学案1 机械波的形成和传播

第二章机械波学案1 机械波的形成和传播[学习目标定位] 1.理解机械波的形成过程和产生条件.2.知道波的种类及横波和纵波的概念.3.明确机械波传播的特点．知识储备1．物体在________附近所做的_____运动叫机械振动．2．简谐运动的能量与______有关，对同一个系统来说，振幅_________越大，振动的能量就越大． 3．物体在周期性驱动力作用下的振动称为__________一、波的形成和传播1．波源振动带动与它相邻的质点发生振动，并依次带动离波源更远的质点振动，只是后一个质点的运动状态总是滞后于前一个质点的运动状态，于是波源的振动逐渐传播出去． 2．绳、水、空气等能够传播振动的物质，叫做介质． 3．机械振动在介质中的传播称为机械波．4．介质中有机械波传播时，介质中的质点发生振动，且质点不会(填“会”或“不会”)随波迁移． 二、横波和纵波1．质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，叫做横波．在横波中，凸起的最高处叫做波峰，凹下的最低处叫做波谷．2．质点的振动方向与波的传播方向平行的波，叫做纵波．在纵波中，质点分布最密的位置叫做密部，质点分布最疏的位置叫做疏部．一、波的形成和传播 [问题设计]如图1所示，手持细绳的一端上下抖动，绳像波浪般翻卷．这是波在绳上传播的结果，那你知道波是如何形成的吗？图1 图2答案 绳一端振动，带动绳上相邻部分振动，依次逐渐引起整个绳振动． [要点提炼]波形成的原因：以绳波为例(如图2所示)(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． 二、机械波 [问题设计]把一个闹钟放在真空罩内，当闹钟的小锤敲打铃铛的时候，我们听不到声音，你知道其中的奥秘吗？ 答案 声波在真空中不能传播，说明声音的传播需要介质． [要点提炼]1．介质：绳、水、空气等能够传播振动的物质．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． 2．机械波(1)产生条件：①要有__________；②要有传播振动的_________． (2)特点①前面的质点带动后面的质点振动，后面的质点重复前面质点的振动，并且落后于前一个质点的振动．②沿波的传播方向上每个质点的振动方向都和波源的起振方向______． ③波传播的是_______这种形式，而介质的质点并不随波迁移． ④波在传播“振动”这种运动形式的同时，也传递______和________． [延伸思考]一同学不小心把一只排球打入湖中，为使球能漂回岸边，这位同学采用不断将石头抛向湖中的方法，试分析这位同学能否通过这种方法把排球冲上岸？ 三、横波和纵波 [问题设计]2011年3月日本东北部海域发生里氏9.0级强震，其引发的海啸加上核泄漏事故给日本带来巨大的损失．我们可以观察到当地震发生时，地面会产生前后或左右晃动，也会产生竖直方向的振动，你知道这是为什么吗？答案 地震波有横波和纵波，不同的波引起地面的振动不同．[要点提炼]1．横波和纵波是按照质点振动方向和波传播方向的关系来区别的：两方向垂直的为横波，两方向平行的为纵波．如声波是典型的纵波．2．地震波中既有横波，又有纵波，而且纵波传播速度较大． 3．水波是比较复杂的机械波，不能简单地将水波当成横波．一、机械波的形成及特点例1 关于机械波的说法中，正确的是( ) A ．各质点均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振动，后一质点的振动必定滞后于前一质点D ．各质点随波的传播而迁移解析 本题要求熟知机械波的物理模型．振源的振动使其周围质点依次振动，之所以能依次振动下去，就是依靠了相邻质点间的相互作用力；沿波的传播方向，后一质点的振动必滞后于前一质点的振动；质点只在平衡位置附近振动，并不随波迁移． 答案 ABC二、由波的传播方向确定质点的振动方向例2 如图3所示，是某绳波形成过程的示意图．质点1在外力作用下沿垂直直线方向做简谐运动，带动2、3、4、……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．已知t ＝0时，质点1开始向上运动，t ＝T4时，1到达最上方，5开始向上运动．问：图3(1)t ＝T2时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？(2)t ＝3T4时，质点8、12、16的运动状态如何？(3)t ＝T 时，质点8、12、16的运动状态如何？ 解析 各质点在各时刻的运动情况．如图所示．(1)由甲图可知，t ＝T2时，质点8未到达波峰，正在向上振动，质点12、16未振动．(2)由乙图可知，t ＝3T4时，质点8正在向下振动，质点12正在向上振动，质点16未振动．(3)由丙图可知，t ＝T 时，质点8、12正在向下振动，质点16正在向上振动． 答案 见解析 三、振动与波的关系例3 关于振动和波的关系，下列说法中正确的是( ) A ．振动是波的成因，波是振动的传播B ．振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象C ．波的传播速度就是质点振动的速度D ．