物理人教版選修3-4學案第十二章第1節(jié)波的形成和傳播-1

1．波的形成和傳播1．知道直線上波的形成過程。2．知道什么是橫波、波峰和波谷。3．知道什么是縱波、密部和疏部。4．理解什么是機械波，確認波是傳播振動形式和傳遞能量的一種方式。地震波既有橫波，也有縱波。當?shù)貢r間2011年3月11日日本本洲島發(fā)生9級大地震，傷亡慘重。你能想象在這次地震中，位于震源正上方的建筑物，在縱波和橫波分別傳來時的振動情況嗎？為什么？提示：地震波是地震發(fā)生時由震源地方的巖石破裂產(chǎn)生的彈性波，它可在地球內(nèi)部和地球表面?zhèn)鞑ァ５卣饡r，同時從震源發(fā)出兩種類型的地震波：縱波、橫波。縱波速度比橫波速度大，所以地震時，人們先感到上下顛，然后水平晃。橫波的振動很強烈，它是引起建筑物破壞的主要原因。1．波的形成與傳播(1)波的形成：當手握繩端上下振動時，繩端________相鄰質(zhì)點，使它也上下振動。這個質(zhì)點又________更遠一些的質(zhì)點……繩子上的質(zhì)點都很快________起來，只是后面的質(zhì)點總比前面的質(zhì)點遲一些開始振動。(2)波的傳播：繩端這種上下振動的狀態(tài)沿繩子傳出去。因此說波傳播的是____這種運動形式。2．橫波和縱波(1)橫波：質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向相互______的波。①波峰：在橫波中，凸起的______叫做波峰。②波谷：凹下的______叫做波谷。(2)縱波：質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向在____直線上的波。①密部：在縱波中，質(zhì)點分布最密的位置。②疏部：質(zhì)點分布最疏的位置。3．機械波(1)________振動在________中的傳播，形成了機械波。波借以傳播的物質(zhì)叫做________。(2)介質(zhì)中有機械波傳播時，介質(zhì)本身并不隨波一起傳播，因此說它傳播的只是________這種運動形式。思考：固體、液體、氣體都能傳播縱波和橫波嗎？(3)介質(zhì)中本來靜止的質(zhì)點，隨波的傳來而發(fā)生振動，可見波是傳遞____的一種方式。(4)波不但能傳遞能量，而且可以傳遞信息。答案：1．(1)帶動帶動振動(2)振動2．(1)垂直最高處最低處(2)同一3．(1)機械介質(zhì)介質(zhì)(2)振動思考提示：氣體、液體、固體都能傳播縱波，但氣體不能傳播橫波。因為氣體不能發(fā)生剪切形變，無法傳播橫波。(3)能量一、機械波都有哪些特點？1．機械波的形成過程實際上是離波源較近的前面的質(zhì)點的振動帶動著離波源較遠的后面的質(zhì)點的振動，后面質(zhì)點的振動重復著前面質(zhì)點的振動，并且后面質(zhì)點的振動總是滯后于前面質(zhì)點的振動?？梢詺w納為三個詞，即：帶動、重復、滯后。2．機械波傳播的是振動形式、能量和信息，介質(zhì)中各質(zhì)點本身并不隨波的傳播而遷移，而是在自己的平衡位置附近振動。3．由于波的形成實際上是從波源開始依次帶動介質(zhì)中的各個質(zhì)點參與振動，所以各個質(zhì)點都在做受迫振動。因此各質(zhì)點振動的周期(頻率)與波源的周期(頻率)相同。4．在不考慮能量損失時，各質(zhì)點振動的振幅相同；各質(zhì)點剛開始振動的方向(起振方向)，都與波源開始振動的方向相同。振動質(zhì)點只是在自己的平衡位置附近振動，并沒有隨波向外遷移，也就是沒有“隨波逐流”。二、“帶動看齊”法分析質(zhì)點的振動方向在波的傳播中，靠近波源的質(zhì)點帶動后面的質(zhì)點運動，離波源遠的質(zhì)點追隨離波源近的質(zhì)點。用“帶動看齊”的思路可分析各個質(zhì)點的振動方向。方法：在質(zhì)點P靠近波源一方附近的圖象上另找一點P′，若P′在P上方，則P向上運動，若P′在P下方，則P向下運動，如圖所示。三、波動和振動的區(qū)別與聯(lián)系1．區(qū)別(1)研究對象不同——振動是單個質(zhì)點在平衡位置附近的往復運動，是單個質(zhì)點的“個體行為”；波動是振動在介質(zhì)中的傳播，是介質(zhì)中彼此相連的大量質(zhì)點將波源的振動傳播的“群體行為”。