高中物理 《波的形成和描述》素材 鲁科版选修3-4

波的形成和描述 素材 【思考导学】1我们知道水波、声波、地震波等都是机械波，那么机械波是怎样形成的?产生机械波的条件是什么?它又是怎样传播的?机械波的传播有什么特点?对机械波又如何分类?【自学导引】1波的形成：引起波动的振动体叫波源波源振动带动它相邻质点发生振动，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开去2机械波产生的条件：(1)要有波源；(2)要有传播振动的介质3机械波的特点：(1)机械波传播的是质点的振动形式，也是传递能量和信息的一种方式介质中的质点只是在平衡位置附近振动，并不随波的传播而迁移(2)波动是大量质点的集体行为，各个质点的振动有一个时间差，离波源越远的质点振动越滞后4机械波的分类：机械波分成横波和纵波两类质点振动的方向与波的传播方向垂直的波叫横波在横波中，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷质点的振动方向跟传播方向在同一直线上的波叫纵波在纵波中，质点分布最密的地方叫密部，质点分布最疏的部分叫疏部【疑难辨析】波动与振动的区别：振动是单个质点在其平衡位置附近做往复运动的“个体行为”；波动则是大量的、彼此相联系的质点将波源的振动在空间传播的“群体行为”这种“群体行为”虽不同步但却是有秩序的根据机械波的定义，机械波产生的条件有两个：(1)有起振的波源；(2)有传播振动的介质由此可以知道：有波动就一定有振动，因为波中的各个质点都是重复波源的振动；但有振动却不一定有波动，还要看是否有传播振动的介质例如，放在抽成真空的玻璃罩内的闹钟，尽管铃锤不停地振动敲击铃壳，但是我们却听不到铃响，原因是闹钟周围没有传播声音的介质，不能形成声波请同学们再思考：如果波源停止了振动，那么由它引起的波动是否也会立即停止？试举例说明【应用指导】例1关于波动的下列说法，正确的是A介质中的质点随波的传播而迁移B质点振动的方向总是垂直于波的传播方向C波不但传递能量，还能传递信息D一切波的传播均需要介质解析：介质中的质点只是随波源在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波形的移动而迁移选项A错误横波中质点振动的方向和波传播的方向垂直，而纵波中质点振动的方向和波的传播方向在同一直线上选项B错误波在传播过程中，传播的不仅是波源振动的形式，还传播波源振动的能量和信息譬如，老师讲课时，他的喉部和口腔是波源，通过空气介质形成声波，声波传入同学们的耳道引起鼓膜的振动鼓膜获得了波源传递的能量，同时也获得了声波传递的信息老师讲课的内容选项C正确传播机械波一定要有介质，但传播电磁波可以没有介质关于这一点，在后面“电磁波”的教学中还要讲到选项D错误故本题的正确答案是C例2如图1011是一列向右传播的横波，请标出这列波中a、b、c、dh等质点这一时刻的速度方向解析：由波的形成特点可知，介质中先振动的质点将带动它后面的质点振动，后面质点的振动是前面质点振动的重复比较沿波传播方向上相邻的两质点，可知后面质点的振动状态总是滞后于前面的质点此题中质点c和g此时在最大位移处，速度为零，无速度方向可言若以此时最大位移处的c点为参照点，由波的形成特点知d点的振动滞后于c，要追随移动到最大位移处，所以速度方向向下，E、f依次跟上，速度都向下；b的振动超前，已从负的最大位移回振，所以速度向上；a超前b，已回到平衡位置，速度最大也向上；同理以g为参照点，可知h点速度向上说明：确定波的传播过程中某质点的振动方向，关键是要理解清楚波的形成原因，掌握波的传播特点【同步练习】夯实基础1关于机械波的下列说法正确的是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机械波是机械振动在介质中的传播过程，它是传递能量的一种方式D没有机械波就没有机械振动2波在传播过程中，正确的说法是A介质中的质点随波迁移B波源的振动能量随波传递C介质中质点振动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解析：介质中质点振动的频率与波源振动的频率相同，不随波的传播而减小3区分横波和纵波是根据A质点振动的振幅和波的传播速度的大小B质点振动的频率和波的传播能量的多少C质点振动的方向和波传播的远近D质点振动的方向和波传播的方向4在机械波中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的振动，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5质点的振动方向与波的传播方向_的波叫横波，质点的振动方向与波的传播方向在一直线上的波叫_，机械波中的横波、纵波传播时均需要有_6沿绳传播的一列机械波，当波源突然停止振动时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离波源较近的各质点先停止振动，较远的各质点稍后停止振动D离波源较远的各质点先停止振动，较近的各质点稍后停止振动提升能力7日常生活中，若发现球掉入池塘里，能否通过往池塘丢入石块，借助石块激起的水波把球冲到岸边呢？说明理由8如图1012所示是沿绳向右传出的一列横波在图上画出各个质点的振动速度方向，并回答下列几个问题：(1)速度最大的点是第_点、第_点；(2)第_点所在的位置是波的波峰，此时该质点振动的速度为_9AB为一弹性绳，设法在绳上传播一个脉冲的波，如图1013所示，当波从A向B传播时，绳上质点开始振动时，质点振动的速度方向是_，若当波从B向A传播时，绳上质点开始振动时，质点振动的速度方向是_10如图1014所示为一列横波在某时刻的波形，已知f质点在此时的运动方向向下，那么下列说法中正确的是A波向左传播B质点c比b先回到平衡位置C质点c和f的振幅相同D质点c在此时刻的加速度为零同步练习题参考答案：1BC 2B 3D 4ABC 5垂直；纵波；介质 6C7解析：不能向水中投入石块，水面受到石块的撞击开始振动，形成水波向四周传去这是表面现象，实际上水波向四周传播时水只是上下振动并不向外迁移，所以球也仅仅是上下振动而不会向岸边运动。 8答案：图略(1)3，7(2)5；零 9答案：向下；向上10解析：由波的传播特点可知，当f点向下移动时，与它邻近的E点也将向下运动，E、f两点相比较，f的运动超前于E，f为前一质点，E为后一质点，波由右向左传播质点c已到达最大位移处，之后c将移向平衡位置，而质点b却正在向最大位移处移动，所以质点c将比b先回到平衡位置尽管此时c和f的位移不同，但它们的振幅却是相同的质点c此时处在最大位移处，加速度最大答案：ABC