法不正确的是 (

13、)A. 各质点都在各自的平衡位置附近振动B. 相邻质点间必有相互作用力C. 前一质点的振动带动相邻的后一质点振动，后一质点的振动必定落后于前一质点D. 各质点随波的传播而迁移答案 D解析 振源的振动使其周围质点依次振动，之所以能依次振动下去，就是依靠了相邻质点间 的相互作用力；沿波的传播方向，后一质点的振动必滞后于前一质点的振动；质点只在平衡 位置附近振动，并不随波迁移.2.有关纵波与横波，下列说法中正确的是 ()A. 对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同8B. 对于横波，质点振动方向与波的传播方向垂直C. 纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能D. 横波只能在固体中传播，纵波只能

14、在液体、气体中传播答案 B3 科学探测表明，月球表面无大气层，也没有水，更没有任何生命存在的痕迹在月球上，两名宇航员面对面讲话也无法听到，这是因为（）A. 月球太冷，声音传播太慢B. 月球上没有空气，声音无法传播C. 宇航员不适应月球，声音太轻D. 月球上太嘈杂，声音听不清楚答案 B解析 月球表面无大气层，没有传播声音的介质，所以讲话无法听到.4 波在传播过程中，下列说法正确的是（）A. 介质中的质点随波的传播而迁移B. 波源的振动能量随波传递C. 振动质点的频率随着波的传播而减小D. 波源的能量靠振动质点的迁移来传播答案 B解析 各振动质点的频率都与波源的振动频率相同.5. 一小石子落入平静

15、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. 上下振动D. 沿树叶所在的圆圈做圆周运动答案 C6图 1 是某绳波形成过程示意图，1、2、3、4为绳中的一系列等间距的质点，绳处于水 平方向.质点 1 在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4. 各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端.t= 0 时质点 1 开始竖直向上运动，质点振动周期为T经过四分之一周期，质点 5 开始运动，此时质点 1 已发生的位移为X.下列判断正确的是（）比1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 H 12 13 14 15 16 17 U 19

16、 2044图 149A.t=T时质点 5 的运动方向向下10B.t=f时质点 7 的加速度方向向上D. t=T时质点 9 向下运动答案 D7 下列关于波的应用正确的是（）A. 要使放在河中的纸船逐渐靠近河岸，可向比纸船更远处投掷石子形成水波B. 两个在水中潜泳并且靠得较近的运动员能听到对方发出的声音是声波在液体中传播的应用C. 光缆是利用机械波传递信息D.宇航员在宇宙飞船里，击打船壁只能引起机械振动，不能形成声波答案 B解析 机械波传播时，介质质点在各自平衡位置附近振动，质点本身并不随波迁移，A 错;光缆是利用光波传递信息的，故 C 错；宇航员在宇宙飞船里，击打船壁能引起机械振动，同时也能形成

17、声波，D 错，故选 B.答案 BD解析 无论波向左传播还是向右传播，回复力始终指向平衡位置，质点A的受力方向始终向下，故 B、D 正确.9 .沿绳传播的一列机械波，当波源突然停止振动时，有（）A. 绳上各质点同时停止振动，横波立即消失B. 绳上各质点同时停止振动，纵波立即消失C. 离波源较近的质点先停止振动，较远的质点稍后停止振动D. 离波源较远的质点先停止振动，较近的质点稍后停止振动答案 CC.t=乎时质点 5 运动的路程为43x8.（多选）一列横波某时刻的波形如图A的受力下列说法中正确的是（A. 如果波向右传播，则质点B. 如果波向右传播，则质点C. 如果波向左传播，则质点A受到向上的作用

18、力A受到向下的作用力A受到向上的作用力D.如果波向左传播，则质点A受到向下的作用力11解析 机械波向前传播时，各个质点都在振动，一旦波源停止振动，离波源较近的质点先停12A.若M点为波源，则M点开始振动时方向向下3B.若M点为波源，则P点已经振动了 4T3C.若N点为波源，则P点已经振动了 4TD.若N点为波源，则该时刻P点动能最大答案 C解析 若M点为波源，由题图可知，图像是经过一个周期的波形，此时M点的振动方向向上，即为开始振动时的方向或者波传到了N点时N点的振动方向，即波源开始振动时方向向上；31波传到P点要经过 4故P点已振动了 4若N点为波源，N开始振动时方向向下，波传到PT3点要经过 4，故P点已振动了 T；而此时P点在最大位移处，速度为零，动能最小.故正确选项为 C.二、非选择题止振动，离波源较远的质点后停止振动.10如图 3 所示是一列沿着绳向右传播的绳波波形，此时波刚传到 点刚开始的振动方向是（）B点，由图可判断波源AA.向左B.向右C.向D.向上答案 D解