人教版(新教材)高中物理选择性必修1学案1：3 1 波的形成

人教版（新教材）高中物理选择性必修第一册PAGEPAGE1第1节波的形成学习目标理解波的形成过程及质点的振动特点理解波的传播过程的特点知道横波和纵波的异同，机械波的一般特点新知预习1.机械波的产生（1）定义：机械振动在_________过程，叫机械波.（2）产生过程：沿波的传播方向上各质点的振动都受它前一个质点的带动，而做_______振动，对简谐波而言各质点振动的_________和_________都相同，各质点只在自己的________附近振动，并不“随波逐流”，波只是传播_________和振动能量.2.波的传播波不但传递___________，而且可以传递___________.3.纵波与横波（1）横波是参与振动的质点的振动方向与波的传播方向___________的波.在横波中，凸起的最高处叫___________，凹下的最低处叫___________.（2）纵波是质点的振动方向与波的传播方向____________的波.在纵波中，质点紧缩的最密处叫___________，最稀疏的地方叫___________.典题·热题知识点一机械波的形成和传播例1关于机械波的形成和传播，下列说法中正确的是()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，只是时间落后一步C.参与振动的质点群有相同的频率D.机械波是质点随波迁移，也是振动能量的传递方法归纳本题考查机械波的产生及其传播特点.机械波是由于机械振动在介质中的传播形成机械波，机械波在传播中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同；离波源越远，质点的振动越滞后，但各质点的起振方向与波源起振方向相同；波传播的是振动形式，而各介质的质点并不随波迁移；波在传播振动形式的同时，也在传播能量和信息.例2图12-1-3所示为波源开始振动后经过一个周期的波形图，设介质中质点振动周期为T，下列说法中正确的是()图12-1-3A.若M点为波源，则M点开始振动时方向向下B.若M点为波源，则P点已经振动了TC.若N点为波源，则P点已经振动TD.若N点为波源，则该时刻P质点动能最大方法归纳当波源确定后便可确定波传播的方向，由于介质中各质点从波源开始依次运动，即越靠近波源的质点运动的时间越长.另外,任何一个质点的起振方向都与波源的起振方向相同.知识点二横波和纵波例3关于横波和纵波，下列说法正确的是()A.质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波B.质点振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫纵波C.横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部D.地震波是横波，声波是纵波知识点三机械波例4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，右方的质点比左方的质点早一些振动误区警示波动与振动是两个不同的概念，一些同学往往认为：振动就是波动，我们知道在波的传播过程中，一定有质点的振动，但质点振动，不一定能够形成波动，波动是许多质点振动而形成的，振动则是单个质点的运动.知识点四振动和波的关系例5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周期长D.波源停振时，介质中的波动立即停止误区警示很多同学会认为“波源停振时，介质中的波动立即停止”，错误的主要原因是不能明确波的形成条件及传播特点.问题·探究思维发散探究问题波的传播方向和质点运动方向关系如何判断？探究过程：已知质点运动方向判断波的传播方向或与之相反的问题，判断的基本规律是横波的形成与传播的特点，常用方法有：方法一：上下坡法沿波的传播方向看，“上坡”的点向下运动，“下坡”的点向上运动，简称“上坡下、下坡上”（如图12-1-4甲所示）.方法二：同侧法在波的图象上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点运动方向，并设想在同一点沿水平方向画个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧（如图1214乙所示）.方法三：头头（尾尾）相对法在波形图的波峰（或波谷）上画出一个箭头表示波的传播方向，并在波峰（或波谷）两边波形上分别画出两个箭头表示质点运动方向，那么这三个箭头总是头头相对，尾尾相对（如图12-1-4丙所示）.方法四：平移法将原波形（实线）沿波的传播方向平移后（虚线），则从原波形中平衡位置沿y轴指向虚线最大位移处的方向，表示原波形中质点的运动方向（如图12-1-4丁所示）.甲乙丙丁图12-1-4自主广场我夯基我达标1.简谐横波某时刻的波形图如图12-1-5所示，由此图可知（)图12-1-5A.若质点a向下运动，则波是从左向右传播的B.若质点b向上运动，则波是从左向右传播的C.若波从右向左传播，则质点c向下运动D.若波从左向右传播，则质点d向上运动2.一简谐横波在x轴上传播，在某时刻的波形如图12-1-6所示.已知此时质点F的运动方向向下，则（)图12-1-6A.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先回到平衡位置D.质点E的振幅为零3.一列简谐横波沿绳传播，振幅为0.2m，传播速度为1m/s，频率为0.5Hz.在t0时刻，质点a正好经过平衡位置，沿着波的传播方向（)A.