高中物理 第2章 機(jī)械波 2.1 機(jī)械波的產(chǎn)生案 滬科3-4

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精PAGEPAGE1學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精1機(jī)械波的產(chǎn)生［學(xué)習(xí)目標(biāo)定位］1.理解機(jī)械波的形成過(guò)程和產(chǎn)生條件.2。知道機(jī)械波的種類(lèi)——橫波和縱波的概念.3.明確機(jī)械波傳播的特點(diǎn)．1．物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)叫機(jī)械振動(dòng)．2．機(jī)械波的形成波源振動(dòng)帶動(dòng)與它相鄰的質(zhì)點(diǎn)發(fā)生振動(dòng)，并依次帶動(dòng)離波源更遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，只是后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)比前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)遲一些．于是波源的振動(dòng)逐漸傳播出去．3．機(jī)械波的產(chǎn)生條件：(1）要有振源;(2）要有傳播振動(dòng)的介質(zhì)．4．機(jī)械波可分為橫波和縱波兩類(lèi)，如下表所示。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)方向與波的傳播方向互相垂直的波①波峰:凸起的最高處②波谷：凹下的最低處縱波質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上的波①密部：質(zhì)點(diǎn)分布密集的位置②疏部：質(zhì)點(diǎn)分布稀疏的位置5.機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播，形成機(jī)械波．機(jī)械波傳播振動(dòng)形式的同時(shí)，也向外傳遞能量和信息。一、機(jī)械波的形式[問(wèn)題設(shè)計(jì)]你看過(guò)藝術(shù)體操的“帶操”表演嗎？如圖1所示,運(yùn)動(dòng)員手持細(xì)棒抖動(dòng)彩帶的一端，彩帶隨波翻卷，這是波在彩帶上傳播的結(jié)果，你知道波是如何形成的嗎？圖1答案彩帶一端振動(dòng)帶動(dòng)彩帶上相鄰部分振動(dòng),依次逐漸引起整個(gè)彩帶振動(dòng)．［要點(diǎn)提煉]1．波形成的原因：以繩波為例（如圖2所示)圖2（1)可以將繩分成許多小部分，每一小部分看做質(zhì)點(diǎn)．（2)在無(wú)外來(lái)擾動(dòng)之前，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)排列在同一直線上,各個(gè)質(zhì)點(diǎn)所在的位置稱為各自的平衡位置．（3)由于外來(lái)的擾動(dòng)，會(huì)引起繩中的某一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，首先振動(dòng)的這個(gè)質(zhì)點(diǎn)稱為波源．（4）由于繩中各質(zhì)點(diǎn)之間存在著相互作用力,作為波源的質(zhì)點(diǎn)就帶動(dòng)周?chē)|(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，并依次帶動(dòng)鄰近質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，于是振動(dòng)就在繩中由近及遠(yuǎn)地傳播．2．產(chǎn)生條件：（1)要有振源;(2)要有傳播振動(dòng)的介質(zhì)．例1如圖3所示,是某繩波形成過(guò)程的示意圖．質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下沿垂直直線方向做簡(jiǎn)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．已知t＝0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)1開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，t＝eq\f(T，4)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)1到達(dá)最上方，質(zhì)點(diǎn)5開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)．問(wèn)：

圖3（1）t＝eq\f（T，2)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？（2）t＝eq\f（3T，4)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)8、12、16的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何？（3）t＝T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．如圖所示．(1)由甲圖可知，t＝eq\f(T，2)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)8未達(dá)到波峰，正在向上振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)12、16未振動(dòng)．（2)由乙圖可知，t＝eq\f（3T，4）時(shí)，質(zhì)點(diǎn)8正在向下振動(dòng),質(zhì)點(diǎn)12正在向上振動(dòng),質(zhì)點(diǎn)16未振動(dòng)．(3）由圖丙可知，t＝T時(shí),質(zhì)點(diǎn)8、12正在向下振動(dòng),質(zhì)點(diǎn)16正在向上振動(dòng)．答案見(jiàn)解析二、橫波和縱波[問(wèn)題設(shè)計(jì)]2011年3月,日本東北部海域發(fā)生里氏9.0級(jí)強(qiáng)地震,其引發(fā)的海嘯加上核泄漏事故給日本帶來(lái)巨大的損失．通過(guò)視頻咱們可以觀察到地震發(fā)生時(shí),地面會(huì)產(chǎn)生前后或左右的晃動(dòng)，也會(huì)產(chǎn)生豎直方向的振動(dòng),你知道這是為什么嗎？