(2)力的來源不同——產(chǎn)生振動的回復力，可以由作用在物體上的各種性質(zhì)的力提供；而引起波動的力，則總是聯(lián)系介質(zhì)中各質(zhì)點的彈力。(3)運動性質(zhì)不同——振動是質(zhì)點的變加速運動；而波動是勻速直線運動，傳播距離與時間成正比。2．聯(lián)系(1)振動是波動的原因，波動是振動的結果；有波動必然有振動，有振動不一定有波動。(2)波動的性質(zhì)、頻率和振幅與振源相同。振動是從個體的角度分析組成介質(zhì)的無數(shù)質(zhì)點的運動形式，而這種振動形式的傳播使得各質(zhì)點依次振動，產(chǎn)生位移不同的情形，從而使我們看到了諸多個體所形成的群體行為，即機械波。類型一機械波的形成【例1】如圖所示為沿水平方向的介質(zhì)中的部分質(zhì)點，每相鄰兩質(zhì)點間距離相等，其中O為波源。設波源的振動周期為T，自波源通過平衡位置豎直向下振動時開始計時，經(jīng)過eq\f(T,4)，質(zhì)點1開始起振，則下列關于各質(zhì)點的振動和介質(zhì)中的波的說法中正確的是()。A．介質(zhì)中所有質(zhì)點的起振方向都是豎直向下的，但圖中質(zhì)點9起振最晚B．圖中所有質(zhì)點的起振時間都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的C．圖中質(zhì)點8的振動完全重復質(zhì)點7的振動，只是質(zhì)點8振動時，通過平衡位置或最大位移的時間總是比質(zhì)點7通過相同位置時落后eq\f(T,4)D．只要圖中所有質(zhì)點都已振動了，質(zhì)點1與質(zhì)點9的振動步調(diào)就完全一致，但如果質(zhì)點1發(fā)生的是第100次振動，則質(zhì)點9發(fā)生的就是第98次振動解析：據(jù)波的傳播特點知，波傳播過程中各質(zhì)點的振動總是重復波源的振動，所以起振方向相同，都是豎直向下，但從時間上來說，起振依次落后eq\f(T,4)的時間，所以選項A、C正確，B錯誤。由題意知，質(zhì)點9比質(zhì)點1應晚起振兩個周期，所以當所有質(zhì)點都起振后，質(zhì)點1與質(zhì)點9步調(diào)完全一致，所以選項D正確。答案：ACD題后反思：理解波的形成和傳播，介質(zhì)中的每個質(zhì)點都是重復振源的運動，只是滯后了。類型二振動和波的關系【例2】關于振動和波的關系，下列說法中正確的是()。A．振動是波的成因，波是振動的傳播B．振動是單個質(zhì)點呈現(xiàn)的運動現(xiàn)象，波是許多質(zhì)點聯(lián)合起來呈現(xiàn)的運動現(xiàn)象C．波的傳播速度就是質(zhì)點振動的速度D．波源停止振動時，波立即停止傳播解析：機械波的產(chǎn)生條件是有波源和介質(zhì)。介質(zhì)中的質(zhì)點被波源由近及遠依次帶動傳播而形成波，所以選項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)點振動的速度和方向都隨時間周期性地發(fā)生變化，所以選項C錯誤。波源一旦將振動傳給了介質(zhì)，振動就會在介質(zhì)中向遠處傳播，即使波源停止振動，波也繼續(xù)向前傳播，所以選項D錯誤。答案：AB題后反思：波形成的兩個條件是波源和介質(zhì)，但如果波源停止振動，波還可以繼續(xù)向前傳播，即波可以離開振源獨立向外傳播，而不是波源停止振動，波立即消失。1關于機械波，下列說法中正確的是()。A．各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近振動B．相鄰質(zhì)點間必有相互作用力C．前一質(zhì)點的振動帶動相鄰的后一質(zhì)點振動，后一質(zhì)點的振動必定落后于前一質(zhì)點D．各質(zhì)點也隨波的傳播而遷移2關于機械波和機械振動的關系，下列說法中正確的是()。A．有機械振動就有機械波B．有機械波就一定有機械振動C．機械波中各質(zhì)點的振動頻率相同D．機械波在傳播過程中介質(zhì)中的各質(zhì)點是同時開始振動的3關于機械波的下列說法中，錯誤的是()。A．波的產(chǎn)生需要有波源和介質(zhì)B．波動過程是能量由近及遠向外傳播的過程C．聲波是橫波，繩波是縱波D．地震波中既有橫波，也有縱波4區(qū)分橫波與縱波的依據(jù)是()。A．沿水平