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文檔簡介
人教版(新教材)高中物理選擇性必修第一冊PAGEPAGE13.1波的形成〖學習目標〗1.理解機械波的形成過程和產生條件,知道機械波的種類,明確機械波傳播的特點。2.通過對波的認識和理解,逐步提高空間想象能力?!甲灾鲗W習〗一、波的形成當手握繩端上下振動時,繩端帶動相鄰的質點,使它也上下振動,這個質點又帶動更遠一些的質點……繩子上的質點都跟著振動起來,只是后面的質點總比前面的質點遲一些開始振動。這樣依次帶動下去,繩端這種上下振動的狀態(tài)就沿繩子傳出去了,整體上形成了凹凸相間的波形。二、橫波和縱波質點的振動方向與波的傳播方向相互垂直的波,叫作橫波。在橫波中,凸起的最高處叫作波峰,凹下的最低處叫作波谷。質點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波,叫作縱波。在縱波中,質點分布最密的位置叫作密部,質點分布最疏的位置叫作疏部。思考:(1)取一條較長的軟繩,連續(xù)向上、向下抖動長繩,可以看到一列波產生和傳播的情形,你能不能描述一下波的形成過程?(注意體會“帶動”“遲”的含義)(2)在水面上投一石塊形成水波,則水面上的樹葉能否隨水波漂浮到遠處?(3)振動和波的關系是什么?有振動是否一定有機械波?(4)機械波形成后,若波源停止振動,機械波會立即消失嗎?(5)當地震發(fā)生時,地震波在地球內部和地表傳播,有時使人感到左右搖晃,有時感到上下顛簸,由此可見地震波是什么波?(6)聲波是橫波還是縱波?名師點撥1.機械振動在介質中傳播,形成機械波。2.機械波的產生條件(1)要有波源。(2)要有傳播振動的介質。3.介質中有機械波傳播時,介質本身并不隨波一起傳播,因此說它傳播的只是振動這種運動形式和能量?!颊n堂探究〗一、波的形成探究1:如圖所示是生活中常見的幾種波動現(xiàn)象,這些波動現(xiàn)象是如何形成的呢?總結歸納1.機械波的形成與傳播2.波動過程中各質點的運動特點(1)先振動的質點帶動后振動的質點;后振動的質點重復前面質點的振動;后振動的質點的振動狀態(tài)落后于先振動的質點。概括起來就是“帶動、重復、落后”。(2)各質點只在各自的平衡位置附近做往復運動,并不隨波遷移。各質點的起振方向都與波源開始振動的方向相同。(3)機械波向前傳播的是振動這種運動形式,同時也可以傳遞能量和信息。例1(多選)如圖所示,沿水平方向的介質中的部分質點,每相鄰兩質點的距離相等,其中O為波源,設波源的振動周期為T,從波源通過平衡位置豎直向下振動開始計時,經T4質點1開始振動,則下列說法中正確的是A.介質中所有質點的起振方向都是豎直向下的,但圖中質點9起振最晚B.圖中所畫出的質點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.圖中質點8的振動完全重復質點7的振動,只是質點8振動時通過平衡位置或最大位移處的時間總是比質點7通過相同的位置時落后TD.只要圖中所有質點都已振動了,質點1與質點9的振動步調就完全一致,如果質點1發(fā)生的是第100次振動,則質點9發(fā)生的就是第98次振動二、橫波和縱波探究2:以上兩種波動中,各質點振動方向與波的傳播方向有什么關系?歸納總結1.橫波和縱波的比較名稱橫波縱波概念在波動中,質點的振動方向和波的傳播方向相互垂直在波動中,質點的振動方向和波的傳播方向在一條直線上介質只能在固體介質中傳播在固體、液體和氣體介質中均能傳播特征在波動中交替、間隔出現(xiàn)波峰和波谷在波動中交替、間隔出現(xiàn)密部和疏部2.