答案地震波有縱波和橫波，不同的波引起地面的振動(dòng)不同．［要點(diǎn)提煉]1．橫波定義：把介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向跟波的傳播方向垂直的波叫做橫波，如繩波．(1）在橫波中，凸起的最高處叫做波峰,凹下去的最低處叫做波谷,橫波是以波峰和波谷這個(gè)形式將機(jī)械振動(dòng)傳播出去的，這種波在傳播時(shí)呈現(xiàn)出凸凹相間的波形．（2）橫波是物體的形狀發(fā)生了變化而產(chǎn)生彈力作用所致，故純粹的橫波只能通過(guò)固體傳播．2．縱波定義：把介質(zhì)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．(1）在縱波中，質(zhì)點(diǎn)分布密集的地方叫做密部，質(zhì)點(diǎn)分布稀疏的地方叫做疏部．縱波在傳播時(shí)呈現(xiàn)出疏密相間的波形．（2）在縱波的情況下，物體的各部分經(jīng)常受到壓縮和拉長(zhǎng)，也就是說(shuō)經(jīng)常在改變自己的體積．在體積改變時(shí),固體內(nèi)固然要產(chǎn)生彈力，液體和氣體也要產(chǎn)生彈力，所以縱波在這三種狀態(tài)的介質(zhì)中都能傳播．例2下列關(guān)于橫波和縱波的說(shuō)法正確的是(）A．凸凹相間的波叫橫波,凸起的最高處叫波峰，凹下的最低處叫波谷B．質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向在同一直線上的波叫橫波C．縱波的波形是疏密相間的,質(zhì)點(diǎn)分布密集的部分叫密部,分布稀疏的地方叫疏部D．質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波解析橫波具有波峰和波谷，A正確；振動(dòng)的方向與傳播的方向垂直的波為橫波，振動(dòng)的方向與傳播的方向在同一直線上的波為縱波，B錯(cuò)誤，D正確；縱波有疏部和密部且波形是疏密相間的，C正確．答案ACD三、波傳遞的是能量和信息[問(wèn)題設(shè)計(jì)］一同學(xué)不小心把一只排球打入湖中，為使球能漂回岸邊，這位同學(xué)采用不斷將石頭拋向湖中的方法，這位同學(xué)能否通過(guò)這種方法把排球沖上岸？這說(shuō)明波傳播的是什么?答案不能．石頭激起的水波向四周傳播，浮在水面上的排球隨水上下起伏，不能到達(dá)河岸．這說(shuō)明波傳播時(shí)介質(zhì)不隨波遷移，傳播的只是振動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)形式．［要點(diǎn)提煉]波傳播的特點(diǎn)：（1）波傳播的是振動(dòng)形式，而介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移；（2）波在傳遞運(yùn)動(dòng)形式的同時(shí)，也傳遞能量和信息．例3關(guān)于機(jī)械波的說(shuō)法正確的是（）A．相鄰的質(zhì)點(diǎn)要相互做功B．縱波的質(zhì)點(diǎn)可以隨波遷移,而橫波的質(zhì)點(diǎn)不能C．振源開(kāi)始時(shí)怎樣振動(dòng)，其他質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始時(shí)就怎樣振動(dòng)D．除振源外波中各質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動(dòng)解析機(jī)械波是由于介質(zhì)中前面的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后面的質(zhì)點(diǎn)，使振源的振動(dòng)形式與振源的能量向遠(yuǎn)處傳播而形成的，前后質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用力，因而相互做功，故A正確；波傳播過(guò)程中，各質(zhì)點(diǎn)只能在各自的平衡位置附近振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，縱波也是機(jī)械波,因此B錯(cuò)；每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都是由振源依次帶動(dòng)后面的質(zhì)點(diǎn)，每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動(dòng),每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的頻率都與振源頻率相同,并且都“仿照”振源振動(dòng)，故C、D正確．答案ACD四、振動(dòng)和波動(dòng)的區(qū)別例4關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是(）A．振動(dòng)是波的成因，波是振動(dòng)的傳播B．振動(dòng)是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象,波是許多質(zhì)點(diǎn)聯(lián)合起來(lái)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象C．波的傳播速度就是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度D．波源停止振動(dòng)時(shí),波立即停止傳播解析機(jī)械波的產(chǎn)生條件是有波源和介質(zhì),由于介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)依次帶動(dòng)、由近及遠(yuǎn)地傳播而形成波，所以選項(xiàng)A、B正確；波的傳播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均勻介質(zhì)中其速度大小不變，而質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度和方向都隨時(shí)間周期性地發(fā)生變化，選項(xiàng)C錯(cuò)誤;介質(zhì)中一旦形成了波,介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)就會(huì)將振動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