波源停止振动时，波立即停止传播解析 机械波的产生条件是有波源和介质，由于介质中的质点依次带动、由近及远传播而形成波，所以选项A 、B 正确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质中其速度大小不变，而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化，选项C 错误；介质中一旦形成了波，介质中的质点就会将“振动”这种运动形式由近及远地向外传播，当波源停止振动时，介质中已经振动起来的质点还在振动，所以波将继续传播，选项D 错误． 答案AB波的形成和传播—⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪—产生的条件—⎪⎪⎪⎪—波源—介质—分类—⎪⎪⎪⎪—横波—纵波—传播—⎪⎪⎪—质点振动特点—振动形式—能量和信息1．(机械波的形成及特点)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2．(横波与纵波的区别)下列关于横波与纵波的说法中，正确的是( ) A ．振源上下振动形成的波是横波 B ．振源左右振动形成的波是纵波C ．振源振动方向与波的传播方向相互垂直，形成的波是横波D ．横波中质点随波迁移，纵波中质点不随波迁移3．(振动与波的关系)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较慢D ．波源停止振动时，介质中的波立即停止传播题组一 机械波的形成及特点1．关于机械波的以下说法中，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 ．波源与介质质点的振动都是自由振动2．一小石子落入平静的湖面中央，圆形波纹一圈圈向外传播，有一片树叶落在水面上，则树叶( ) A ．逐渐漂向湖心 B ．逐渐漂向湖畔 C ．在落下地方上下振动D ．沿树叶所在的圆圈做圆周运动 3．关于机械波的说法正确的是( ) A ．相邻的质点要相互做功B ．纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能C ．波源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动D ．除波源外，波中各质点都做受迫振动 4．波在传播过程中，下列说法正确的是( ) A ．介质中的质点随波的传播而迁移 B ．波源的能量随波传递C ．振动质点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5．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振动，只是时间上落后一步C ．参与振动的质点都有相同的频率D ．机械波是质点随波迁移，也是振动能量的传递 解题组二 振动与波的关系6．沿绳传播的一列机械波，当波源突然停止振动时，有( ) 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 ．离波源较近的质点先停止振动，较远的质点稍后停止振动D ．离波源较远的质点先停止振动，较近的质点稍后停止振动 题组三 横波与纵波的区别7．下列关于横波、纵波的说法正确的是( )A ．质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷B ．质点振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫横波C ．沿横向传播的波叫横波，沿纵向传播的波叫纵波D ．沿横向传播的波叫纵波，沿纵向传播的波叫横波 8．下列有关横波与纵波的说法中正确的是( ) A ．沿水平方向传播的波为横波B ．纵波可以在固态、液态、气态介质中传播C ．纵波与横波不可以同时在同一介质中传播D ．凡是振动方向与波传播方向在同一条直线上的波都是纵波 9．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，质点的振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 ．形成纵波的质点不随波迁移题组四 由波的传播方向确定质点振动方向10.一列横波沿水平方向传播，某一时刻的波形如图1所示，则图中a 、b 、c 、d 四点在此时刻具有相同运动方向的是()图1A ．a 和cB ．a 和dC ．b 和cD ．b 和d11．如图2所示是一列沿着绳向右传播的绳波波形，此时波刚传到B 点，由图可判断波源A 点开始的振动方向是( )图2A ．向左B ．向右C ．向下D ．向上12．图3是某绳波形成过程示意图，1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向．质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．t ＝0时质点1开始竖直向上运动，质点振动周期为T .经过四分之一周期，质点5开始运动，此时质点1已发生的位移为x .下列判断正确的是()图3A ．t ＝T4时质点5的运动方向向下B ．t ＝T2时质点7的加速度方向向上C ．t ＝3T4时质点5运动的路程为3xD ．t ＝T 时质点9向下运动。