第2章 2.1 機(jī)械波的產(chǎn)生

1、.2.1機(jī)械波的產(chǎn)生學(xué) 習(xí) 目 標(biāo)知 識(shí) 脈 絡(luò)1.知道機(jī)械波的形成過程和條件.重點(diǎn)、難點(diǎn)2.知道什么是橫波、波峰和波谷.難點(diǎn)3.知道什么是縱波、密部和疏部.4.知道機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成機(jī)械波，知道波在傳播運(yùn)動(dòng)形式的同時(shí)也傳遞了能量.重點(diǎn)機(jī)械波是怎樣形成的1.機(jī)械波機(jī)械振動(dòng)在物質(zhì)中的傳播叫做機(jī)械波.2.產(chǎn)生條件波源和介質(zhì).3.產(chǎn)生過程沿波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都受它前一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的帶動(dòng)而做受迫振動(dòng)，對簡諧波而言各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅和周期都一樣，各質(zhì)點(diǎn)只在自己的平衡位置附近振動(dòng)，并不“隨波逐流，波傳播的只是振動(dòng)和能量.1.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位置不斷轉(zhuǎn)換即形成波.×2.在繩波的形成和傳播中，所有質(zhì)

2、點(diǎn)同時(shí)開場運(yùn)動(dòng)，同時(shí)停頓運(yùn)動(dòng).×3.在繩波的形成和傳播中，所有質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是近似的勻速直線運(yùn)動(dòng).×1.振動(dòng)和波的關(guān)系是什么？有振動(dòng)是否一定有機(jī)械波？【提示】波源和介質(zhì)是形成機(jī)械波的必要條件，二者缺一不可，有振動(dòng)不一定有機(jī)械波，有機(jī)械波一定有振動(dòng).2.機(jī)械波形成后，假設(shè)波源停頓振動(dòng)，機(jī)械波會(huì)立即消失嗎？【提示】不會(huì).波源停頓振動(dòng)后，機(jī)械波傳遞的能量并沒有立即消失，因此機(jī)械波不會(huì)立即消失.1.機(jī)械波的形成2.波的特點(diǎn)1振幅：像繩波這種一維只在某個(gè)方向上傳播機(jī)械波，假設(shè)不計(jì)能量損失，各質(zhì)點(diǎn)的振幅一樣.2周期：各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期均與波源的振動(dòng)周期一樣.3步調(diào)：離波源越遠(yuǎn)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)越滯后

3、.4立場：各質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置振動(dòng)，并不隨波遷移，且起振方向與振源的起振方向一樣.5機(jī)械波向前傳播的是振動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)形式，同時(shí)也傳遞能量和信息.1.如圖2­1­1是一列沿著繩向右傳播的繩波波形，此時(shí)波剛傳到B點(diǎn)，由圖可判斷波源A點(diǎn)開場的振動(dòng)方向是_.圖2­1­1【解析】由于波剛剛傳到B點(diǎn)，所以B點(diǎn)此時(shí)的振動(dòng)方向就是波源的起振方向，由圖根據(jù)波的傳播與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的關(guān)系可以知道，B質(zhì)點(diǎn)此時(shí)正向上振動(dòng)，所以波源A質(zhì)點(diǎn)剛開場的振動(dòng)方向向上.【答案】向上2.將一個(gè)小石子投向平靜的湖面中心，會(huì)激起一圈圈向外傳播的波紋，假如此時(shí)水面上有一片樹葉，那么樹葉運(yùn)動(dòng)情況是怎樣的

4、？【解析】波在傳播過程中，只傳遞振動(dòng)能量和波源所發(fā)出的信息，而各質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，只在各自的平衡位置附近振動(dòng).【答案】在原位置上下振動(dòng)3.如圖2­1­2所示是某繩波形成過程的示意圖，質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下沿直線方向做簡諧運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)2,3,4各個(gè)質(zhì)點(diǎn)依次上下振動(dòng)，把振動(dòng)從繩的左端傳到右端.t0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)1開場向上運(yùn)動(dòng)，t時(shí)，1到達(dá)最上方，5開場向上運(yùn)動(dòng).問：圖2­1­21t時(shí)，質(zhì)點(diǎn)8、12、16的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)方向如何？2t時(shí)，質(zhì)點(diǎn)8,12,16的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何？【解析】各質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的情況，如下圖.1由甲圖可知，t時(shí)，質(zhì)點(diǎn)8未到達(dá)波峰，正在向上振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)1

5、2,16未振動(dòng).2由乙圖可知，t時(shí)，質(zhì)點(diǎn)8正在向下振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)12向上振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)16未振動(dòng).【答案】見解析機(jī)械波的形成和傳播特點(diǎn)1.機(jī)械波的形成過程及特點(diǎn)可以概括為“帶動(dòng)、重復(fù)、落后，即前一質(zhì)點(diǎn)“帶動(dòng)后一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，后一質(zhì)點(diǎn)“重復(fù)前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)形式，并且后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)“落后于前一質(zhì)點(diǎn).2.就整個(gè)物體來說，呈現(xiàn)的現(xiàn)象是波動(dòng)，而就構(gòu)成物體的單個(gè)質(zhì)點(diǎn)來說，所呈現(xiàn)的現(xiàn)象是振動(dòng).3.要畫另一時(shí)刻的波形圖，應(yīng)先確定特殊點(diǎn)的位置，即此時(shí)刻在平衡位置或最大位移處的點(diǎn)，如波源1和質(zhì)點(diǎn)5、9、13這些點(diǎn)的位置確定后，其他點(diǎn)可順勢找出.橫 波 與 縱 波1.比照定義標(biāo)識(shí)性物理量實(shí)物波形橫波質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向垂

