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人教版(新教材)高中物理選擇性必修第一冊PAGEPAGE1第1節(jié)波的形成學(xué)習(xí)目標(biāo)理解波的形成過程及質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)特點(diǎn)理解波的傳播過程的特點(diǎn)知道橫波和縱波的異同,機(jī)械波的一般特點(diǎn)新知預(yù)習(xí)1.機(jī)械波的產(chǎn)生(1)定義:機(jī)械振動(dòng)在_________過程,叫機(jī)械波.(2)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_______振動(dòng),對(duì)簡諧波而言各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的_________和_________都相同,各質(zhì)點(diǎn)只在自己的________附近振動(dòng),并不“隨波逐流”,波只是傳播_________和振動(dòng)能量.2.波的傳播波不但傳遞___________,而且可以傳遞___________.3.縱波與橫波(1)橫波是參與振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向___________的波.在橫波中,凸起的最高處叫___________,凹下的最低處叫___________.(2)縱波是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向____________的波.在縱波中,質(zhì)點(diǎn)緊縮的最密處叫___________,最稀疏的地方叫___________.典題·熱題知識(shí)點(diǎn)一機(jī)械波的形成和傳播例1關(guān)于機(jī)械波的形成和傳播,下列說法中正確的是()A.物體做機(jī)械振動(dòng),一定產(chǎn)生機(jī)械波B.后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)總是跟著先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)振動(dòng),只是時(shí)間落后一步C.參與振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)群有相同的頻率D.機(jī)械波是質(zhì)點(diǎn)隨波遷移,也是振動(dòng)能量的傳遞方法歸納本題考查機(jī)械波的產(chǎn)生及其傳播特點(diǎn).機(jī)械波是由于機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波,機(jī)械波在傳播中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期都與波源的振動(dòng)周期相同;離波源越遠(yuǎn),質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)越滯后,但各質(zhì)點(diǎn)的起振方向與波源起振方向相同;波傳播的是振動(dòng)形式,而各介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移;波在傳播振動(dòng)形式的同時(shí),也在傳播能量和信息.例2圖12-1-3所示為波源開始振動(dòng)后經(jīng)過一個(gè)周期的波形圖,設(shè)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期為T,下列說法中正確的是()圖12-1-3A.若M點(diǎn)為波源,則M點(diǎn)開始振動(dòng)時(shí)方向向下B.若M點(diǎn)為波源,則P點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)了TC.若N點(diǎn)為波源,則P點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)TD.若N點(diǎn)為波源,則該時(shí)刻P質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能最大方法歸納當(dāng)波源確定后便可確定波傳播的方向,由于介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)從波源開始依次運(yùn)動(dòng),即越靠近波源的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間越長.另外,任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的起振方向都與波源的起振方向相同.知識(shí)點(diǎn)二橫波和縱波例3關(guān)于橫波和縱波,下列說法正確的是()A.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直的波叫橫波B.