高中物理：2.1《波的形成和描述》学案（鲁科版选修3-4）

用心 爱心 专心 波的形成和描述波的形成和描述 学案导学学案导学 思考导学思考导学 1 我们知道水波 声波 地震波等都是机械波 那么机械波是怎样形成的 产生机械 波的条件是什么 它又是怎样传播的 机械波的传播有什么特点 对机械波又如何分类 自学导引自学导引 1 波的形成 引起波动的振动体叫波源 波源振动带动它相邻质点发生振动 并依次 带动离波源更远的质点振动 只是后一质点的振动比前一质点的振动迟一些 于是 波源 的振动逐渐传播开去 2 机械波产生的条件 1 要有波源 2 要有传播振动的介质 3 机械波的特点 1 机械波传播的是质点的振动形式 也是传递能量和信息的一种 方式 介质中的质点只是在平衡位置附近振动 并不随波的传播而迁移 2 波动是大量质 点的集体行为 各个质点的振动有一个时间差 离波源越远的质点振动越滞后 4 机械波的分类 机械波分成横波和纵波两类 质点振动的方向与波的传播方向垂直 的波叫横波 在横波中 凸起的最高处叫波峰 凹下的最低处叫波谷 质点的振动方向跟 传播方向在同一直线上的波叫纵波 在纵波中 质点分布最密的地方叫密部 质点分布最 疏的部分叫疏部 疑难辨析疑难辨析 波动与振动的区别 振动是单个质点在其平衡位置附近做往复运动的 个体行为 波动则是大量的 彼此 相联系的质点将波源的振动在空间传播的 群体行为 这种 群体行为 虽不同步但却是 有秩序的 根据机械波的定义 机械波产生的条件有两个 1 有起振的波源 2 有传播振动的介 质 由此可以知道 有波动就一定有振动 因为波中的各个质点都是重复波源的振动 但 有振动却不一定有波动 还要看是否有传播振动的介质 例如 放在抽成真空的玻璃罩内 的闹钟 尽管铃锤不停地振动敲击铃壳 但是我们却听不到铃响 原因是闹钟周围没有传 播声音的介质 不能形成声波 请同学们再思考 如果波源停止了振动 那么由它引起的波动是否也会立即停止 试 举例说明 应用指导应用指导 例 1 关于波动的下列说法 正确的是 A 介质中的质点随波的传播而迁移 B 质点振动的方向总是垂直于波的传播方向 C 波不但传递能量 还能传递信息 D 一切波的传播均需要介质 解析 介质中的质点只是随波源在各自的平衡位置附近做简谐运动 并不随波形的移 动而迁移 选项 A 错误 横波中质点振动的方向和波传播的方向垂直 而纵波中质点振动的方向和波的传播方 向在同一直线上 选项 B 错误 波在传播过程中 传播的不仅是波源振动的形式 还传播波源振动的能量和信息 譬 如 老师讲课时 他的喉部和口腔是波源 通过空气介质形成声波 声波传入同学们的耳 用心 爱心 专心 道引起鼓膜的振动 鼓膜获得了波源传递的能量 同时也获得了声波传递的信息 老 师讲课的内容 选项 C 正确 传播机械波一定要有介质 但传播电磁波可以没有介质 关于这一点 在后面 电磁 波 的教学中还要讲到 选项 D 错误 故本题的正确答案是 C 例 2 如图 10 1 1 是一列向右传播的横波 请标出这列波中 a b c d h 等 质点这一时刻的速度方向 解析 由波的形成特点可知 介质中先振动的质点将带动它后面的质点振动 后面质 点的振动是前面质点振动的重复 比较沿波传播方向上相邻的两质点 可知后面质点的振 动状态总是滞后于前面的质点 此题中质点 c 和 g 此时在最大位移处 速度为零 无速度方向可言 若以此时最大位 移处的 c 点为参照点 由波的形成特点知 d 点的振动滞后于 c 要追随移动到最大位移处 所以速度方向向下 E f 依次跟上 速度都向下 b 的振动超前 已从负的最大位移回振 所以速度向上 a 超前 b 已回到平衡位置 速度最大也向上 同理以 g 为参照点 可知 h 点速度向上 说明 确定波的传播过程中某质点的振动方向 关键是要理解清楚波的形成原因 掌 握波的传播特点 同步练习同步练习 夯实基础 1 关于机械波的下列说法正确的是 A 有机械振动就有机械波 B 有机械波就一定有机械振动 C 机械波是机械振动在介质中的传播过程 它是传递能量的一种方式 D 没有机械波就没有机械振动 2 波在传播过程中 正确的说法是 A 介质中的质点随波迁移 B 波源的振动能量随波传递 C 介质中质点振动的频率随着波的传播而减小 D 波源的能量靠振动质点的迁移来传播 解析 介质中质点振动的频率与波源振动的频率相同 不随波的传播而减小 3 区分横波和纵波是根据 A 质点振动的振幅和波的传播速度的大小 B 质点振动的频率和波的传播能量的多少 C 质点振动的方向和波传播的远近 用心 爱心 专心 D 质点振动的方向和波传播的方向 4 在机械波中 A 各质点都在各自的平衡位置附近振动 B 相邻质点间必有相互作用力 C 前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动 后一质点的振动必定落后于前一质 点 D 各质点也随波的传播而迁移 5 质点的振动方向与波的传播方向 的波叫横波 质点的振动方向与波的传播 方向在一直线上的波叫 机械波中的横波 纵波传播时均需要有 6 沿绳传播的一列机械波 当波源突然停止振动时 A 绳上各质点同时停止振动 横波立即消失 B 绳上各质点同时停止振动 纵波立即消失 C 离波源较近的各质点先停止振动 较远的各质点稍后停止振动 D 离波源较远的各质点先停止振动 较近的各质点稍后停止振动 提升能力 7 日常生活中 若发现球掉入池塘里 能否通过往池塘丢入石块 借助石块激起的水 波把球冲到岸边呢 说明理由 8 如图 10 1 2 所示是沿绳向右传出的一列横波 在图上画出各个质点的振动速度 方向 并回答下列几个问题 1 速度最大的点是第 点 第 点 2 第 点所在的位置是波的波峰 此时该质点振动的速度为 9 AB 为一弹性绳 设法在绳上传播一个脉冲的波 如图 10 1 3 所示 当波从 A 向 B 传播时 绳上质点开始振动时 质点振动的速度方向是 若当波从 B 向 A 传 播时 绳上质点开始振动时 质点振动的速度方向是 用心 爱心 专心 10 如图 10 1 4 所示为一列横波在某时刻的波形 已知 f 质点在此时的运动方向向 下 那么下列说法中正确的是 A 波向左传播 B 质点 c 比 b 先回到平衡位置 C 质点 c 和 f 的振幅相同 D 质点 c 在此时刻的加速度为零 同步练习题参考答案 1 BC 2 B 3 D 4 ABC 5 垂直 纵波 介质 6 C 7 解析 不能 向水中投入石块 水面受到石块的撞击开始振动 形成水波向四周传 去 这是表面现象 实际上水波向四周传播时水只是上下振动并不向外迁移 所以球也仅 仅是上下振动而不会向岸边运动 8 答案 图略 1 3 7 2 5 零 9 答案 向下 向上 10 解析 由波的传播特点可知 当 f 点向下移动时 与它邻近的 E 点也将向下运动 E f 两点相比较 f 的运动超前于 E