高中物理 12.1 波的形成和傳播 新人教選修34

..........一、波的形成及特點.1.機械波的形成.2.波的特點(1)振幅:像繩波這種一維(只在某個方向上傳播)機械波,若不計能量損失,各質點的振幅相同.(2)周期:各質點振動的周期均與波源的振動周期相同.(3)步調:離波源越遠,質點振動越滯后.(4)立場:各質點只在各自的平衡位置振動,并不隨波遷移.(5)機械波向前傳播的是振動這種運動形式,同時也傳遞能量和信息..(1)波源和介質是形成機械波的必需條件，二者缺一不可.有振動不一定有機械波，有機械波一定有振動.(2)機械波在介質中傳播時，介質中的各點不隨波向前遷移，只在各自平衡位置附近做往復振動..【典例1】如圖所示,是某繩波形成過程的示意圖.質點1在外力作用下沿垂直直線方向做簡諧運動,帶動2、3、4…各個質點依次上下振動,把振動從繩的左端傳到右端.已知t=0時,質點1開始向上運動,t=時,1到達最上方,5開始向上運動.問:.(1)t=時,質點8、12、16的運動狀態(tài)(是否運動、運動方向)如何?(2)t=時,質點8、12、16的運動狀態(tài)如何?【解題指導】(1)波的形成和傳播過程中，前一質點帶動后一質點振動，后一質點重復前一質點的振動規(guī)律.(2)各質點的振動規(guī)律相同，只是振動的先后不同..【標準解答】各質點在各時刻的情況.如圖所示.(1)由甲圖可知,t=時,質點8未達到波峰,正在向上振動,質點12、16未振動.(2)由乙圖可知,t=時,質點8正在向下振動,質點12向上振動,質點16未振動..【規(guī)律方法】波動過程中介質中各質點的運動特點波動過程中介質中各質點的振動周期都與波源的振動周期相同,其運動特點可用三句話來描述,即先振動的質點帶動后振動的質點;后振動的質點重復前面質點的振動;后面振動質點的振動狀態(tài)落后于先振動的質點.概括起來就是“帶動、重復、落后”.

.【互動探究】t=T時,質點8、12、16的運動狀態(tài)如何?【解析】由圖可知,t=T時,質點8、12正在向下振動,質點16向上振動..【變式備選】關于機械波的形成，下列說法中正確的是()A.物體做機械振動，一定產(chǎn)生機械波B.后振動的質點總是跟著先振動的質點重復振動，只是時間落后一步C.參與振動的質點都有相同的頻率D.機械波是質點隨波遷移，也是振動能量的傳遞.【解析】選B、C.機械波的形成必須具備的兩個條件：振源和介質.只有物體做機械振動，而其周圍沒有傳播這種振動的介質，遠處的質點不可能振動起來形成機械波，故A錯誤.任何一個振動的質點都是一個波源，從而帶動它周圍的質點振動，將振動傳播開來，所以后一質點總是落后，故B、C正確.形成機械波的各個質點，只是在平衡位置附近往復運動，并沒有隨波遷移，但離振源遠處的質點振動的能量，卻是通過各質點的傳遞從振源獲得的，故D錯誤..二、橫波和縱波的區(qū)別..(1)繩波和聲波分別是典型的橫波和縱波，水波是比較復雜的機械波，不是橫波.(2)在縱波中各質點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上，而不是方向相同..【典例2】下列關于橫波、縱波的說法正確的是()A.凸凹相間的波叫橫波，凸起的最高處叫波峰，凹下的最低處叫波谷B.質點振動方向和波的傳播方向在同一直線上的波叫橫波C.縱波的波形是疏密相間的，質點分布最密的部分叫密部，分布最疏的地方叫疏部D.質點的振動方向和波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波.【解題指導】(1)明確橫波和縱波各自的特點；(2)深刻理解質點振動方向與波的傳播方向的關系.在橫波中二者“相互垂直”的含義，在縱波中二者“在同一直線上”的含義..【標準解答】選A、C、D.橫波具有波峰和波谷，A正確；振動的方向與傳播的方向垂直的波為橫波，振動的方向與傳播的方向在同一直線上的波為縱波，B錯誤，D正確；縱波有疏部和密部，C正確；故選項A、C、D正確..【變式訓練】區(qū)分橫波和縱波的依據(jù)是()A.質點沿水平方向還是沿豎直方向振動B.波沿水平方向還是沿豎直方向傳播C.質點的振動方向和波的傳播方向是相互垂直還是在一條直線上D.波傳播距離的遠近.【解析】選C.本題考查的是橫波與縱波的分類標準，初學者受教材中事例(如繩波，彈簧縱波)的影響，容易認為橫波中質點振動方向在豎直方向上，縱波中質點振動方向在水平方向上.如果取一根彈簧豎直放置，下端固定，手持上端上下振動，就可以形成一列縱波向下傳播，此時介質質點在豎直方向上振動.橫波與縱波在教材中惟一一個分類的標準是看質點振動方向和波傳播方向的關系，若互相垂直，為橫波，若在一條直線上，為縱波，因此只有選項C正確..