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向跟波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波C.橫波有波峰和波谷,縱波有密部和疏部D.地震波是橫波,聲波是縱波知識(shí)點(diǎn)三機(jī)械波例4以下對(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)誤區(qū)警示波動(dòng)與振動(dòng)是兩個(gè)不同的概念,一些同學(xué)往往認(rèn)為:振動(dòng)就是波動(dòng),我們知道在波的傳播過程中,一定有質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng),但質(zhì)點(diǎn)振動(dòng),不一定能夠形成波動(dòng),波動(dòng)是許多質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)而形成的,振動(dòng)則是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng).知識(shí)點(diǎn)四振動(dòng)和波的關(guān)系例5關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系,下列說法正確的是()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)周期長D.波源停振時(shí),介質(zhì)中的波動(dòng)立即停止誤區(qū)警示很多同學(xué)會(huì)認(rèn)為“波源停振時(shí),介質(zhì)中的波動(dòng)立即停止”,錯(cuò)誤的主要原因是不能明確波的形成條件及傳播特點(diǎn).問題·探究思維發(fā)散探究問題波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向關(guān)系如何判斷?探究過程:已知質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向判斷波的傳播方向或與之相反的問題,判斷的基本規(guī)律是橫波的形成與傳播的特點(diǎn),常用方法有:方法一:上下坡法沿波的傳播方向看,“上坡”的點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng),“下坡”的點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng),簡稱“上坡下、下坡上”(如圖12-1-4甲所示).方法二:同側(cè)法在波的圖象上的某一點(diǎn),沿豎直方向畫出一個(gè)箭頭表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向,并設(shè)想在同一點(diǎn)沿水平方向畫個(gè)箭頭表示波的傳播方向,那么這兩個(gè)箭頭總是在曲線的同側(cè)(如圖1214乙所示).方法三:頭頭(尾尾)相對(duì)法在波形圖的波峰(或波谷)上畫出一個(gè)箭頭表示波的傳播方向,并在波峰(或波谷)兩邊波形上分別畫出兩個(gè)箭頭表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向,那么這三個(gè)箭頭總是頭頭相對(duì),尾尾相對(duì)(如圖12-1-4丙所示).方法四:平移法將原波形(實(shí)線)沿波的傳播方向平移后(虛線),則從原波形中平衡位置沿y軸指向虛線最大位移處的方向,表示原波形中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向(如圖12-1-4丁所示).甲乙丙丁圖12-1-4自主廣場我夯基我達(dá)標(biāo)1.簡諧橫波某時(shí)刻的波形圖如圖12-1-5所示,由此圖可知()圖12-1-5A.若質(zhì)點(diǎn)a向下運(yùn)動(dòng),則波是從左向右傳播的B.若質(zhì)點(diǎn)b向上運(yùn)動(dòng),則波是從左向右傳播的C.若波從右向左傳播,則質(zhì)點(diǎn)c向下運(yùn)動(dòng)D.若波從左向右傳播,則質(zhì)點(diǎn)d向上運(yùn)動(dòng)2.一簡諧橫波在x軸上傳播,在某時(shí)刻的波形如圖12-1-6所示.已知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)方向向下,則()圖12-1-6A.此波朝x軸負(fù)方向傳播B.質(zhì)點(diǎn)D此時(shí)向下運(yùn)動(dòng)C.質(zhì)點(diǎn)B將比質(zhì)點(diǎn)C先回到平衡位置D.質(zhì)點(diǎn)E的振幅為零3.一列簡諧橫波沿繩傳播,振幅為0.2m,傳播速度為1m/s,頻率為0.5Hz.在t0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)a正好經(jīng)過平衡位置,沿著波的傳播方向()A.在t0時(shí)刻,距a點(diǎn)2m處的質(zhì)點(diǎn)離開其平衡位置的距離為0.2mB.在(t0+1s)時(shí)刻,距a點(diǎn)1.5m處的質(zhì)點(diǎn)離開其平衡位置的距離為0.2mC.在(t0+2s)時(shí)刻,距a點(diǎn)1m處的質(zhì)點(diǎn)離開其平衡位置的距離為0.2mD.