6、直的波波峰：凸起的最高處波谷：凹下的最低處縱波質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向平行的波密部：質(zhì)點(diǎn)分布密集的部分疏部：質(zhì)點(diǎn)分布稀疏的部分2.聲波是縱波，它不僅能在空氣中傳播，也能在固體、液體中傳播.3.波傳遞的能量和信息1介質(zhì)中有機(jī)械波傳播時(shí)，介質(zhì)本身并不隨波一起傳播，因此說它傳播的只是振動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)形式.2介質(zhì)中本來靜止的質(zhì)點(diǎn)，隨著波的傳來而發(fā)生振動(dòng)，可見波是傳遞能量的一種方式.3我們能用語言進(jìn)展交流，說明波可以傳播信息.4介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)開場振動(dòng)的方向均與波源開場振動(dòng)的方向一樣.1.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波都是橫波.2.假如波源停頓振動(dòng)，介質(zhì)中的波也會(huì)立即停頓.×3.橫波在固體、液

7、體、氣體中都能傳播，縱波只能在氣體中傳播.×1.機(jī)械波的傳播有哪些特點(diǎn)？【提示】1傳播振動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)形式，介質(zhì)中各點(diǎn)不隨波遷移.2傳遞能量.3傳遞各種信息.2.地震波既有橫波也有縱波，試分析哪一種波對地面建筑物的破壞力大.【提示】橫波振動(dòng)方向與波前進(jìn)方向垂直，而縱波振動(dòng)方向與傳播方向一致.在震中區(qū)，地震波直接入射地面，橫波表現(xiàn)為左右搖擺.縱波表現(xiàn)為上下跳動(dòng).另外，橫波振幅比縱波大，破壞力大，所以橫波的程度晃動(dòng)力是造成建筑物破壞的主要原因.1.橫波和縱波的比較橫波縱波概念在波動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向互相垂直在波動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向在一條直線上介質(zhì)只能在固體介質(zhì)中傳

8、播在固體、液體和氣體介質(zhì)中均能傳播特征在波動(dòng)中交替、間隔出現(xiàn)波峰和波谷在波動(dòng)中交替、間隔出現(xiàn)密部和疏部2.振動(dòng)與波動(dòng)的聯(lián)絡(luò)和區(qū)別振動(dòng)波動(dòng)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象振動(dòng)是單個(gè)物體所表現(xiàn)出的周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象波動(dòng)是介質(zhì)中大量的質(zhì)點(diǎn)受到擾動(dòng)時(shí)，從擾動(dòng)中心傳播開來的周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象運(yùn)動(dòng)的成因物體由于某種原因分開平衡位置，同時(shí)受到指向平衡位置的力回復(fù)力作用介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)受到相鄰質(zhì)點(diǎn)的擾動(dòng)而隨著運(yùn)動(dòng)，并由近及遠(yuǎn)傳播開去，且各部分都受到指向原位置的力的作用聯(lián)絡(luò)1振動(dòng)是波的起因，波是振動(dòng)的傳播2有波動(dòng)一定有振動(dòng)，有振動(dòng)不一定有波動(dòng)3牢記波動(dòng)的周期等于質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期4.關(guān)于橫波和縱波，以下說法正確的選項(xiàng)是A.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的

9、傳播方向垂直的波叫做橫波B.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向跟波的傳播方向在同一直線上的波叫做縱波C.橫波有波峰和波谷，縱波有密部和疏部D.地震波是縱波E.聲波是橫波【解析】此題考察縱波和橫波的概念.由定義知，A、B、C正確.聲波是縱波，但地震波中既有橫波，又有縱波，故D、E不正確.【答案】ABC5.關(guān)于橫波和縱波，以下說法正確的選項(xiàng)是A.對于縱波，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向有時(shí)一樣，有時(shí)相反B.對于橫波，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向一定垂直C.形成縱波的質(zhì)點(diǎn)隨波一起遷移D.空氣介質(zhì)只能傳播縱波E.空氣介質(zhì)只能傳播橫波【解析】質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波是橫波，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向平行的波是縱

10、波；縱波質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向有時(shí)一樣，有時(shí)相反，A、B正確；無論橫波還是縱波，質(zhì)點(diǎn)都不隨波遷移，C錯(cuò)誤；橫波不能在空氣中傳播，空氣只能傳播縱波，D正確，E錯(cuò)誤.【答案】ABD6.一列橫波沿繩子向右傳播，傳播過程無能量損失，某時(shí)刻繩子形成如圖2­1­3所示的凹凸形狀.對此時(shí)繩上A、B、C、D、E、F六個(gè)質(zhì)點(diǎn)，以下說法正確的選項(xiàng)是圖2­1­3A.它們的振幅一樣B.質(zhì)點(diǎn)D和F的速度方向一樣C.質(zhì)點(diǎn)A和C的速度方向一樣D.從此時(shí)算起，質(zhì)點(diǎn)B比C先回到平衡位置E.從此時(shí)算起，質(zhì)點(diǎn)E比F先到達(dá)波峰【解析】波源振動(dòng)時(shí)，繩上各質(zhì)點(diǎn)通過互相間的作用跟著做受迫振動(dòng)，不考慮傳播中的能量損耗時(shí)，各質(zhì)點(diǎn)的振幅均一樣，選項(xiàng)A正確；波傳播時(shí)，離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)落后于離波源近的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，并跟隨著離波源近的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng).由題圖可知，波源在左端，因此，質(zhì)點(diǎn)D跟隨離波源近的質(zhì)點(diǎn)C正向上運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)F跟隨離波源近的質(zhì)點(diǎn)E正向下運(yùn)動(dòng)，兩者速度方向相反，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；同理，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)A