3-1波的形成(人教版2019選擇性必修第一冊)(原卷版)

第三章機械波第1節(jié)波的形成重點+難點核心素養(yǎng)解讀1．知道機械波、橫波與縱波、波峰與波谷、密部與疏部等概念。2．理解機械波的形成條件及傳播特點。3．知道機械波在傳播振動形式的同時也傳播能量和信息。1.物理觀念：知道波動是介質(zhì)中的質(zhì)點間的相互作用．2.科學探究：通過觀察和分析，認識波是振動的傳播．3.科學態(tài)度與責任：能利用波的相關(guān)知識解釋日常生活中的相關(guān)現(xiàn)象．知識點一波的形成1．波的形成觀察繩波的產(chǎn)生和傳播：設(shè)想把一條繩子分成一個個小段，這些小段可以看作一個個相連的，這些質(zhì)點之間存在著彈性力的作用，當手握繩端上下振動時，繩端帶動相鄰質(zhì)點使它也，這個質(zhì)點又帶動更遠一些的質(zhì)點……繩子上的質(zhì)點都跟著振動起來，只是后面的質(zhì)點總比前面的質(zhì)點遲一些開始振動。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，整體上形成凹凸相間的波形。2．波的定義：振動的稱為波動，簡稱波。知識點二橫波和縱波1．橫波(1)定義：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互的波。(2)波峰：凸起的。(3)波谷：凹下的。(4)實物波形如圖甲所示。甲2．縱波(1)定義：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在的波。(2)密部：質(zhì)點分布的位置。(3)疏部：質(zhì)點分布的位置。(4)實物波形如圖乙所示。乙知識點三機械波1．介質(zhì)(1)定義：繩、彈簧、水、空氣等是借以傳播的物質(zhì)。(2)特點：組成介質(zhì)的質(zhì)點之間有，一個質(zhì)點的振動會引起質(zhì)點的振動。2．形成機械振動在中傳播，形成機械波。3．傳遞的三個特點(1)介質(zhì)中有機械波傳播時，介質(zhì)本身并不隨波一起傳播，它傳播的只是這種運動形式。(2)波是傳遞的一種方式。(3)波可以傳遞。易錯易混點一機械波的形成和傳播易錯易混點1.1對機械波的形成和傳播的本質(zhì)認識不清。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(shè)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開始振動，則下列關(guān)于各質(zhì)點的振動和介質(zhì)中的波的說法中不正確的是(B)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次振動易錯易混點1.1剖析1．機械波的形成2．波動過程中各質(zhì)點的運動規(guī)律(1)先振動的質(zhì)點帶動后振動的質(zhì)點．(2)后振動的質(zhì)點重復前面質(zhì)點的振動．(3)后振動的質(zhì)點的振動狀態(tài)落后于先振動的質(zhì)點．概括起來就是“帶動、重復、落后”．易錯易混點二橫波和縱波易錯易混點2.1對橫波和縱波認識不清例2．(多選)關(guān)于橫波和縱波，下列說法正確的是()A．質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向垂直的波叫橫波B．質(zhì)點的振動方向與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，聲波是縱波易錯易混點2.1剖析橫波縱波概念在波動中，質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向相互垂直在波動中，質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向在一條直線上介質(zhì)只能在固體介質(zhì)中傳播在固體、液體和氣體介質(zhì)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)密部和疏部在現(xiàn)實生活中，繩波為橫波，聲波為縱波；有些機械波既有橫波，又有縱波．