人教版(新教材)高中物理選擇性必修1學(xué)案1：3 1 波的形成

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)的振動都受它前一個質(zhì)點(diǎn)的帶動，而做_______振動，對簡諧波而言各質(zhì)點(diǎn)振動的_________和_________都相同，各質(zhì)點(diǎn)只在自己的________附近振動，并不“隨波逐流”，波只是傳播_________和振動能量.2.波的傳播波不但傳遞___________，而且可以傳遞___________.3.縱波與橫波（1）橫波是參與振動的質(zhì)點(diǎn)的振動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，一定產(chǎn)生機(jī)械波B.后振動的質(zhì)點(diǎn)總是跟著先振動的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)振動，只是時間落后一步C.參與振動的質(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)的振動周期都與波源的振動周期相同；離波源越遠(yuǎn)，質(zhì)點(diǎn)的振動越滯后，但各質(zhì)點(diǎn)的起振方向與波源起振方向相同；波傳播的是振動形式，而各介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移；波在傳播振動形式的同時，也在傳播能量和信息.例2圖12-1-3所示為波源開始振動后經(jīng)過一個周期的波形圖，設(shè)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動周期為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)開始振動時方向向下B.若M點(diǎn)為波源，則P點(diǎn)已經(jīng)振動了TC.若N點(diǎn)為波源，則P點(diǎn)已經(jīng)振動TD.若N點(diǎn)為波源，則該時刻P質(zhì)點(diǎn)動能最大方法歸納當(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，即越靠近波源的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的時間越長.另外,任何一個質(zhì)點(diǎn)的起振方向都與波源的起振方向相同.知識點(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)的振動方向和波的傳播方向垂直的波叫橫波B.質(zhì)點(diǎn)振動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，聲波是縱波知識點(diǎn)三機(jī)械波例4以下對機(jī)械波的認(rèn)識正確的是()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)動形成的波中，各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動情況完全相同C.橫波向右傳播時，處于波峰的質(zhì)點(diǎn)也向右遷移D.機(jī)械波向右傳播時，右方的質(zhì)點(diǎn)比左方的質(zhì)點(diǎn)早一些振動誤區(qū)警示波動與振動是兩個不同的概念，一些同學(xué)往往認(rèn)為：振動就是波動，我們知道在波的傳播過程中，一定有質(zhì)點(diǎn)的振動，但質(zhì)點(diǎn)振動，不一定能夠形成波動，波動是許多質(zhì)點(diǎn)振動而形成的，振動則是單個質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動.知識點(diǎn)四振動和波的關(guān)系例5關(guān)于振動和波的關(guān)系，下列說法正確的是()A.有機(jī)械波必有振動B.有機(jī)械振動必有波C.離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動周期長D.波源停振時，介質(zhì)中的波動立即停止誤區(qū)警示很多同學(xué)會認(rèn)為“波源停振時，介質(zhì)中的波動立即停止”，錯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)動方向關(guān)系如何判斷？探究過程：已知質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動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，“下坡”的點(diǎn)向上運(yùn)動，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箭頭表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方向，并設(shè)想在同一點(diǎn)沿水平方向畫個箭頭表示波的傳播方向，那么這兩個箭頭總是在曲線的同側(cè)（如圖1214乙所示）.方法三：頭頭（尾尾）相對法在波形圖的波峰（或波谷）上畫出一個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箭頭表示質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動方向，那么這三個箭頭總是頭頭相對，尾尾相對（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，則波是從左向右傳播的B.若質(zhì)點(diǎn)b向上運(yùn)動，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D.若波從左向右傳播，則質(zhì)點(diǎn)d向上運(yùn)動2.一簡諧橫波在x軸上傳播，在某時刻的波形如圖12-1-6所示.已知此時質(zhì)點(diǎn)F的運(yùn)動方向向下，則（)圖12-1-6A.此波朝x軸負(fù)方向傳播B.質(zhì)點(diǎn)D此時向下運(yùn)動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刻的波形圖，圖中P點(diǎn)為介質(zhì)中的一質(zhì)點(diǎn)，此時刻恰好過平衡位置，已知其振動周期T=0.4s.