物理人教版选修3-4学案第十二章第1节波的形成和传播-1

1．波的形成和传播1．知道直线上波的形成过程。2．知道什么是横波、波峰和波谷。3．知道什么是纵波、密部和疏部。4．理解什么是机械波，确认波是传播振动形式和传递能量的一种方式。地震波既有横波，也有纵波。当地时间2011年3月11日日本本洲岛发生9级大地震，伤亡惨重。你能想象在这次地震中，位于震源正上方的建筑物，在纵波和横波分别传来时的振动情况吗？为什么？提示：地震波是地震发生时由震源地方的岩石破裂产生的弹性波，它可在地球内部和地球表面传播。地震时，同时从震源发出两种类型的地震波：纵波、横波。纵波速度比横波速度大，所以地震时，人们先感到上下颠，然后水平晃。横波的振动很强烈，它是引起建筑物破坏的主要原因。1．波的形成与传播(1)波的形成：当手握绳端上下振动时，绳端________相邻质点，使它也上下振动。这个质点又________更远一些的质点……绳子上的质点都很快________起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动。(2)波的传播：绳端这种上下振动的状态沿绳子传出去。因此说波传播的是____这种运动形式。2．横波和纵波(1)横波：质点的振动方向和波的传播方向相互______的波。①波峰：在横波中，凸起的______叫做波峰。②波谷：凹下的______叫做波谷。(2)纵波：质点的振动方向和波的传播方向在____直线上的波。①密部：在纵波中，质点分布最密的位置。②疏部：质点分布最疏的位置。3．机械波(1)________振动在________中的传播，形成了机械波。波借以传播的物质叫做________。(2)介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，因此说它传播的只是________这种运动形式。思考：固体、液体、气体都能传播纵波和横波吗？(3)介质中本来静止的质点，随波的传来而发生振动，可见波是传递____的一种方式。(4)波不但能传递能量，而且可以传递信息。答案：1．(1)带动带动振动(2)振动2．(1)垂直最高处最低处(2)同一3．(1)机械介质介质(2)振动思考提示：气体、液体、固体都能传播纵波，但气体不能传播横波。因为气体不能发生剪切形变，无法传播横波。(3)能量一、机械波都有哪些特点？1．机械波的形成过程实际上是离波源较近的前面的质点的振动带动着离波源较远的后面的质点的振动，后面质点的振动重复着前面质点的振动，并且后面质点的振动总是滞后于前面质点的振动。可以归纳为三个词，即：带动、重复、滞后。2．机械波传播的是振动形式、能量和信息，介质中各质点本身并不随波的传播而迁移，而是在自己的平衡位置附近振动。3．由于波的形成实际上是从波源开始依次带动介质中的各个质点参与振动，所以各个质点都在做受迫振动。因此各质点振动的周期(频率)与波源的周期(频率)相同。4．在不考虑能量损失时，各质点振动的振幅相同；各质点刚开始振动的方向(起振方向)，都与波源开始振动的方向相同。振动质点只是在自己的平衡位置附近振动，并没有随波向外迁移，也就是没有“随波逐流”。二、“带动看齐”法分析质点的振动方向在波的传播中，靠近波源的质点带动后面的质点运动，离波源远的质点追随离波源近的质点。用“带动看齐”的思路可分析各个质点的振动方向。方法：在质点P靠近波源一方附近的图象上另找一点P′，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动，如图所示。三、波动和振动的区别与联系1．区别(1)研究对象不同——振动是单个质点在平衡位置附近的往复运动，是单个质点的“个体行为”；波动是振动在介质中的传播，是介质中彼此相连的大量质点将波源的振动传播的“群体行为”。(2)力的来源不同——产生振动的回复力，可以由作用在物体上的各种性质的力提供；而引起波动的力，则总是联系介质中各质点的弹力。(3)运动性质不同——振动是质点的变加速运动；而波动是匀速直线运动，传播距离与时间成正比。2．联系(1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动。(2)波动的性质、频率和振幅与振源相同。振动是从个体的角度分析组成介质的无数质点的运动形式，而这种振动形式的传播使得各质点依次振动，产生位移不同的情形，从而使我们看到了诸多个体所形成的群体行为，即机械波。类型一机械波的形成【例1】如图所示为沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点间距离相等，其中O为波源。设波源的振动周期为T，自波源通过平衡位置竖直向下振动时开始计时，经过eq\f(T,4)，质点1开始起振，则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法中正确的是()。A．介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，但图中质点9起振最晚B．图中所有质点的起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的C．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间总是比质点7通过相同位置时落后eq\f(T,4)D．只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，但如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动解析：据波的传播特点知，波传播过程中各质点的振动总是重复波源的振动，所以起振方向相同，都是竖直向下，但从时间上来说，起振依次落后eq\f(T,4)的时间，所以选项A、C正确，B错误。由题意知，质点9比质点1应晚起振两个周期，所以当所有质点都起振后，质点1与质点9步调完全一致，所以选项D正确。答案：ACD题后反思：理解波的形成和传播，介质中的每个质点都是重复振源的运动，只是滞后了。类型二振动和波的关系【例2】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C．波的传播速度就是质点振动的速度D．波源停止振动时，波立即停止传播解析：机械波的产生条件是有波源和介质。介质中的质点被波源由近及远依次带动传播而形成波，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，所以选项C错误。波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播，即使波源停止振动，波也继续向前传播，所以选项D错误。答案：AB题后反思：波形成的两个条件是波源和介质，但如果波源停止振动，波还可以继续向前传播，即波可以离开振源独立向外传播，而不是波源停止振动，波立即消失。1关于机械波，下列说法中正确的是()。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．各质点也随波的传播而迁移2关于机械波和机械振动的关系，下列说法中正确的是()。A．有机械振动就有机械波B．有机械波就一定有机械振动C．机械波中各质点的振动频率相同D．机械波在传播过程中介质中的各质点是同时开始振动的3关于机械波的下列说法中，错误的是()。A．波的产生需要有波源和介质B．波动过程是能量由近及远向外传播的过程C．声波是横波，绳波是纵波D．地震波中既有横波，也有纵波4区分横波与纵波的依据是()。A．沿水平