新教材同步系列2024春高中物理第3章机械波第1节机械波的产生和传播教师用书粤教版选择性必修第一册

第一节机械波的产生和传播1．能对波动现象进行分析和推理，认识波的形成过程．2．知道机械波的产生条件，知道什么是横波、纵波．3．认识波是振动的传播，知道波在传播振动形式、能量和信息．知识点一认识机械波1．机械波的定义机械振动在媒介中的传播叫作机械波．2．波源要产生机械波，必须有一个振动源，称为波源．3．形成机械波需要两个条件机械振动的波源和传播振动的介质．知识点二机械波的传播1．产生机理波源带动相邻质点做受迫振动，该质点振动后会同样带动其相邻质点做受迫振动．2．传播特点(1)机械波既传播振动的运动形式，同时也将波源的能量传播出去．(2)在波传播的过程中，每个质点只是在平衡位置附近做上下振动，并未形成沿机械波传播方向的宏观移动．知识点三横波与纵波1．横波的定义介质质点的振动方向与波的传播方向垂直的机械波．2．纵波的定义波的传播方向和质点的振动方向在同一直线上的机械波．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)．(1)机械波传播的是介质中的质点． (×)(2)机械波传播的是质点的运动形式． (√)(3)质点的振动位置不断转换便形成波． (×)(4)波源停止振动时，波立即停止传播． (×)2．将一个小石子投向平静的湖面中心，会激起一圈圈向外传播的波纹，如果此时水面上有一片树叶，下列对树叶运动情况的叙述正确的是()A．树叶慢慢向湖心运动B．树叶慢慢向湖岸漂去C．在原位置上下振动D．沿着波纹做圆周运动C[波在传播过程中，只传递振动能量和波源所发出的信息，而各质点不随波迁移，只在各自的平衡位置附近振动，故选C．错选B的原因主要是对波的传播特点不能很好地理解．]3．下列说法正确的是()A．对于横波和纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反B．对于纵波，质点的运动方向与波的传播方向一定相同C．形成纵波的质点随波一起迁移D．空气介质只能传播纵波D[质点的振动方向与波的传播方向垂直的波是横波，质点的振动方向与波的传播方向平行的波是纵波，A错误；纵波质点的运动方向与波的传播方向有时相同，有时相反，B错误；无论横波还是纵波，质点都不随波迁移，C错误；横波不能在空气中传播，空气只能传播纵波，D正确．]艺术体操也叫韵律体操，是一种艺术性很强的女子竞赛体操项目．19世纪末20世纪初起源于欧洲．艺术体操表演项目有很多，丝带舞表演就是其中之一，如图所示是一幅丝带舞的表演图．讨论：(1)丝带上的各点有没有随波迁移？(2)运动员的手停止抖动后，丝带上的波会立即停止吗？提示：(1)没有．丝带上的各点只在竖直方向上下振动．(2)不会．当手停止抖动后，波仍向右传播．波的形成和传播1．机械波的形成波源↓以振动的形式向外传播↓机械波2．机械波的特点(1)振幅：若不计能量损失，各质点振动的振幅相同．(2)周期(频率)：各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同．(3)步调：离波源越远的质点振动越滞后．(4)运动：各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移；各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同．(5)实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也可以传递能量和信息．【典例1】(多选)如图是一条软绳，绳上选有18个质点，质点1在外力作用下首先向上振动，其余质点在相互作用力的带动下依次振动，从而形成简谐波．由波的形成及图示可知，下列说法中正确的是()A．质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的，因此每个质点均做受迫振动B．每个质点开始运动后，在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐运动C．绳子上的每一个质点开始振动时，方向都向上，振动周期都相同D．绳子上波的传播过程，也是能量的传播过程，虽然每个质点均做等幅振动，但每个质点的机械能并不守恒ACD[质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的，因此每个质点都做受迫振动，A正确；每个质点开始振动后，只在竖直方向做简谐运动，水平方向不随波迁移，B错误；绳子上每一个质点的起振方向都相同，振动周期等于波源振动周期，C正确；波的传播过程，也是能量的传播过程，虽然每个质点均做等幅振动，但每个质点的机械能并不守恒，D正确．]