2017-2018学年同步备课套餐之物理人教浙江专版选修3-4讲义：第十二章机械波 1

1 波的形成和传播

一、波的形成和传播

[导学探究] 如图1所示，手拿绳的一端，上下振动一次，使绳上形成一个凸起状态，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动．如果在绳子上某处做一红色标记，观察这一红色标记的运动．(1)红色标记做什么运动？(2)为什么会看到凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动？

图1

答案 (1)红色标记做上下振动 (2)绳子一端振动，带动绳子上相邻部分振动，依次逐渐引起整个绳子振动，由于后面的点总是比前面的点落后，所以会看到凸起状态和凹落状态在绳上

从一端向另一端移动．

[知识梳理]波的形成原因：以绳波为例

1．可以将绳分成许多小部分，每一部分看做一个质点．

2．在无外来扰动之前，各个质点排列在同一直线上，各个质点所在的位置称为各自的平衡位置．

3．由于外来的扰动，会引起绳中的某一质点振动，首先振动的那个质点称为波源．

4．由于绳中各质点之间存在着相互作用力，作为波源的质点就带动周围质点振动，周围质点又依次带动邻近质点振动，于是振动就在绳中由近及远地传播．

[即学即用]判断下列说法的正误．

(1)质点的振动位置不断转换即形成波．(×)

(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，所有质点的运动是近似的匀速直线运动．(×)

二、横波和纵波

[导学探究]如图2所示的绳波中，质点振动方向和波的传播方向之间有什么关系？如图所示的弹簧波中质点振动方向和波的传播方向之间有什么关系？

图2

答案垂直平行

[知识梳理]对横波和纵波的理解

[即学即用]判断下列说法的正误．

(1)质点的振动方向与波的传播方向垂直的波是横波．(√)

(2)质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波是纵波．(√)

(3)声波是一种横波．(×)

(4)在纵波中各质点的振动方向与波的传播方向相同．(×)

(5)横波一定有波峰和波谷，而且波峰和波谷是相互间隔的．(√)

三、机械波及其特点

[导学探究]思考关于绳子上形成的横波和弹簧上形成的纵波，回答下列问题：

(1)要形成机械波需要满足什么条件？

(2)绳子上的某点和弹簧上的某点做什么运动？它们有没有随着波的传播方向迁移？

(3)绳子或弹簧上沿着波的传播方向，后面的点和前面的点的振动有什么相同点和不同点？

(4)机械波由近及远传播，你认为它在传播什么？

答案(1)介质和波源(2)机械振动，没有移动(3)相同点：所有点均做同频率的机械振动．不同点：后面的点总比前面的点的振动落后(4)传播机械振动这种运动形式、传递能量或传递某种信息．

[知识梳理]机械波及其特点

1．介质

波借以传播的物质叫做介质．组成介质的质点之间有相互作用，一个质点的振动会引起相邻质点的振动．

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)前面质点带动后面质点的振动，后面质点重复前面质点的振动，并且离波源越远，质点的振动越滞后．

(2)各质点振动周期都与波源振动周期相同．

(3)介质中每个质点的振动方向都和波源的起振方向相同．

(4)波传播的是振动这种形式，而介质的每个质点只在自己的平衡位置附近振动，并不随波迁移．

(5)波在传播“振动”这种运动形式的同时，也在传递能量，而且可以传递信息．

[即学即用]判断下列说法的正误．

(1)形成机械波一定要有振源和介质．(√)

(2)振源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全相同．(×)

(3)横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移．(×)

(4)机械波的传播过程也就是能量的传递过程．(√)

一、机械波的特点

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”．

例1 (多选)如图3所示，沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点的距离相等，其

中O 为波源，设波源的振动周期为T ，从波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时，经T 4

质点1开始振动，则下列说法中正确的是( )

图3

A ．介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，但图中质点9起振最晚

B ．图中所画出的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的

C ．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时通过平衡位置或最大位移

处的时间总是比质点7通过相同的位置时落后T 4

D ．只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动

解析 从题图可知，质点9是图中距波源最远的点，尽管与波源起振方向相同，但起振时刻最晚，故A 正确，B 错误；质点7与质点8比较，质点7在质点8的前面，两质点的振动步

调相差T 4

，故C 正确；质点9比质点1晚2T 开始起振，一旦质点9起振后，质点1、9的振动步调就完全一致，故D 正确．

答案 ACD

针对训练1 (2016·杭州高二检测)下列说法正确的是( )

A ．有机械振动就一定有机械波

B ．有机械波就一定有机械振动

C ．振源一停止振动，波立即停止传播

D ．由于各质点都要参与振动，所以介质要随波发生迁移