三、振動和波動的比較..(1)振動是波的起因，波是振動的傳播；(2)振動是單個質點在其平衡位置附近做往復運動的“個體行為”；波動則是大量彼此相連的質點將波源的振動在空間傳播的“群體行為”..【典例3】關于振動和波的關系，下列說法中正確的是()A.振動是波的成因，波是振動的傳播B.振動是單個質點呈現(xiàn)的運動現(xiàn)象，波是許多質點聯(lián)合起來呈現(xiàn)的運動現(xiàn)象C.波的傳播速度就是質點振動的速度D.波源停止振動時，波立即停止傳播【解題指導】(1)明確波動和振動的區(qū)別和聯(lián)系；(2)利用振動和波動的特點進行分析..【標準解答】選A、B.機械波的產(chǎn)生條件是有波源和介質，由于介質中的質點依次帶動由近及遠傳播而形成波，所以選項A、B正確；波的傳播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均勻介質中其速度大小不變；而質點振動的速度和方向都隨時間周期性地發(fā)生變化，選項C錯誤；介質中一旦形成了波，介質中的質點就會將振動這種運動形式由近及遠的向外傳播，當波源停止振動時，介質中已經(jīng)振動起來的質點還在振動，所以波將繼續(xù)傳播，選項D錯誤..【變式訓練】關于振動和波的關系，下列說法正確的是()A.有機械波必有機械振動B.有機械振動必有機械波C.離波源遠的質點振動得慢D.波源停振時，介質中的波立即停止.【解析】選A.一個質點的振動會帶動鄰近質點的振動，使振動這種運動形式向外傳播出去而形成機械波，在缺少介質的情況下，波動現(xiàn)象無法發(fā)生，故A對B錯.波動形成以后，各質點的振動都先后重復波源的振動，故各質點的振動周期是一樣的，即離波源遠的質點振動快慢與離波源近的質點以及波源質點振動的快慢相同，C錯.大量質點的振動所形成的波動不會因波源的停振而立即停止，因為能量不會無緣無故地立刻消失，故D錯..【典例】科學探測表明，月球表面無大氣層，也沒有水，更沒有任何生命存在的痕跡.在月球上，兩宇航員面對面講話也無法聽到，這是因為()A.月球太冷，聲音傳播太慢B.月球上沒有空氣，聲音無法傳播C.宇航員不適應月球，聲音太輕D.月球上太嘈雜，聲音聽不清楚.【解題指導】(1)知道機械波的形成條件是波源的振動和介質，二者缺一不可.(2)應明確聲音是機械波.【標準解答】選B.兩宇航員面對面講話卻無法聽到，說明聲波有振源卻傳播不出去，即缺乏聲波傳播的另一條件介質，故B選項正確.

.一、選擇題1.機械波傳播的是()A.介質中的質點B.質點的運動形式C.能量D.信息【解析】選B、C、D.機械波是振動在介質中向外傳播，質點不隨波的傳播而遷移，只是向外傳播信息和能量，故選項B、C、D正確..2.關于振動和波的關系，下列說法正確的是()A.如果波源停止振動，在介質中傳播的波也立即停止B.發(fā)聲體在振動時，一定會產(chǎn)生聲波C.波動的過程是介質質點由近及遠的傳播過程D.波動的過程是質點的振動形式及能量由近及遠的傳播過程【解析】選D.波源停止振動，介質中的質點仍然在振動，所以波仍繼續(xù)傳播，選項A錯誤；產(chǎn)生波的條件必須有介質，選項B錯誤；在振動過程中質點不隨波的傳播而遷移，只是向外傳播信息和能量，選項C錯誤，選項D正確..3.如圖是一列沿著繩向右傳播的繩波波形，此時波剛傳到B點，由圖可判斷波源A點開始的振動方向是()A.向左B.向右C.向下D.向上【解析】選D.由于波剛剛傳到B點，所以B點此時的振動方向就是波源的起振方向，由圖根據(jù)波的傳播與質點振動的關系可以知道，B質點此時正向上振動，所以波源A質點剛開始的振動方向向上，選項D正確..4.(2011·龍巖高二檢測)下列關于橫波與縱波的說法中,正確的是()A.聲波一定是縱波B.水波一定是橫波C.地震波既有橫波,也有縱波D.縱波中的質點要隨波遷移,橫波中的質點不隨波遷移.【解析】選C.聲波可以在空氣中傳播,也可以在液體和固體中傳播,空氣中的聲波一定是縱波,而液體、固體中的聲波既可能是縱波,也可能是橫波,故A錯;水波既不是橫波,也不是縱波,它的運動形式比較復雜,故B錯;地震波既有橫波,也有縱波,故發(fā)生地震時,地面既有上下振動,也有左右振動,C正確;無論是橫波,還是縱波,介質中的質點都不隨波發(fā)生遷移,故D錯..5.在平靜的湖面上漂著一塊小木條，現(xiàn)向湖中央扔一石子，圓形波紋一圈圈的向外傳播，當波傳播到小木條處時，小木條將()A.隨波紋漂向湖岸B.不動C.向波源處漂動D.在原來位置上下振動【解析】選D.