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第十二章机械波1波的形成和传播,一、波的形成和传播以绳波为例:,质点,无外来扰动,相互作用力,周围质点,二、横波和纵波,垂直,最高处,最低处,同一直,线上,最密,最疏,三、机械波1.介质:(1)定义:波借以_的物质。(2)特点:组成介质的质点之间有_,一个质点的振动会引起相邻质点的振动。,传播,相互作用,2.形成:机械振动在_中传播,形成机械波。3.两个产生条件:(1)要有_。(2)要有传播振动的_。,介质,波源,介质,4.传递的三个特点:(1)介质中有机械波传播时,介质本身并不随波一起传播,它传播的只是_这种运动形式。(2)波是传递_的一种方式。(3)波可以传递_。,振动,能量,信息,【预习诊断】1.请判断下列说法的正误。(1)质点的振动位置不断转换便形成波。()(2)在绳波的形成和传播中,所有质点同时运动,同时停止运动。(),(3)在绳波的形成和传播中,所有质点的运动并不是匀速直线运动。()(4)波源停止振动时,波立即停止传播。(),提示:(1)。某质点的振动位置不断转换不能形成波,如弹簧振子的往复运动。(2)。在绳波的形成和传播中,由波源开始振动,并带动邻近质点由近及远依次振动,不是所有质点同时运动,同时停下。,(3)。在绳波的形成和传播中,所有质点依次振动,做的不是匀速直线运动。(4)。当波源停止振动时,介质仍然继续传播波源振动的运动形式,不会随波源停止振动而停止传播,即波不会停止传播。,2.关于振动和波的关系,下列说法正确的是()A.有机械振动,一定有机械波B.有机械波,一定有机械振动C.波源停止振动,介质中的波立即停止传播D.振动是变速的,波动是匀速的,【解析】选B。形成波的条件是既要有振源,又要有介质,所以有机械波必有机械振动,而有振动,在无介质的情况下,不能产生机械波,故A错误,B正确。在介质中,正在传播的波独立于波源,即已经形成的波跟形成该波后波源的振动无关,在波源停止振动时,波仍将继续向外传播而不会停止,故C错误;波只有在同种均匀介质中才会匀速传播,而D选项并没有表明具备这一必要条件,故D错误。,3.(多选)一列简谐横波某时刻的波形如图所示,则关于质点A的受力,下列说法正确的是(),A.如果波向右传播,则质点A受到向上的作用力B.如果波向右传播,则质点A受到向下的作用力C.如果波向左传播,则质点A受到向上的作用力D.如果波向左传播,则质点A受到向下的作用力,【解析】选B、D。无论波向右或向左传播,回复力始终指向平衡位置,质点A的回复力是由相邻质点对A的作用力提供的,故B、D正确。,知识点一机械波的形成及特点探究导入: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。,(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。(2)不会。,【归纳总结】1.机械波的形成:,2.机械波的特点:(1)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传播而迁移,而是在各自的平衡位置附近振动。(2)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,因此各个质点振动的周期(频率)与波源的周期(频率)相同。,(3)在不考虑能量损失时,各质点振动的振幅相同,各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同。,3.振动和波动的区别与联系:,【典题过关】【典例】(多选)下列关于机械波的说法中,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的振动,后一质点的振动必定落后于前一质点的振动,D.各质点随波的传播而迁移E.离波源越远,质点的振动频率越小,【正确解答】选A、B、C。振源依靠介质中各相邻质点间的相互作用力使周围的质点依次振动起来,且后一质点的振动必定落后于前一质点的振动,选项B、C正确;质点只在它们各自的平衡位置附近做受迫振动,它们振动的频率均与波源的振动频率相同,选项A正确,E错误;波在传播过程中各质点不随波迁移,选项D错误。,【过关训练】1.(多选)以下关于机械波的说法中,正确的是()A.发生波动需要两个条件:波源和介质B.波动过程是介质中质点由近及远移动的过程C.波动过程是能量由近及远传递的过程D.波源与介质中质点的振动都是自由振动,【解析】选A、C。波源,即振源,振动时,依靠介质中质点之间的相互作用力带动周围各部分质点振动起来,形成机械波。各质点只在平衡位置附近振动,并不随波迁移,仅把波源的振动和能量传播开来。波源和介质中质点之间的相互作用力阻碍波源的振动,是一种阻力,所以波源的振动不可能是自由振动,相邻的介质中质点间存在相互作用,故介质中质点也不是自由振动。故A、C正确,B、D错误。,2.(多选)关于机械波的形成,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.参与振动的质点都有相同的频率D.机械波是介质随波迁移,也是振动能量的传递,【解析】选B、C。机械波的形成必须具备两个条件:波源和介质。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而形成机械波,故A错误。任何一个振动的质点都是一个波源,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于前一质点,但振动频率相同,故B、C正确。形,成机械波的各振动质点只在平衡位置附近往复运动,并没有随波迁移,离波源远的质点振动的能量通过各质点的传递从波源获得,故D错误。,3.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,【解析】选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均错。,【规律方法】波动过程中介质中各质点的运动规律波动过程中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:(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”。,知识点二横波与纵波探究导入:,(1)图甲是绳波,其中质点的振动方向与传播方向是什么关系?(2)图乙是声波,其中质点的振动方向与传播方向是什么关系?提示:(1)垂直。(2)在同一条直线上。,【归纳总结】,【典题过关】【典例】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,【正确解答】选C。根据横波和纵波的概念,质点振动方向与波的传播方向垂直者为横波,沿同一直线者为纵波,并不是上下振动与水平振动的问题,所以A、B选项错误,对于D选项,质点沿水平方向振动,波沿水平方向传播,并不能说明是沿同一直线,故D选项错误,C选项正确。,【过关训练】1.有关纵波与横波,下列说法中正确的是()A.对于纵波,质点的振动方向与波的传播方向一定相同B.对于横波,质点振动方向与波的传播方向垂直C.纵波的质点可以随波迁移,而横波的质点不能D.横波只能在固体中传播,纵波只能在液体、气体中传播,【解析】选B。纵波质点振动方向与传播方向在一条直线上,方向并不一定相同,故A选项错误;机械波的质点只是在其平衡位置附近做简谐运动,并不随波迁移,无论横波和纵波都是这样,故C选项错误;横波只能在固体中传播,纵波可在固体、液体和气体中传播,故D选项错误。,2.(2018临沂高二检测)某次地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4km/s和9km/s。一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成,如图所示,在一次地震中,震源在地震仪下方,观察到两振子相差5s开始振动,则(),A.P先开始振动,震源距地震仪约36kmB.P先开始振动,震源距地震仪约25kmC.H先开始振动,震源距地震仪约36kmD.H先开始振动,震源距地震仪约25km,【解析】选A。纵波比横波传得快,P先开始振动,设震源与地震仪相距为x,则解得x=36km,故选A。,【补偿训练】关于横波和纵波,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,【解析】选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。,【拓展例题】考查内容:关于波的传播问题【典例】如图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,下列说法正确的是(),A.若M质点为波源,则M质点开始振动时方向向下B.若M质点为波源,则P质点已经振动了TC.若N质点为波源,则P质点已经振动了TD.若N质点为波源,则该时刻P质点动能最大,【正确解答】选C。若M质点为波源,相当于N质点追随它左边的质点,又因为是经过一个周期的波形,此时N质点的振动方向向上,即为波源开始振动的方向。振动刚刚传到N质点,P质点已振动了T,A、B错。若N质点为波源,则开始振动的方向向下,P质点已振动了T,又因为P质点离平衡位置最远,故此时速度为零,动能最小,故C对、D错。,
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