)形式由近及遠(yuǎn)的向外傳播，當(dāng)波源停止振動(dòng)時(shí)，介質(zhì)中已經(jīng)振動(dòng)起來(lái)的質(zhì)點(diǎn)還在振動(dòng)，所以波將繼續(xù)傳播，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案AB機(jī)械波的產(chǎn)生eq\b\lc\｛\rc\（\a\vs4\al\co1(質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)\b\lc\｛\rc\(\a\vs4\al\co1(后面質(zhì)點(diǎn)滯后于前面質(zhì)點(diǎn)，不隨波的傳播而遷移)),機(jī)械波的產(chǎn)生條件\b\lc\｛\rc\(\a\vs4\al\co1（波源，介質(zhì)））,機(jī)械波的分類(lèi)\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向,互相垂直,縱波:質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向，在同一直線上）)，機(jī)械波的傳播\b\lc\{\rc\（\a\vs4\al\co1（振動(dòng)形式,能量和信息)))）1．下列對(duì)機(jī)械波的認(rèn)識(shí)正確的是()A．形成機(jī)械波一定要有振源和介質(zhì)B．振源做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)形成的波中，各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況完全相同C．橫波向右傳播時(shí)，處于波峰的質(zhì)點(diǎn)也向右遷移D．機(jī)械波向右傳播時(shí)，右方的質(zhì)點(diǎn)比左方的質(zhì)點(diǎn)早一些振動(dòng)答案A解析振源和介質(zhì)是形成機(jī)械波的兩個(gè)必不可少的條件，故A正確．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)都做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，沿波的傳播方向，后面的質(zhì)點(diǎn)比前面的質(zhì)點(diǎn)總要晚一些開(kāi)始振動(dòng)，但質(zhì)點(diǎn)本身并不隨波的傳播而發(fā)生遷移，而且各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)步調(diào)不一致，故B、C、D均錯(cuò)．2．下列關(guān)于橫波與縱波的說(shuō)法中，正確的是（）A．聲波一定是縱波B．水波一定是橫波C．地震波既有橫波，也有縱波D．縱波中的質(zhì)點(diǎn)要隨波遷移，橫波中的質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移答案C解析聲波可以在空氣中傳播，也可以在液體和固體中傳播,空氣中的聲波一定是縱波，而液體、固體中的聲波既可能是縱波，也可能是橫波,故A錯(cuò)；水波既不是橫波，也不是縱波,它的運(yùn)動(dòng)形式比較復(fù)雜，故B錯(cuò)；地震波既有橫波，也有縱波，故發(fā)生地震時(shí)，地面既有上下振動(dòng)，也有左右振動(dòng)，C正確;無(wú)論是橫波,還是縱波，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)都不隨波發(fā)生遷移，故D錯(cuò)．3．關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是()A．有機(jī)械波必有振動(dòng)B．有機(jī)械振動(dòng)必有波C．離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)較慢D．波源停止振動(dòng)時(shí)，介質(zhì)中的波立即停止傳播答案A解析機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中向外傳播就形成了機(jī)械波，所以有機(jī)械波必定有機(jī)械振動(dòng)．但如果只有振動(dòng)，沒(méi)有介質(zhì)的傳播就不會(huì)有機(jī)械波的產(chǎn)生．因各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都是重復(fù)波源的振動(dòng)，不論距波源遠(yuǎn)近，振動(dòng)的快慢都一樣；在波源停止振動(dòng)時(shí)，波仍將繼續(xù)向外傳播而不會(huì)停止．［基礎(chǔ)題]1．關(guān)于機(jī)械波,下列說(shuō)法正確的是(）A．各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動(dòng)B．相鄰質(zhì)點(diǎn)間必有相互作用力C．前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)帶動(dòng)相鄰的后一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)必定落后于前一質(zhì)點(diǎn)D．各質(zhì)點(diǎn)隨波的傳播而遷移答案ABC解析振源的振動(dòng)使其周?chē)|(zhì)點(diǎn)依次振動(dòng)，之所以能依次振動(dòng)下去，就是依靠了相鄰質(zhì)點(diǎn)間的相互作用力；沿波的傳播方向，后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)必滯后于前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)；質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近振動(dòng),并不隨波遷移．2．下列有關(guān)橫波與縱波的說(shuō)法中正確的是（）A．沿水平方向傳播的波為橫波B．縱波可以在固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)介質(zhì)中傳播C．縱波與橫波不可以同時(shí)在同一介質(zhì)中傳播D．凡是振動(dòng)方向與波傳播方向在同一條直線上的波都是縱波答案BD解析縱波與橫波可以在同一介質(zhì)中傳播，如地震波中既有橫波也有縱波．3．