例如：地震波既有橫波成分，又有縱波成分．易錯易混點三質(zhì)點振動方向的判定易錯易混點3.1對質(zhì)點振動方向的判定方法認識不清例3.一列橫波沿繩子向右傳播，某時刻繩子形成如圖所示的形狀，對此時繩上A、B、C、D、E、F六個質(zhì)點，下列說法正確的是()A．質(zhì)點B向右運動B．質(zhì)點D和質(zhì)點F的速度方向相同C．質(zhì)點A和質(zhì)點C的速度方向相同D．從此時算起，質(zhì)點B比質(zhì)點C先回到平衡位置易錯易混點3.1剖析“帶動法”判定質(zhì)點的振動方向：(1)原理：先振動的質(zhì)點帶動鄰近的后振動的質(zhì)點．(2)方法：在質(zhì)點P靠近波源一方附近的圖像上另找一點P′，P′為先振動的質(zhì)點，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．針對訓練1．（2022·江西宜春·高二期末）關(guān)于機械振動及機械波說法正確的是（）A．機械振動的物體在振動過程經(jīng)過平衡位置時合力為零B．有機械振動就一定有機械波C．機械波在傳播過程中，介質(zhì)中的質(zhì)點隨波移動D．機械波傳播的是“機械振動”這種振動形式，同時也將波源的能量傳遞出去2．（2022·陜西·寶雞市金臺區(qū)教育體育局教研室高二期中）關(guān)于振動和波的關(guān)系，下列說法中正確的是（）A．波的傳播速度即為波源的振動速度B．物體做機械振動，一定會產(chǎn)生機械波C．介質(zhì)中振動的質(zhì)點會隨波的傳播發(fā)生遷移D．波的頻率與介質(zhì)種類和性質(zhì)無關(guān)3．（2022·全國·高二課時練習）在一條軟繩上選18個等間距的質(zhì)點，質(zhì)點1在外力作用下首先向上振動，其余質(zhì)點在相互作用力的帶動下依次振動，從而形成簡諧波，由波的形成及圖示可知，下列說法中正確的是（）A．每個質(zhì)點均在其平衡位置附近自由振動B．每個質(zhì)點開始運動后，均在水平方向做勻速運動，在豎直方向做簡諧運動C．繩上的每一個質(zhì)點開始振動時，方向都向上，振動周期都相同D．繩上波的傳播過程也是能量的傳遞過程，每個質(zhì)點均做等幅振動，故每個質(zhì)點的機械能守恒4．（2022·全國·高二課時練習）如圖所示是某繩波形成過程的示意圖，1、2、3、4……為繩上的一系列等間距的質(zhì)點，繩處于水平方向。質(zhì)點1在外力作用下沿豎直方向做簡諧運動，帶動2、3、4……各個質(zhì)點依次上下振動，把振動從繩的左端傳到右端。t＝0時質(zhì)點1開始豎直向上運動，經(jīng)過四分之一周期，質(zhì)點5開始運動。下列判斷正確的是（）A．質(zhì)點6開始振動時的運動方向向下B．t＝時質(zhì)點6的速度方向向下C．t＝時質(zhì)點10的運動方向向上D．t＝T時質(zhì)點16開始運動5．（2022·河南·洛陽市孟津區(qū)第一高級中學高三階段練習）位于坐標原點處的波源在時開始沿y軸正方向振動，如圖所示為時沿波傳播方向上的波形圖，0~4.2s內(nèi)，處的質(zhì)點通過的路程是（）A．0.9m B．1m C．1.4m D．1.5m6．（多選）（2022·全國·高三專題練習）下列說法正確的是（）A．機械波可在真空中傳播B．當一列聲波從空氣中傳入水中時，頻率不變C．當機械波從一端傳播到另一端時，途中的質(zhì)點不會沿著波的傳播方向遷移D．機械波傳播方向上的某個質(zhì)點的振動速度就是波的傳播速度7．（多選）（2022·北京市十一學校高一期末）關(guān)于機械振動和機械波，下列說法正確的是（）A．有機械振動必有機械波B．在空氣中傳播的聲音是縱波C．在機械波的傳播中質(zhì)點并不隨波遷移D．質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向總在同一直線上8．（多選）（2022·重慶·高三階段練習）地殼深處的巖層活動產(chǎn)生強烈震動而引發(fā)地震。地震波的縱波傳播速度較快，約為6km/s；橫波傳播速度較慢，約為4km/s。2022年3月26日在青海某無人區(qū)發(fā)生6.0級地震，震源深度10km。地震發(fā)生后距震源163km的嘉峪關(guān)市震感強烈。