振動與波動的聯(lián)系和區(qū)別名稱振動波動運動現(xiàn)象振動是單個物體所表現(xiàn)出的周而復始的運動現(xiàn)象波動是介質中大量的質點受到擾動時,從擾動中心傳播開來的周而復始的運動現(xiàn)象聯(lián)系(1)振動是波的起因,波是振動的傳播(2)有波動一定有振動,有振動不一定有波動例2(多選)橫波和縱波的區(qū)別是()A.橫波中質點的振動方向與波的傳播方向垂直,縱波中質點的振動方向與波的傳播方向相同或相反B.縱波不能在空氣中傳播C.橫波形成波峰和波谷,縱波形成疏部和密部D.橫波中質點的振動方向與波的傳播方向在同一條直線上,縱波中質點的振動方向與波的傳播方向垂直規(guī)律總結(1)橫波中,質點的振動方向在與波的傳播方向垂直的平面內。(2)縱波中,質點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上,有時同向,有時反向。(3)機械波中的橫波只能在固體介質中傳播,機械波中的縱波在固體、液體、氣體介質中均能傳播。三、波的傳播方向與質點在該時刻的振動方向的互判若已知波的傳播方向,可確定各質點在該時刻的振動方向,并判斷位移、加速度、速度、動能的變化。反過來,若已知某質點的振動方向,也可以判斷波的傳播方向。常用方法:①上、下坡法沿波的傳播方向看,“上坡”的點向下運動,“下坡”的點向上運動,簡稱“上坡下,下坡上”,如圖所示。②帶動法原理:先振動的質點帶動鄰近的后振動的質點。方法:如圖所示,在質點P靠近波源一方附近的圖像上另找一點P',若P'在P上方,則P向上運動,若P'在P下方,則③微平移法原理:波向前傳播,波形也向前平移。方法:作出經微小時間Δt后的波形,如圖中虛線所示,就知道了各質點經過Δt時間到達的位置,此刻質點振動方向也就知道了,圖中P④同側法質點的振動方向與波的傳播方向在波的圖像的同一側,如圖所示,若波向右傳播,則P向下運動?!茧S堂演練〗例3如圖所示為一橫波在某一時刻的波形圖,已知此時質點A正向上運動,如圖中箭頭所示,由此可判斷此橫波()A.向右傳播,且此時質點B正減速運動 B.向右傳播,且此時質點C位移正增大C.向左傳播,且此時質點D加速度正減小 D.向左傳播,且此時質點E勢能正減小〖課堂達標〗1.在平靜的湖面上漂著一塊小木條,現(xiàn)向湖中央扔一石子,圓形波紋一圈圈地向外傳播,當波傳播到小木條處時,小木條將()A.隨波紋漂向湖岸 B.不動 C.向波源處漂動 D.在原來位置上下振動2.《楓橋夜泊》中有名句:“姑蘇城外寒山寺,夜半鐘聲到客船?!逼渲?,當鐘聲傳到客船時,對大鐘的撞擊早已停止了,但仍感覺“余音未絕”,分析其原因可能是()A.大鐘的回聲 B.大鐘在繼續(xù)振動,空氣中繼續(xù)形成聲波C.人的聽覺發(fā)生“暫留” D.大鐘雖停止振動,但空氣仍在振動3.一列橫波正沿水平方向由西向東傳播,則下列說法中正確的是()A.波中的各個質點都在由西向東運動 B.波中的各個質點一定沿水平方向振動C.波中的各個質點一定沿豎直方向振動 D.以上說法都錯誤4.地震波中的橫波和縱波傳播速率分別約為4km/s和9km/s,一種簡易地震儀由豎直彈簧振子P和水平彈簧振子H組成,如圖所示。地震中,假定震源在地震儀下方,觀察到兩振子相差5s開始振動,則下列說法正確的是()A.P先開始振動,震源距地震儀約36km B.P先開始振動,震源距地震儀約C.H先開始振動,震源距地震儀約36km D.H先開始振動,震源距地震儀約5.如圖所示為波源開始振動后經過一個周期的波形圖,設介質中質點振動周期為T,下列說法正確的是()A.若M質點為波源,則M質點開始振動時方向向下B.若M質點為波源,則P質點已經振動了3C.若N質點為波源,則P質點已經振動了3D.若N質點為波源,則該時刻P質點動能最大
▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖自主學習〗思考:(1)〖提*示〗①將繩分成許多小段,每一段都可以看成質點。②相鄰質點間有相互作用,當振源質點振動時,會帶動相鄰質點振動。這一質點又會帶動下一質點振動。③后面質點的運動重復前面質點的運動。④后面質點的運動滯后前面質點的運動,同一時刻,各質點離開平衡位置的位移是不同的,從而整體上形成凹凸相間的波形。(2)不能。水波在傳播時,介質不隨波遷移。(3)波源和介質是形成機械波的必要條件,二者缺一不可,有振動不一定有機械波,有機械波一定有振動。(4)不會。波源停止振動后,機械波傳遞的能量并不會立即消失,因此機械波不會立即消失。(5)地震震源往往在地下某個地方,地震發(fā)生時,人感到上下顛簸是因為有縱波,感到左右搖晃是因為有橫波,所以,地震波既含有縱波成分又含有橫波成分。另外,橫波振幅比縱波大,破壞力大,所以橫波的水平晃動力是造成建筑物損壞的主要原因。(6)聲波是橫波還是縱波,不是由聲源決定的,而是由它傳播的介質決定的,在空氣中聲音以縱波的形式傳播,在固體中縱波、橫波共存。空氣之所以能傳播縱波,是因為聲源振動→周圍空氣疏、密度發(fā)生變化→傳播至耳膜,耳膜振動,然后人就聽到了聲音。〖課堂探究〗探究1:以彩帶為例,運動員手持細棒抖動彩帶的一端,彩帶像波浪般翻卷,是因為彩帶一端振動,帶動彩帶上相鄰部分振動,依次逐漸引起整個彩帶振動。例1〖答案〗ACD〖解析〗介質中所有質點的起振方向均與波源相同,都是豎直向下的,由題圖可知,質點9是圖中距波源最遠的點,盡管與波源起振方向相同,但起振時刻最晚,故A正確,B錯誤;質點7與質點8比較,質點7在質點8的前面,兩質點的振動步調相差T4,故C正確;質點9比質點1晚2T起振,一旦質點9起振后,質點1、9的振動步調就完全一致,且質點9的振動次數比質點1少兩次,故D探究2:團體操形成的波中,質點的振動方向與波的傳播方向相互垂直;在輕彈簧形成的波中,質點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上。例2〖答案〗AC〖解析〗物理學中把質點的振動方向與波的傳播方向相互垂直的波稱為橫波,把質點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波稱為縱波,對于縱波,質點的振動方向與波的傳播方向可能相同,也可能相反,A正確,D錯誤;聲波是縱波,能在空氣中傳播,B錯誤;橫波形成波峰和波谷,縱波形成疏部和密部,C正確。例3〖答案〗C〖解析〗由題意,此時質點A正向上運動,波形將向左平移,所以此橫波向左傳播,此時質點B、C的振動方向向下,D、E振動方向向上,B向平衡位置運動,速度增大,C向波谷運動,位移增大,D向平衡位置運動,加速度減小,E向波峰運動,位移增大,勢能增大,故C正確,A、B、D錯誤。〖課堂達標〗1.〖答案〗D〖解析〗介質中有機械波傳播時,介質本身并不隨波一起傳播,介質質點只在自己的平衡位置附近振動,向外傳播的只是振動形式和能量,生活中的水面上的一些漂浮物會沿波向外移動,是因為外界另外一些因素的干擾,如風的吹動等,故D正確。2.〖答案〗B〖解析〗停止對大鐘的撞擊后,大鐘做阻尼振動,仍在空氣中形成聲波;隨著能量的減弱,鐘聲逐漸消失。3.〖答案〗D〖解析〗橫波中質點的振動方向和傳播方向垂直,各質點只是在其平衡位置附近做往復運動,并不隨波遷移,而對于一列橫波來說,其各個質點可以在與傳播方向垂直的平面內的任何方向振動,A、B、C錯誤,D正確。4.〖答案〗A〖解析〗縱波的速度快,縱波
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