波动过程介质中各质点的运动特点波动过程介质中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同，其运动特点可用三句话来描述，即：(1)先振动的质点带动后振动的质点．(2)后振动的质点重复前面质点的振动．(3)后振动质点的振动状态落后于先振动的质点．概括起来就是“带动、重复、落后”．[跟进训练]1．一列简谐横波在介质内传播，若波源质点突然停止振动，则()A．所有质点立即停止振动B．已经振动的质点将继续振动，未振动的质点不可能再振动C．能量继续向远处传递D．能量立即停止传递C[当波源的振动方向与波的传播方向相互垂直时，称之为横波．当波源突然停止振动时，由于波是使质点间相互带动，并且重复，同时后一个质点比前一个质点滞后，所以离波源近的质点先停止振动，然后才是远的质点停止振动；波的能量仍在质点的振动下传播．最终所有质点将会停止振动，但靠近波源先停止，远离波源后停止振动，故A、D错误，C正确；已经振动的质点继续振动，尚未振动的质点，将在波的能量传播后，会停止振动，故B错误．]横波和纵波横波和纵波的比较种类横波纵波概念在波动中，质点的振动方向和波的传播方向相互垂直在波动中，质点的振动方向和波的传播方向在一条直线上介质只能在固体介质中传播在固体、液体和气体介质中均能传播特征在波动中交替、间隔出现波峰和波谷在波动中交替、间隔出现密部和疏部【典例2】关于横波和纵波，下列说法正确的是()A．振源上下振动形成的波是横波B．振源水平振动形成的波是纵波C．波沿水平方向传播，质点上下振动，这类波是横波D．质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波C[根据纵波与横波的定义知，质点振动方向与波的传播方向垂直的波是横波，质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波是纵波，并不是上下振动与水平振动的问题，所以A、B项错误，C正确；对于D，波沿水平方向传播、质点水平方向振动不足以说明质点振动方向与波的传播方向在同一直线上，则D项错误。故选C。][跟进训练]2．区分横波和纵波的依据是()A．质点沿水平方向还是沿竖直方向振动B．波沿水平方向还是沿竖直方向传播C．质点的振动方向和波的传播方向是相互垂直还是在一条直线上D．波传播距离的远近C[横波与纵波分类的依据是质点振动方向和波传播方向的关系，若两者互相垂直，为横波，若两者在一条直线上，为纵波，故答案为C。]1．关于机械波，下列说法正确的是()A．波的传播过程也是能量的传播过程B．在波的传播过程中，介质和运动形式一起传播C．在波的传播过程中，所有振动质点都在做简谐运动D．机械波在真空中也能传播A[机械波在传播振动形式的过程中，同时将能量由近及远传递，但介质不随波传播，故A正确，B错误；在机械波形成的过程中，介质中各质点只在各自的平衡位置附近做振动，并不一定是简谐运动，故C错误；机械波不能在真空中传播，故D错误．故选A．]2．(多选)关于机械波和机械振动，下列说法中正确的是()A．机械振动就是机械波，机械波就是机械振动B．有机械波，则一定有机械振动C．机械波就是质点在介质中的运动路径D．在波传播方向上各个质点都有相同的振动频率和振幅BD[机械振动在介质中传播，形成了机械波，A错误；机械波的形成有两个条件，一是要有波源，二是要有介质，所以，有机械波一定有机械振动，B正确；在波的形成和传播过程中，各质点不随波迁移，C错误；离波源较远的质点依靠前面质点的带动，所以频率、振幅相同，D正确．故选B、D．]3．(2022·黑龙江哈尔滨三中高二期末)关于振动和波，下列说法正确的是()A．有机械波必有振动B．纵波中，质点的振动方向与波的传播方向垂直C．纵波中，波水平向右传播，各个质点一定上下振动D．波源停止振动时，介质中的波动立即停止A[产生机械波的条件是有振动的波源和传播机械波的介质，故有机械波必有振动，A正确；纵波中，质点的振动方向与波的传播方向平行，B、C错误；波源停止振动时，介质中的波仍继续向远处传播直到振动的能量完全损失为止，D错误．]4．关于机械波，下列说法正确的是()A．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向B．机械波可以在真空中传播C．任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长D．