在(t0+3s)時(shí)刻,距a點(diǎn)0.5m處的質(zhì)點(diǎn)離開其平衡位置的距離為0.2m4.如圖12-1-7所示是一列簡諧橫波某時(shí)刻的波形圖,圖中P點(diǎn)為介質(zhì)中的一質(zhì)點(diǎn),此時(shí)刻恰好過平衡位置,已知其振動(dòng)周期T=0.4s.求至少過多長時(shí)間P質(zhì)點(diǎn)到達(dá)波峰?圖12-1-7我綜合我發(fā)展5.一列簡諧橫波向右傳播,波速為v,沿波傳播方向上有相距為L的P、Q兩質(zhì)點(diǎn),如圖12-1-8,某時(shí)刻P、Q兩質(zhì)點(diǎn)都處于平衡位置,且P、Q間僅有一個(gè)波峰,經(jīng)過時(shí)間t,Q質(zhì)點(diǎn)第一次運(yùn)動(dòng)到波谷.則t的可能值有()圖12-1-8A.1個(gè)B.2個(gè)C.3個(gè)D.4個(gè)6.如圖12-1-9所示,S點(diǎn)為振動(dòng)源,其頻率為100Hz,所產(chǎn)生的橫波向右傳播,波速為80m/s,P、Q是波傳播途徑中的兩點(diǎn),已知SP=4.2m,SQ=5.4m.當(dāng)S通過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí),則()圖12-1-9A.P在波谷,Q在波峰B.P在波峰,Q在波谷C.P、Q都在波峰D.P通過平衡位置向上運(yùn)動(dòng),Q通過平衡位置向下運(yùn)動(dòng)7.已知平面簡諧橫波在x軸上傳播,原點(diǎn)O的振動(dòng)圖線如圖12-1-10甲所示,此時(shí)刻的波形圖線如圖12-1-10乙所示.圖12-1-10在t′=t+0.5s時(shí)刻的波形圖可能是圖12-1-11中的()圖12-1-118.1999年9月臺(tái)灣南投地區(qū)發(fā)生了里氏7.4級(jí)大地震,已知地震中的縱波和橫波在地表附近的傳播速度為9.1km/s和3.7km/s,在某地觀測站中,記錄了南投地震的縱波和橫波到達(dá)該地的時(shí)間差5.4s.(1)求這個(gè)觀測站距南投的距離.(2)觀測站首先觀察到的是上下振動(dòng)還是左右晃動(dòng)?
〖答案〗典題·熱題例1〖解析〗機(jī)械波的形成必須具備的兩個(gè)條件:振源和介質(zhì),只有物體做機(jī)械振動(dòng),而其周圍沒有傳播這種振動(dòng)的介質(zhì),遠(yuǎn)處的質(zhì)點(diǎn)不可能振動(dòng)起來形成機(jī)械波,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤;任何一個(gè)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)都是一個(gè)波源而帶動(dòng)它周圍的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng),將振動(dòng)傳播開來,所以后一質(zhì)點(diǎn)總是落后,故選項(xiàng)B、C正確,形成機(jī)械波的各個(gè)質(zhì)點(diǎn),只有在平衡位置附近往復(fù)運(yùn)動(dòng),并沒有隨波遷移,離振源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的能量,是通過各質(zhì)點(diǎn)的傳遞從振源獲得,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.〖答案〗BC例2〖解析〗若M點(diǎn)為波源,相當(dāng)于其他點(diǎn)追隨M點(diǎn)振動(dòng),又因?yàn)槭墙?jīng)過一個(gè)周期的波形,此時(shí)M點(diǎn)的振動(dòng)方向向上,即為開始振動(dòng)時(shí)的方向或者根據(jù)波傳到了N點(diǎn),此時(shí)N點(diǎn)振動(dòng)方向向上,即波源的開始振動(dòng)方向向上,而傳到P點(diǎn)要經(jīng)過T,因而P點(diǎn)已振動(dòng)T,若N點(diǎn)為波源,N開始振動(dòng)方向向下,傳到P點(diǎn)經(jīng),故P點(diǎn)已振動(dòng)了T,而此時(shí)P點(diǎn)在最大位移處,速度為零,動(dòng)能最小,〖答案〗為C選項(xiàng).〖答案〗C例3〖解析〗根據(jù)橫波和縱波的定義知,A、B、C三項(xiàng)正確,聲波是一種縱波,但地震波中既有橫波又有縱波,D選項(xiàng)錯(cuò)誤.〖答案〗ABC例4〖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選項(xiàng)正確.簡諧運(yùn)動(dòng)在介質(zhì)中傳播時(shí),介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)都做簡諧運(yùn)動(dòng),沿波的傳播方向上,后面的質(zhì)點(diǎn)比前面的質(zhì)點(diǎn)總要晚一些開始振動(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三項(xiàng)都錯(cuò).