介質中有機械波傳播時，介質本身并不隨波一起傳播，介質質點只在自己的平衡位置附近振動，向外傳播的只是振動形式和能量，生活中的水面上的一些漂浮物會沿波向外移動，是因為外界另外一些因素的干擾，如風的吹動等，故D正確..6.一列機械波由波源向周圍傳播開去，則()A.介質中各質點由近及遠地傳播開去B.波源的振動形式由近及遠地傳播開去C.介質中各質點只是振動而沒有遷移D.介質中各質點振動的能量由近及遠地傳播開去【解析】選B、C、D.機械波向外傳播，傳播出去的是振動的形式、攜帶出去的是能量和信息，質點不隨波的傳播而遷移，故選項B、C、D正確..7.在敲響古剎里的大鐘時,有的同學發(fā)現(xiàn),停止對大鐘的撞擊后,大鐘仍“余音未絕”,分析其原因是()A.大鐘的回聲B.大鐘在繼續(xù)振動C.人的聽覺發(fā)生“暫留”的緣故D.大鐘雖停止振動,但空氣仍在振動【解析】選B.停止對大鐘的撞擊后,大鐘的振動不會立即停止,振動的能量不會憑空消失,它會再振動一段時間然后因為阻尼而停止,因此還會在空氣中形成聲波,這就是余音未絕的原因,所以選項B正確..8.一列橫波在某時刻的波形圖象如圖所示，此時質點F的運動方向向下，則下列說法正確的是()A.波水平向右傳播B.質點H與質點F的運動方向相同C.質點C比質點B先回到平衡位置D.此時刻質點C的加速度為零.【解析】選C.由于質點F要追隨和它鄰近的并且離波源稍近的質點運動，又知道質點F的運動方向是向下的，則與它鄰近的離波源稍近的質點的位置應在它的下方，對照圖象可以判定出波源在質點F的右方，故波是向左傳播的，所以選項A是錯誤的.與質點H鄰近的并且離波源稍近的質點I的位置在質點H的上方，則質點H的運動方向是向上的，所以選項B也是錯誤的.用同樣的方法可以判斷出質點C要向下運動直接回到平衡位置，而質點B則先向上運動到達最大位移處后再返回平衡位置，這樣質點C要比質點B先回到平衡位置，故選項C是正確的.質點C此時處在最大位移處，其加速度最大，所以選項D是錯誤的.

.二、非選擇題9.2011年3月11日,日本福島發(fā)生了里氏9.0級大地震，已知地震中的縱波和橫波在地表附近的傳播速度分別是9.1km/s和3.7km/s，在某地的觀測站中，記錄了縱波和橫波到達該地的時間差為5.4s.(1)求這個觀測站距震中的距離.(2)觀測站首先觀察到的是上下振動還是左右搖晃？.【解析】根據(jù)縱、橫波傳到觀測站的時間差，=5.4s,求出s=33.67km,先傳到的是縱波，所以是左右晃動.答案：(1)33.67km(2)先傳到的是縱波，所以是左右搖晃.10.圖a中有一條均勻的繩,1、2、3、4、…是繩上一系列等間隔的點.現(xiàn)有一列簡諧橫波沿此繩傳播.某時刻,繩上9、10、11、12四點的位置和運動方向如圖b所示(其他點的運動情況未畫出),其中點12的位移為零,向上運動,點9的位移達到最大值.試在圖c中畫出再經(jīng)過周期時點3、4、5、6的位置和速度方向,其他點不必畫.(圖c的橫、縱坐標與圖a、b完全相同)..【解析】如圖所示.根據(jù)橫波的形成原理,由題中給出9、10、11、12四點的位置和運動方向,可畫出其他各點此時的運動方向,即可找到再過T各個質點的位置和運動方向,如圖中虛線所示..【方法技巧】質點振動方向的判定方法在波的傳播過程中,判定質點振動方向的方法有很多,但深刻理解波的產(chǎn)生和傳播過程是解決此類問題的關鍵,具體要點是:1.形成機械波的各質點都做受迫振動,必須受到周圍質點對它的作用,必具有相同的振動頻率——振源振動頻率.2.振源的振動使其周圍質點依次振動,之所以能依次振動下去,就依靠了相鄰質點間的相互作用力;沿波的傳播方向,后一質點的振動必滯后于前一質點的振動;質點只在平衡位置附近振動,并不隨波遷移.明確波的形成條件及傳播特點是解答波動問題的基礎..3.要確定波的傳播過程中某質點的振動方向,關鍵是理解清楚波的形成原因,掌握波的傳播過程.從波的形成原因入手,利用“帶動看齊”法是判斷質點振動方向的有效方法之一..Thankyou!..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:23:41PM11、以我獨沈久，愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢，相悲各問年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動出成果，工作出財富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:23:41PM11、成功就是日復一日那一點點小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、楊柳散和