在t0时刻，距a点2m处的质点离开其平衡位置的距离为0.2mB.在（t0+1s）时刻，距a点1.5m处的质点离开其平衡位置的距离为0.2mC.在（t0+2s）时刻，距a点1m处的质点离开其平衡位置的距离为0.2mD.在（t0+3s）时刻，距a点0.5m处的质点离开其平衡位置的距离为0.2m4.如图12-1-7所示是一列简谐横波某时刻的波形图，图中P点为介质中的一质点，此时刻恰好过平衡位置，已知其振动周期T=0.4s.求至少过多长时间P质点到达波峰？图12-1-7我综合我发展5.一列简谐横波向右传播，波速为v，沿波传播方向上有相距为L的P、Q两质点，如图12-1-8，某时刻P、Q两质点都处于平衡位置，且P、Q间仅有一个波峰，经过时间t，Q质点第一次运动到波谷.则t的可能值有（)图12-1-8A.1个B.2个C.3个D.4个6.如图12-1-9所示，S点为振动源，其频率为100Hz，所产生的横波向右传播，波速为80m/s,P、Q是波传播途径中的两点，已知SP=4.2m，SQ=5.4m.当S通过平衡位置向上运动时，则（)图12-1-9A.P在波谷，Q在波峰B.P在波峰，Q在波谷C.P、Q都在波峰D.P通过平衡位置向上运动，Q通过平衡位置向下运动7.已知平面简谐横波在x轴上传播，原点O的振动图线如图12-1-10甲所示，此时刻的波形图线如图12-1-10乙所示.图12-1-10在t′=t+0.5s时刻的波形图可能是图12-1-11中的（)图12-1-118.1999年9月台湾南投地区发生了里氏7.4级大地震，已知地震中的纵波和横波在地表附近的传播速度为9.1km/s和3.7km/s，在某地观测站中，记录了南投地震的纵波和横波到达该地的时间差5.4s.（1）求这个观测站距南投的距离.（2）观测站首先观察到的是上下振动还是左右晃动？

〖答案〗典题·热题例1〖解析〗机械波的形成必须具备的两个条件：振源和介质，只有物体做机械振动，而其周围没有传播这种振动的介质，远处的质点不可能振动起来形成机械波，故A选项错误；任何一个振动的质点都是一个波源而带动它周围的质点振动，将振动传播开来，所以后一质点总是落后，故选项B、C正确，形成机械波的各个质点，只有在平衡位置附近往复运动，并没有随波迁移，离振源远的质点振动的能量，是通过各质点的传递从振源获得，故选项D错误.〖答案〗BC例2〖解析〗若M点为波源，相当于其他点追随M点振动，又因为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根据波传到了N点，此时N点振动方向向上，即波源的开始振动方向向上，而传到P点要经过T，因而P点已振动T，若N点为波源，N开始振动方向向下，传到P点经，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，〖答案〗为C选项.〖答案〗C例3〖解析〗根据横波和纵波的定义知，A、B、C三项正确，声波是一种纵波，但地震波中既有横波又有纵波，D选项错误.〖答案〗ABC例4〖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选项正确.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三项都错.〖答案〗A例5〖解析〗一个质点的振动会带动邻近质点的振动，使振动这种运动形式向外传播出去而形成机械波，但在缺少介质的情况下，波动现象就无法发生，故A选项对,B选项错.波动形成以后，各质点的振动都先后重复波源的振动，故各质点的振动周期是一样的，C错，大量质点的振动所形成的波动不会因波源的停振而立即消失，因为能量不会无缘无故地消失，故D选项错.〖答案〗A自主广场我夯基我达标1.思路〖解析〗解决此题时，要判断波的传播方向，或质点振动方向，沿着波的传播方向看去，图象“上坡”段的质点均向下振动，而“下坡”段质点均向上振动.若波从左向右传播，a、b处于下坡，向上振动，故A错，B对.c、d处于上坡，应向下振动，D错.若波从右向左传播，c、d处于下坡，向上振动，C错.〖答案〗B2.思路〖解析〗F向下运动时，波从右向左传播，F与D在同一侧，即D也向下运动，即A、B对.又D向下运动带动C向下运动，C与B不在同一侧，即B向上运动，C将比B先回到平衡位置；振幅指质点偏离平衡位置的最大位移，所以E点的振幅不为零，故C、D错.〖答案〗AB3.思路〖解析〗λ==m=2m，T==2s，在t0时刻距a点2m处质点，恰好为一个波长，该点的振动状态与a完全相同，也应该在平衡位置，故选项A错.在（t0+1s）时刻，因为T=2s，过了半个周期，a点仍在平衡位置，离a点为1.5m的质点是距a点1.5λ，其质点在离开平衡位置0.2m，选项B正确.在（t0+2s）时刻是经过了一个周期，在距离a点1m即半波长的质点在平衡位置，选项C错.在（t0+3s）时刻是经过了一个半周期，a点仍在平衡位置，距a点0.5m，即波长的质点离开平衡位置的距离为振幅0.2m，选项D正确.〖答案〗BD4.思路〖解析〗题中已知条件没有给出P质点此刻过平衡位置的振动方向，也没有给定波的传播方向，不妨假定P质点此时正向上振动，波向右传播，则至少需要1/4个周期的时间.〖答案〗我综合我发展5.思路〖解析〗由题中条件可知，P、Q间的波形有如下图所示四种已知波向右传播，对图甲Q质点第1次运动到波谷时间t1=，对图乙Q质点第一次运动到波谷时间t2=，对图丙Q质点第一次运动到波谷时间t3=，对图丁Q质点第一次运动到波谷时间t4=〖答案〗D6.思路〖解析〗振源振动的频率即为波传播的频率，因此由波速公式v=fλ得λ=m=0.8m，P点距S为=5λ，而S通过平衡位置向上运动时，距S右侧λ处的质点在波谷，因此在相距5个波长的质点P也在波谷.