〖答案〗A例5〖解析〗一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)會(huì)帶動(dòng)鄰近質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng),使振動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)形式向外傳播出去而形成機(jī)械波,但在缺少介質(zhì)的情況下,波動(dòng)現(xiàn)象就無法發(fā)生,故A選項(xiàng)對(duì),B選項(xiàng)錯(cuò).波動(dòng)形成以后,各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都先后重復(fù)波源的振動(dòng),故各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期是一樣的,C錯(cuò),大量質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)所形成的波動(dòng)不會(huì)因波源的停振而立即消失,因?yàn)槟芰坎粫?huì)無緣無故地消失,故D選項(xiàng)錯(cuò).〖答案〗A自主廣場我夯基我達(dá)標(biāo)1.思路〖解析〗解決此題時(shí),要判斷波的傳播方向,或質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向,沿著波的傳播方向看去,圖象“上坡”段的質(zhì)點(diǎn)均向下振動(dòng),而“下坡”段質(zhì)點(diǎn)均向上振動(dòng).若波從左向右傳播,a、b處于下坡,向上振動(dòng),故A錯(cuò),B對(duì).c、d處于上坡,應(yīng)向下振動(dòng),D錯(cuò).若波從右向左傳播,c、d處于下坡,向上振動(dòng),C錯(cuò).〖答案〗B2.思路〖解析〗F向下運(yùn)動(dòng)時(shí),波從右向左傳播,F(xiàn)與D在同一側(cè),即D也向下運(yùn)動(dòng),即A、B對(duì).又D向下運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)C向下運(yùn)動(dòng),C與B不在同一側(cè),即B向上運(yùn)動(dòng),C將比B先回到平衡位置;振幅指質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的最大位移,所以E點(diǎn)的振幅不為零,故C、D錯(cuò).〖答案〗AB3.思路〖解析〗λ==m=2m,T==2s,在t0時(shí)刻距a點(diǎn)2m處質(zhì)點(diǎn),恰好為一個(gè)波長,該點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)與a完全相同,也應(yīng)該在平衡位置,故選項(xiàng)A錯(cuò).在(t0+1s)時(shí)刻,因?yàn)門=2s,過了半個(gè)周期,a點(diǎn)仍在平衡位置,離a點(diǎn)為1.5m的質(zhì)點(diǎn)是距a點(diǎn)1.5λ,其質(zhì)點(diǎn)在離開平衡位置0.2m,選項(xiàng)B正確.在(t0+2s)時(shí)刻是經(jīng)過了一個(gè)周期,在距離a點(diǎn)1m即半波長的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置,選項(xiàng)C錯(cuò).在(t0+3s)時(shí)刻是經(jīng)過了一個(gè)半周期,a點(diǎn)仍在平衡位置,距a點(diǎn)0.5m,即波長的質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的距離為振幅0.2m,選項(xiàng)D正確.〖答案〗BD4.思路〖解析〗題中已知條件沒有給出P質(zhì)點(diǎn)此刻過平衡位置的振動(dòng)方向,也沒有給定波的傳播方向,不妨假定P質(zhì)點(diǎn)此時(shí)正向上振動(dòng),波向右傳播,則至少需要1/4個(gè)周期的時(shí)間.〖答案〗我綜合我發(fā)展5.思路〖解析〗由題中條件可知,P、Q間的波形有如下圖所示四種已知波向右傳播,對(duì)圖甲Q質(zhì)點(diǎn)第1次運(yùn)動(dòng)到波谷時(shí)間t1=,對(duì)圖乙Q質(zhì)點(diǎn)第一次運(yùn)動(dòng)到波谷時(shí)間t2=,對(duì)圖丙Q質(zhì)點(diǎn)第一次運(yùn)動(dòng)到波谷時(shí)間t3=,對(duì)圖丁Q質(zhì)點(diǎn)第一次運(yùn)動(dòng)到波谷時(shí)間t4=〖答案〗D6.思路〖解析〗振源振動(dòng)的頻率即為波傳播的頻率,因此由波速公式v=fλ得λ=m=0.8m,P點(diǎn)距S為=5λ,而S通過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí),距S右側(cè)λ處的質(zhì)點(diǎn)在波谷,因此在相距5個(gè)波長的質(zhì)點(diǎn)P也在波谷.
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