振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长D[在横波中质点振动的方向垂直于波传播的方向，在纵波中，质点的振动方向与波传播方向平行，A错误；机械波只能借助于介质传播，不可以在真空中传播，B错误；波在传播过程中，质点不随波迁移，C错误；振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长，D正确．]5．关于横波与纵波，下列说法正确的是()A．纵波的传播方向与质点的振动方向相同，且做变速运动B．横波可以在气体、液体、固体中传播，而纵波只能在固体中传播C．横波一定是水平传播的，纵波一定是竖直传播的D．横波在传播过程中有波峰和波谷，纵波在传播过程中有疏部和密部D[纵波的传播方向与质点的振动方向平行，质点做变速运动，纵波在同一种均匀介质中做匀速运动，故A错误；横波只能在固体中传播，纵波能在气体、液体、固体中传播，B错误；横波和纵波都能既在水平方向上传播，也能在竖直方向上传播，C错误；横波在传播过程中有波峰和波谷，纵波在传播过程中有疏部和密部，D正确．]回顾本节内容，自主完成以下问题：1．要形成机械波需要什么条件？提示：波源和介质．2．各质点的振动是自由振动还是受迫振动？提示：受迫振动．3．横波与纵波的区别？提示：横波的传播方向与质点的振动方向垂直，纵波的传播方向与质点的振动方向在一条直线上．课时分层作业(八)机械波的产生和传播考点一波的形成和传播1．(多选)关于机械波的形成，下列说法正确的是()A．物体做机械振动，一定产生机械波B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间上落后一步C．参与振动的质点的振动频率都相同D．机械波是介质随波迁移BC[若只有物体振动，而周围没有传播这种振动的介质，振动不可能由近及远传播出去形成机械波，A错误；机械波中各振动质点都在重复波源的振动，振动频率都等于波源的频率，只是离波源越远，振动步调越落后，B、C正确；机械波中介质各质点只在自己平衡位置附近振动，不随波迁移，离波源较远的质点振动的能量是通过离波源近的各质点的传递从波源获得的，D错误．]2．以下对机械波的认识正确的是()A．形成机械波一定要有波源和介质B．波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A[波源和介质是形成机械波的两个必不可少的条件，故A正确；简谐运动形成的波在介质中传播时，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错误．]3．(多选)关于机械波，下列说法正确的是()A．介质中各相邻质点间必有相互作用力B．前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动不一定落后于前一质点的振动C．波传播的速度方向和质点振动的速度方向相同D．波除了传递能量和振动形式外，还可以传递信息AD[波在传播过程中，由于介质中各相邻质点之间的相互作用，离波源较近的质点带动离波源较远的质点振动，后面质点就重复并落后于前面质点的振动，故A正确，B错误；波的传播速度与质点的振动速度不是一回事，在横波中，两者方向相互垂直，而在纵波中，两者方向在同一条直线上，故C错误；除了传递能量，波传播的还有振动形式，而振动形式本身就是一种信息，如果制成各种不同的信息附加于这种振动形式上，波传播的同时就传递了信息，故D正确．]4．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．光缆利用机械波传播信息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B[机械波在介质中传播的过程中，质点只是在各自的平衡位置附近振动，介质本身并不迁移，故A错；光缆是利用光传播信息的，故C错；固体也能传播机械波，故D错；声波可以在水中传播，且比在空气中的传播速度快，故B正确．]考点二横波和纵波5．下列关于横波、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．沿横向传播的波叫横波，沿纵向传播的波叫纵波D．沿横向传播的波叫纵波，沿纵向传播的波叫横波A[质点的振动方向与波的传播方向垂直的波为横波，质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波为纵波，B、C、D错误；横波具有波峰和波谷，A正确．]6．如图是一列沿着绳向右传播的绳波波形，此时波刚传到B点，由图可判断波源A点开始的振动方向是()A．向左B．向右C．向下