求至少過多長時間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，某時刻P、Q兩質(zhì)點(diǎn)都處于平衡位置，且P、Q間僅有一個波峰，經(jīng)過時間t，Q質(zhì)點(diǎn)第一次運(yùn)動到波谷.則t的可能值有（)圖12-1-8A.1個B.2個C.3個D.4個6.如圖12-1-9所示，S點(diǎn)為振動源，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)動時，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，Q通過平衡位置向下運(yùn)動7.已知平面簡諧橫波在x軸上傳播，原點(diǎn)O的振動圖線如圖12-1-10甲所示，此時刻的波形圖線如圖12-1-10乙所示.圖12-1-10在t′=t+0.5s時刻的波形圖可能是圖12-1-11中的（)圖12-1-118.1999年9月臺灣南投地區(qū)發(fā)生了里氏7.4級大地震，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)該地的時間差5.4s.（1）求這個觀測站距南投的距離.（2）觀測站首先觀察到的是上下振動還是左右晃動？

〖答案〗典題·熱題例1〖解析〗機(jī)械波的形成必須具備的兩個條件：振源和介質(zhì)，只有物體做機(jī)械振動，而其周圍沒有傳播這種振動的介質(zhì)，遠(yuǎn)處的質(zhì)點(diǎn)不可能振動起來形成機(jī)械波，故A選項錯誤；任何一個振動的質(zhì)點(diǎn)都是一個波源而帶動它周圍的質(zhì)點(diǎn)振動，將振動傳播開來，所以后一質(zhì)點(diǎn)總是落后，故選項B、C正確，形成機(jī)械波的各個質(zhì)點(diǎn)，只有在平衡位置附近往復(fù)運(yùn)動，并沒有隨波遷移，離振源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動的能量，是通過各質(zhì)點(diǎn)的傳遞從振源獲得，故選項D錯誤.〖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，又因?yàn)槭墙?jīng)過一個周期的波形，此時M點(diǎn)的振動方向向上，即為開始振動時的方向或者根據(jù)波傳到了N點(diǎn)，此時N點(diǎn)振動方向向上，即波源的開始振動方向向上，而傳到P點(diǎn)要經(jīng)過T，因而P點(diǎn)已振動T，若N點(diǎn)為波源，N開始振動方向向下，傳到P點(diǎn)經(jīng)，故P點(diǎn)已振動了T，而此時P點(diǎn)在最大位移處，速度為零，動能最小，〖答案〗為C選項.〖答案〗C例3〖解析〗根據(jù)橫波和縱波的定義知，A、B、C三項正確，聲波是一種縱波，但地震波中既有橫波又有縱波，D選項錯誤.〖答案〗ABC例4〖解析〗振源和介質(zhì)是形成機(jī)械波的兩個必不可少的條件，故A選項正確.簡諧運(yùn)動在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)都做簡諧運(yùn)動，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，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)的振動步調(diào)不一致，故B、C、D三項都錯.〖答案〗A例5〖解析〗一個質(zhì)點(diǎn)的振動會帶動鄰近質(zhì)點(diǎn)的振動，使振動這種運(yùn)動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，波動現(xiàn)象就無法發(fā)生，故A選項對,B選項錯.波動形成以后，各質(zhì)點(diǎn)的振動都先后重復(fù)波源的振動，故各質(zhì)點(diǎn)的振動周期是一樣的，C錯，大量質(zhì)點(diǎn)的振動所形成的波動不會因波源的停振而立即消失，因?yàn)槟芰坎粫o緣無故地消失，故D選項錯.〖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，要判斷波的傳播方向，或質(zhì)點(diǎn)振動方向，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，而“下坡”段質(zhì)點(diǎn)均向上振動.若波從左向右傳播，a、b處于下坡，向上振動，故A錯，B對.c、d處于上坡，應(yīng)向下振動，D錯.若波從右向左傳播，c、d處于下坡，向上振動，C錯.〖答案〗B2.思路〖解析〗F向下運(yùn)動時，波從右向左傳播，F(xiàn)與D在同一側(cè)，即D也向下運(yùn)動，即A、B對.又D向下運(yùn)動帶動C向下運(yùn)動，C與B不在同一側(cè)，即B向上運(yùn)動，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.〖答案〗AB3.思路〖解析〗λ==m=2m，T==2s，在t0時刻距a點(diǎn)2m處質(zhì)點(diǎn)，恰好為一個波長，該點(diǎn)的振動狀態(tài)與a完全相同，也應(yīng)該在平衡位置，故選項A錯.在（t0+1s）時刻，因?yàn)門=2s，過了半個周期，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B正確.在（t0+2s）時刻是經(jīng)過了一個周期，在距離a點(diǎn)1m即半波長的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置，選項C錯.在（t0+3s）時刻是經(jīng)過了一個半周期，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方向，也沒有給定波的傳播方向，不妨假定P質(zhì)點(diǎn)此時正向上振動，波向右傳播，則至少需要1/4個周期的時間.〖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，對圖甲Q質(zhì)點(diǎn)第1次運(yùn)動到波谷時間t1=，對圖乙Q質(zhì)點(diǎn)第一次運(yùn)動到波谷時間t2=，對圖丙Q質(zhì)點(diǎn)第一次運(yùn)動到波谷時間t3=，對圖丁Q質(zhì)點(diǎn)第一次運(yùn)動到波谷時間t4=〖答案〗D6.思路〖解析〗振源振動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)動時，距S右側(cè)λ處的質(zhì)點(diǎn)在波谷，因此在相距5個波長的質(zhì)點(diǎn)P也在波谷.