3.1.1　波的形成 学案 -2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册(含答案)

3.1.1波的形成[学习目标] 1．机械波的形成 2．波的特点[重难点] 1．机械波的形成 2．波的特点[导学探究]如图所示，手拿绳的一端，上下振动一次，使绳上形成一个凸起状态，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动．如果在绳子上某处做一红色标记，观察这一红色标记的运动．(1) 红色标记有没有随波迁移？(2) 当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？例1绳波在某时刻的形状如图所示，若O是波源，则此刻A点的振动方向________，若O′是波源，则此刻A点的振动方向________．(选填“向上”或“向下”)例2如图所示，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t＝0时，质点1开始向上运动，t＝eq\f(T,4)时，1到达最上方，5开始向上运动．问：(1) t＝eq\f(T,2)时，质点6、10、14的运动状态(是否运动、运动方向)如何？(2) 画出t＝eq\f(3T,4)时的波形图，并说明质点6、10、14的运动状态．[应用练习]1． (多选)在一条软绳上选18个等间距的质点，质点1在外力作用下首先向上振动，其余质点在相互作用力的带动下依次振动，从而形成简谐波，由波的形成及图可知，下列说法中正确的是()A．质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的，因此每个质点均做受迫振动B．每个质点开始运动后，均在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐运动C．绳上的每一个质点开始振动时，方向都向上，振动周期都相同D．绳上波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做等幅振动，故每个质点的机械能守恒2． (波的形成)如图所示为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．t＝0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．t＝eq\f(T,4)时质点5的运动方向向下B．t＝eq\f(T,2)时质点7的运动方向向上C．t＝eq\f(3T,4)时质点11的运动方向向下D．t＝T时质点17开始向下运动3． (波的特点)(多选)关于波的形成和特点，下列说法正确的是()A．随着波的传播，介质中各质点都在各自的平衡位置附近振动B．随着波的传播，介质中的各质点也将由近及远地迁移出去C．传播波的过程中相邻各质点间必有相互作用力D．某一横波在介质中沿水平方向传播，介质中的质点必沿竖直方向上下振动4． 振动和波的关系(多选)关于振动和波的关系，下列说法正确的是()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，波立即停止传播小结：1．机械波的形成2． 波的特点(1) 像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同．(2) 各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同．(3) 离波源越远，质点振动越滞后，但每一个质点的起振方向与波源起振方向相同．(4) 机械波向前传播的是振动这种运动形式，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移．3． 振动和波动的联系(1) 振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动．(2) 波动中各质点振动的性质、频率和振幅与波源相同．3.1.1波的形成答案[导学探究]答案(1)没有，红色标记只在竖直方向上下振动(2)不会，当手停止抖动后，波仍向右传播例1.答案向上向下例2.答案见解析解析(1)各质点在t＝eq\f(T,2)时的情况如图甲所示：由图甲可知，t＝eq\f(T,2)时，质点6未达到波峰，正在向上运动，质点10、14未运动．(2)t＝eq\f(3,4)T时的波形图如图乙所示，质点6正在向下运动，质点10向上运动，质点14未运动．[应用练习]1． 答案AC解析每个质点开始振动后，只在竖直方向做简谐运动，水平方向上不随波迁移，B错误；波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做受迫振动，合外力不为零，故每个质点的机械能并不守恒，D错误．2． 答案B3． 答案AC解析随着波的传播，介质中各质点都在各自的平衡位置附近来回振动，不随波迁移，故A正确，B错误；波源的振动使质点一个个被带动，且与波源振动形式相同，且总滞后于前一个质点，可知各质点间有力的作用，故C正确；某一横波在介质中沿水平方向传播，介质中的质点的振动方向与波的传播方向垂直，但不一定沿竖直方向，故D错误．4． 答案AB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并由近及远传播而形成波，选项A、B正确；波的传播速度是波形由波源向外传播的速度，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，不会因波源停止振动而立即停止传播，选项D错误．3.1.1波的形成答案[导学探究]答案(1)没有，红色标记只在竖直方向上下振动(2)不会，当手停止抖动后，波仍向右传播例1.答案向上向下例2.答案见解析解析(1)各质点在t＝eq\f(T,2)时的情况如图甲所示：由图甲可知，t＝eq\f(T,2)时，质点6未达到波峰，正在向上运动，质点10、14未运动．(2)t＝eq\f(3,4)T时的波形图如图乙所示，质点6正在向下运动，质点10向上运动，质点14未运动．[应用练习]1． 答案AC解析每个质点开始振动后，只在竖直方向做简谐运动，水平方向上不随波迁移，B错误；波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做受迫振动，合外力不为零，故每个质点的机械能并不守恒，D错误．2． 答案B3． 答案AC解析随着波的传播，介质中各质点都在各自的平衡位置附近来回振动，不随波迁移，故A正确，B错误；波源的振动使质点一个个被带动，且与波源振动形式相同，且总滞后于前一个质点，可知各质点间有力的作用，故C正确；某一横波在介质中沿水平方向传播，介质中的质点的振动方向与波的传播方向垂直，但不一定沿竖直方向，故D错误．4． 答案AB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并由