高中物理 12.1 波的形成和传播 新人教版选修3-4

1、第十二章,机 械 波,目标定位 1.理解机械波的形成过程和产生条件. 2.知道波的种类及横波和纵波的概念. 3.明确机械波传播的特点,第1讲波的形成和传播,一、波的形成和传播 1.波： 的传播称为波动，简称波. 2.波的形成 当手握绳端上下振动时，绳端 相邻的质点，使它也上下振动.这个质点又 更远一些的质点绳子上的质点都跟着 起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动，绳端这种上下振动的状态就沿绳子传出去了,振动,带动,带动,振动,3.波的传播 波传播的是振动这种 . 想一想波传播过程中，振动质点也随着波一起传播出去了吗？ 答案没有.波在传播过程中质点在其平衡位置上下振动，并没有“随波逐

2、流,运动形式,二、横波和纵波 1.横波 (1)定义：质点的振动方向与波的传播方向相互 的波. (2)标识性物理量 波峰：凸起的 处. 波谷：凹下的 处,垂直,最高,最低,2.纵波 (1)定义：质点的振动方向与波的传播方向在 上的波. (2)标识性物理量 密部：质点分布最 的位置. 疏部：质点分布最 的位置,同一直线,密,疏,三、机械波 1.介质：波借以传播的 . 2.机械波： 在介质中传播，形成了机械波. 3.介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，传播的只是 这种形式. 4.波是传递 的一种方式. 5.波不但传递 ，而且可以传递,物质,机械振动,振动,能量,能量,信息,一、波的形成和

3、传播 1.波的形成 传播波的物质，如水、绳、空气等，可以分成许多小部分，每一小部分都可以看作质点.当其中一个质点振动时，由于质点间的相互作用，就带动相邻的质点振动起来，该质点又带动后面的质点振动起来，这样振动的状态就传播出去，形成了机械波,2.机械波的传播 (1)各质点的振动周期都与波源的振动周期相同. (2)离波源越远，质点的振动越滞后，但各质点的起振方向与波源起振方向相同. (3)波传播的只是振动形式，介质中的每个质点只在自己平衡位置附近振动，并不随波迁移,例1 下列关于机械波的说法中，正确的是() 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

4、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.各质点随波的传播而迁移 E.离波源越远，质点的振动频率越小,解析振源依靠介质中各相邻质点间的相互作用力使周围的质点依次振动起来，且后一质点的振动必定落后于前一质点，选项B、C正确； 质点只在它们各自的平衡位置附近做受迫振动，它们振动的频率均与波源的振动频率相同，选项A正确，E错误； 波在传播过程中各质点不随波迁移，选项D错误. 答案ABC,例2 如图1所示，是某绳波形成过程的示意图.质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端.已知t0时，质点1开始向上运动，t 时，1到达最上方

5、，5开始向上运动.问,图1,1)t 时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？ 解析各质点在各时刻的情况，如图所示,由甲图可知，t 时，质点8未达到波峰，正在向上振动，质点12、16未振动. 答案见解析,2)t 时，质点8、12、16的运动状态如何？ 解析 由乙图可知，t 时，质点8正在向下振动，质点12向上振动，质点16未振动. 答案见解析,借题发挥根据波的形成特点，先振动的质点带动后面的质点振动，后面质点总是落后于前面质点的振动，每一个质点都在自己的平衡位置附近振动，正确画出各时刻的波形图，可以使问题变得更形象直观,二、振动与波动的区别与联系 1.区别 (1)研究对象不同

6、 振动是单个质点所表现出的周而复始的运动现象，波动是大量质点表现出的周而复始的运动现象,2)运动成因不同 振动是质点由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力回复力的作用.波动是由于介质中质点受到相邻质点的带动而随着运动，并将振动形式由近及远传播开去，各质点间存在相互作用的弹力，各个质点都受到回复力作用,3)运动性质不同 质点的振动是变加速运动，在同一介质中波动的传播速度不变. 2.联系 (1)振动是波动的起因，波是振动的传播； (2)有波动一定有振动，有振动不一定有波动； (3)波动的周期等于质点振动的周期，波动和振动都是周期性运动,例3 关于振动和波的关系，下列说法中正确的是()