則以下說法正確的是（）A．震源的正上方，地震波的縱波會引起地面物體上下跳動，橫波會引起地面上物體水平晃動B．地震波的橫波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中的質(zhì)點會沿波的傳播方向運動，從而導致房屋倒塌C．嘉峪關(guān)市的防震減災機構(gòu)有約13.6秒的時間提前預警更具破壞性的橫波何時到達D．建筑物的固有周期與地震波的振動周期越接近，建筑物受到的損傷就越小9．（多選）（2022·全國·高一課時練習）一振動片以50Hz的頻率做簡諧運動時，固定在振動片上的一根細桿同步周期性地觸動水面上O點，發(fā)出的波在水面上向四周傳播，假設(shè)該波為簡諧橫波，波速為20m/s，如圖所示，在水面上的P、Q兩點分別有一片可看作質(zhì)點的小樹葉，它們到水波中心的距離分別為OP=1.0m，OQ=0.8m，則下列說法正確的是（）A．Q、P的起振方向相同B．P的起振時刻比Q的晚半個周期C．當Q在最高點時，P恰好到平衡位置D．當P通過平衡位置時，Q也恰好通過平衡位置10．（多選）（2022·全國·高一課時練習）下圖是沿水平方向的介質(zhì)中的部分質(zhì)點，每相鄰質(zhì)點間的距離相等，其中O為波源，設(shè)波源的振動周期為T，自波源通過平衡位置豎直向下振動開始計時，經(jīng)過T，質(zhì)點1開始振動，則下列關(guān)于各質(zhì)點的振動和介質(zhì)中的波的說法正確的是（）A．介質(zhì)中所有的質(zhì)點的起振方向都豎直向下，且圖中質(zhì)點9起振最晚B．圖中所畫出的質(zhì)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(zhì)點8的振動完全重復質(zhì)點7的振動，只是質(zhì)點8起振、通過平衡位置或最大位移處的時間總是比質(zhì)點7落后D．只要圖中所有的質(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11．（2022·廣東深圳·模擬預測）在均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個質(zhì)點，相鄰兩質(zhì)點間的距離均為0.1m，如圖（a）所示。一列橫波沿該直線向右傳播，時到達質(zhì)點1，質(zhì)點1開始向下運動，振幅為0.2m，經(jīng)過時間0.3s第一次出現(xiàn)如圖（b）所示的波形．試寫出質(zhì)點1的振動方程。12．（2022·全國·高三單元測試）如圖所示，一列簡諧橫波由M向P方向傳播，M、P、Q為波上的三個質(zhì)點，若質(zhì)點M是振源，當它由平衡位置開始向上振動時，經(jīng)后第一次到達波峰。當波傳到P時，質(zhì)點M在波谷，再經(jīng)過，質(zhì)點Q第一次達到波谷。已知質(zhì)點M與P之間的距離為，且，從質(zhì)點M開始振動到質(zhì)點Q第一次在波谷的過程中，質(zhì)點M通過的路程是。求：①質(zhì)點P與Q平衡位置間的距離；②這列簡諧橫波的振幅。13．（2022·全國·高二課時練習）在一個無限大的薄平面彈性介質(zhì)中建立如圖所示的軸，現(xiàn)使點垂直介質(zhì)平面（沿軸方向）做簡諧運動，于是沿軸形成簡諧波，軸上質(zhì)點的平衡位置為，從點開始振動計時，經(jīng)過振動傳播到質(zhì)點時的波形如圖所示，求：（1）點振動后傳播到質(zhì)點的時間；（2）質(zhì)點開始振動時，點已通過的路程；（3）畫出質(zhì)點從開始計時的振動圖象．14．（2015·全國·高考真題）平衡位置位于原點O的波源發(fā)出簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平x軸傳播，P、Q為x軸上的兩個點（均位于x軸正向），P與O的距離為35cm，此距離介于一倍波長與二倍波長之間，已知波源自t=0時由平衡位置開始向上振動，周期T=1s，振幅A=5cm．當波傳到P點時，波源恰好處于波峰位置；此后再經(jīng)過5s，平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置