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 ＝T

4

时，1到达最上方，5开始向上运动．问：

图3

(1)t ＝T

2时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？

(2)t ＝3T

4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 ＝T

2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 ＝3T

4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