7、A.振动是波的成因，波是振动的传播 B.振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象 C.波的传播速度就是质点振动的速度 D.波源停止振动时，波立即停止传播,解析机械波的产生条件是有波源和介质.由于介质中的质点之间相互作用，一个质点的振动带动相邻质点的振动由近及远传播而形成波，所以选项A、B正确； 波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质中其速度大小不变；而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化，选项C错误,波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播；当波源停止振动时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而停止传播，即波不会停止传

8、播，选项D错误. 答案AB,三、由传播方向确定质点振动方向的方法 带动法 原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点. 方法：在质点P靠近波源一方附近的图象上另找一点P，若P在P上方，则P向上运动，若P在P下方，则P向下运动.如图2所示,图2,例4 一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图3所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点说法正确的是(,图3,A.它们的振幅相同 B.质点D和质点F的速度方向相同 C.质点A和质点C的速度方向相同 D.从此时算起，质点B比质点C先回到平衡位置,解析波中各点均做受迫振动，不考虑能量损耗，各质点振幅相同，所以选项A正确； 波传播时，离波源远的质点

9、的振动落后于离波源近的质点的振动，并跟随着近的质点振动，D跟随C向上运动，F跟随E向下运动，同理，A向下运动，C向上运动，由此可知选项B、C错误,由于此时B和C都向上运动，所以B比C先到达最大位移处，并先回到平衡位置，所以选项D正确. 答案AD,波的形成和传播 1.关于机械波的以下说法中，正确的是() A.发生波动需要两个条件：波源和介质 B.波动过程是介质质点由近及远移动的过程 C.波动过程是能量由近及远传递的过程 D.波源与介质质点的振动都是自由振动,解析波源(即振源)振动时，依靠介质中的相互作用力带动周围各部分质点振动起来，形成机械波.各质点只在平衡位置附近振动，并不随波向外迁移，仅把波

10、源的振动和能量传播开来.波源和介质质点之间的相互作用力阻碍波源的振动，是一种阻力，所以波源的振动不可能是自由振动.相邻的介质质点间存在相互作用，故介质质点也不是自由振动. 答案AC,2.如图4所示为沿水平方向的介质中的 部分质点，相邻质点间的距离相等， 其中O为波源，设波源的振动周期为T，自波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时，经过 ，质点1开始振动，则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法正确的是(,图4,A.介质中所有的质点的起振方向都竖直向下，图中质点9起振最晚 B.图中所画出的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的 C.图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8起

11、振时，通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质点7通过相同位置时落后,D.只要图中所有的质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，但如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的是第98次振动,解析从题图可知，质点9是图中距波源最远的点，尽管与波源起振方向相同，但起振时刻最晚，故选项A正确，B错误,质点7与质点8相比较，质点7是质点8的前质点，7、8质点间的振动步调相差 ，故选项C正确,质点9与质点1相距2个波长，质点9比质点1晚2T开始起振，一旦质点9起振后，质点1、9振动步调就完全一致，故选项D正确. 答案ACD,波动与振动的区别与联系 3.下列有关机械振动和机械波的说法中正确的

12、是() A.某物体做机械振动，它周围的介质中就一定产生机械波 B.波源停止振动后，已形成的机械波仍能在介质中继续传播 C.机械波传播的只是机械振动的形式和能量，参与波动的质点并不随波迁移 D.振动是变速的，波动是匀速的,解析机械振动在介质中的传播形成机械波，选项A正确； 由于机械波已在介质中形成，当波源停止振动，已振动的质点又形成新的波源，使机械波仍在介质中传播，选项B正确； 由机械波的传播特点可知，选项C正确； 波只有在同种均匀介质中才会匀速传播，选项D错误. 答案ABC,由波的传播方向确定质点振动方向 4.如图5所示是某绳波形成过程的示意图，1,2,3，4为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向.质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2,3，4各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端.t0时质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动.下列判断正确的是(,A.质点6开始振动时的运动方向向下 B.t 时质点6的速度方向向下 C.t 时质点10的运动方向向上 D.tT时质点16开始运动,图5,解析介质中各质