科學(xué)探測(cè)表明，月球表面無(wú)大氣層，也沒(méi)有水，更沒(méi)有任何生命存在的痕跡．在月球上,兩名宇航員面對(duì)面講話也無(wú)法聽(tīng)到，這是因?yàn)?)A．月球太冷，聲音傳播太慢B．月球上沒(méi)有空氣，聲音無(wú)法傳播C．宇航員不適應(yīng)月球，聲音太輕D．月球上太嘈雜，聲音聽(tīng)不清楚答案B解析月球表面無(wú)大氣層，沒(méi)有傳播聲音的介質(zhì)，所以講話無(wú)法聽(tīng)到．4．波在傳播過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(）A．介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)隨波的傳播而遷移B．波源的振動(dòng)能量隨波傳遞C．振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的頻率隨著波的傳播而減小D．波源的能量靠振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的遷移來(lái)傳播答案B解析各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的頻率都與波源的振動(dòng)頻率相同．5．在平靜湖面上漂著一塊小木條，現(xiàn)向湖中央扔一石子,圓形的波紋一圈圈的向外傳播,當(dāng)波傳到小木條處時(shí),小木條將()A．隨波紋漂向湖岸 B．不動(dòng)C．向波源處漂動(dòng) D．在原來(lái)位置上下振動(dòng)答案D解析介質(zhì)中有機(jī)械波傳播時(shí)，介質(zhì)上的質(zhì)點(diǎn)本身并不隨波一起傳播，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)只在自己的平衡位置附近振動(dòng)，只是振動(dòng)形式和能量向外傳播．6．圖1是某繩波形成過(guò)程示意圖，1、2、3、4……為繩中的一系列等間距的質(zhì)點(diǎn)，繩處于水平方向．質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下沿豎直方向做簡(jiǎn)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．t＝0時(shí)質(zhì)點(diǎn)1開(kāi)始豎直向上運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期為T(mén).經(jīng)過(guò)四分之一周期，質(zhì)點(diǎn)5開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)1已發(fā)生的位移為x.下列判斷正確的是（）圖1A．t＝eq\f（T,4）時(shí)質(zhì)點(diǎn)5的運(yùn)動(dòng)方向向下B．t＝eq\f（T，2）時(shí)質(zhì)點(diǎn)7的加速度方向向上C．t＝eq\f(3T,4)時(shí)質(zhì)點(diǎn)5運(yùn)動(dòng)的路程為3xD．t＝T時(shí)質(zhì)點(diǎn)9向下運(yùn)動(dòng)答案D7．下列關(guān)于波的應(yīng)用正確的是(）A．要使放在河中的紙船逐漸靠近河岸，可向比紙船更遠(yuǎn)處投擲石子形成水波B．兩個(gè)在水中潛泳并且靠得較近的運(yùn)動(dòng)員能聽(tīng)到對(duì)方發(fā)出的聲音是聲波在液體中傳播的應(yīng)用C．光纜是利用機(jī)械波傳遞信息D．宇航員在宇宙飛船里，擊打船壁只能引起機(jī)械振動(dòng)，不能形成聲波答案B解析機(jī)械波傳播時(shí)，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在各自平衡位置附近振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)本身并不隨波遷移,A錯(cuò);光纜是利用光波傳遞信息的,故C錯(cuò)；宇航員在宇宙飛船里，擊打船壁能引起機(jī)械振動(dòng)，同時(shí)也能形成聲波，D錯(cuò)，故選B。[能力題]8．一列橫波某時(shí)刻的波形如圖2所示，則關(guān)于質(zhì)點(diǎn)A的受力下列說(shuō)法中正確的是(）圖2A．如果波向右傳播,則質(zhì)點(diǎn)A受到向上的作用力B．如果波向右傳播,則質(zhì)點(diǎn)A受到向下的作用力C．如果波向左傳播,則質(zhì)點(diǎn)A受到向上的作用力D．如果波向左傳播，則質(zhì)點(diǎn)A受到向下的作用力答案BD解析無(wú)論波向左傳播還是向右傳播，回復(fù)力始終指向平衡位置,質(zhì)點(diǎn)A的受力方向始終向下，故B、D正確．9．沿繩傳播的一列機(jī)械波,當(dāng)波源突然停止振動(dòng)時(shí)，有(）A．繩上各質(zhì)點(diǎn)同時(shí)停止振動(dòng)，橫波立即消失B．繩上各質(zhì)點(diǎn)同時(shí)停止振動(dòng),縱波立即消失C．離波源較近的質(zhì)點(diǎn)先停止振動(dòng)，較遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)稍后停止振動(dòng)D．離波源較遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)先停止振動(dòng),較近的質(zhì)點(diǎn)稍后停止振動(dòng)答案C解析機(jī)械波向前傳播時(shí)，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在振動(dòng)，一旦波源停止振動(dòng),離波源較近的質(zhì)點(diǎn)先停止振動(dòng),離波源較遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)后停止振動(dòng)．10．如圖3所示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)剛開(kāi)始的振動(dòng)方向是()圖3A．向左 B．向右C．向下 D．向上答案D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，由題圖根據(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(kāi)始的振動(dòng)方向向上，選項(xiàng)D正確．11.如圖4所示是沿繩向右傳播的一列橫波，圖4(1）在圖上標(biāo)出B、D