1、,第二章,机械波,学案1 机械波的形成和传播,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.,知识探究,自我检测,一、波的形成和传播,问题设计,如图1所示，手持细绳的一端上下抖动，绳像波浪般翻卷.这是波在绳上传播的结果，那你知道绳波是如何形成的吗？ 答案 绳一端振动，带动绳上相邻 部分振动，依次逐渐引起整个绳振动.,知识探究,图1,要点提炼,波形成的原因：以绳波为例(如图2所示) (1)可以将绳分成许多小部分，每一部分 看做一个 . (2)在无外来扰动之前，各个质点排列 在同一直线上，各个质点所在的位置称为各自的 .,图2,质点
2、,平衡位置,(3)由于外来的扰动，会引起绳中的某一质点振动，首先振动的那个质点称为波源. (4)由于绳中各质点之间存在着相互作用力，作为波源的质点就 周围质点振动，周围质点又依次 邻近质点振动，于是振动就在绳中 地传播.,带动,带动,由近及远,二、机械波,问题设计,把一个闹钟放在真空罩内，当闹钟的小锤敲打铃铛的时候，我们听不到声音，你知道其中的奥秘吗？ 答案 声波在真空中不能传播，说明声音的传播需要介质.,要点提炼,1.介质：绳、水、空气等能够传播振动的物质.组成介质的质点之间有 ，一个质点的振动会引起相邻质点的振动. 2.机械波 (1)产生条件：要有 ； 要有传播振动的 .,相互作用,机械振
3、动,介质,(2)特点 前面的质点带动后面的质点振动，后面的质点重复前面质点的振动，并且落后于前一个质点的振动. 沿波的传播方向上每个质点的振动方向都和波源的起振方向. 波传播的是 这种形式，而介质中的质点并不随波迁移. 波在传播“振动”这种运动形式的同时，也传递 和 .,相同,振动,能量,信息,延伸思考,一同学不小心把一个排球打入湖中，为使球能漂回岸边，这位同学采用不断将石头抛向湖中的方法，试分析这位同学能否通过这种方法把排球冲上岸？ 答案 不能.根据波的传播特点，各质点只能在各自平衡位置两侧做往复运动，并不随波迁移，所以石头激起的水波虽向四周传播，水本身并未向四周运动，因此浮在水面上的排球也
4、只能随水波上下起伏，不能到达湖岸.,三、横波和纵波,问题设计,2011年3月日本东北部海域发生里氏9.0级强震，其引发的海啸加上核泄漏事故给日本带来巨大的损失.我们可以观察到当地震发生时，地面会产生前后或左右晃动，也会产生竖直方向的振动，你知道这是为什么吗？ 答案 地震波有横波和纵波，不同的波引起地面的振动不同.,要点提炼,1.横波和纵波是按照质点的 方向和 方向的关系来区别的：两方向 的为横波，两方向 的为纵波.如声波是典型的纵波. 2.在横波中， 叫做波峰， 叫做波谷.在纵波中，质点分布 的部分叫做密部，质点分布 的部分叫做疏部.,振动,波的传播,垂直,平行,凸起来的最高处,凹下去的最低处
5、,密集,稀疏,3.地震波中既有横波，又有纵波，而且纵波传播速度较大. 4.声波是 波，它不仅能在空气中传播，也能在固体、液体中传播，水波是比较复杂的机械波，不能简单地将水波当成横波.,纵,典例精析,一、机械波的形成及特点,例1 关于机械波的说法中，正确的是( ) A.各质点均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振动，后一质点的振动必定滞后于前一质点 D.各质点随波的传播而迁移,解析 本题要求熟知机械波的物理模型.振源的振动使其周围质点依次振动，之所以能依次振动下去，就是依靠了相邻质点间的相互作用力；沿波的传播方向，后一质点的振动必滞后于前
6、一质点的振动；质点只在平衡位置附近振动，并不随波迁移. 答案 ABC,二、振动与波的关系,例2 关于振动和波的关系，下列说法中正确的是( ) 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,解析 机械波的产生条件是有波源和介质，由于介质中的质点依次带动、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；介质中一旦形成了波，介质中的质点就会将“振动”
7、这种运动形式由近及远地向外传播，当波源停止振动时，介质中已经振动起来的质点还在振动，所以波将继续传播，选项D错误. 答案 AB,三、由波的传播方向确定质点的振动方向,例3 如图3所示，是某绳波形成过程的示意图.质点1在外力作用下沿垂直直线方向做简谐运动，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开始向上运动.问：,图3,(1)t 时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？ (2)t 时，质点8、12、16的运动状态如何？ (3)tT时，质点8、12、16的运动状态如何？,解析 各质点在各时刻的运动情
8、况.如图所示.,(1)由甲图可知，t 时，质点8未到达波峰，正在向上振动，质点12、16未振动. (2)由乙图可知，t 时，质点8正在向下振动，质点12正在向上振动，质点16未振动. (3)由丙图可知，tT时，质点8、12正在向下振动，质点16正在向上振动. 答案 见解析,例4 如图4所示是一列向右传播的横波，请标出这列波中a、b、c、d、h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，
9、无速度方向可言.若以此时最大位移处的c点为参照点，,图4,由波的形成特点知d点的振动滞后于c点，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的振动比c超前，已从负的最大位移处回振，所以速度向上；a超前于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，速度方向如图所示.,答案 见解析图,课堂要点小结,1.(机械波的形成及特点)如图5所示为波源开始 振动后经过一个周期的波形图，设介质中质 点振动周期为T，下列说法正确的是( ) A.若M质点为波源，则M质点开始振动时方向向下 B.若M质点为波源，则P质点已经振动了 T C.若N质点为波源，则P质
10、点已经振动了 T D.若N质点为波源，则该时刻P质点动能最大,1,2,3,自我检测,4,图5,1,2,3,4,解析 若M质点为波源，相当于M质点追随它左边的质点，又因为是经过一个周期的波形图，此时M质点的振动方向向上，即为开始振动的方向.振动刚刚传到N点，P点已振动了 T.若N质点为波源，则开始振动的方向向下，P点已振动了 T，又因为P点离平衡位置最远，此时速度为零，动能最小，故正确答案为C. 答案 C,1,2,3,2.(振动与波的关系)关于振动和波的关系，下列说法正确的是( ) A.有机械波必有振动 B.有机械振动必有波 C.离波源远的质点振动较慢 D.波源停止振动时，介质中的波立即停止传播
11、,4,1,2,3,解析 机械振动在介质中向外传播就形成了机械波，所以有机械波必定有机械振动.但如果只有振动，而没有介质的传播就不会有机械波的产生.因各质点的振动都是重复波源的振动，不论距波源远近，振动的快慢都一样；在波源停止振动时，波仍将继续向外传播而不会停止. 答案 A,4,1,2,3,3.(横波与纵波的区别)下列关于横波与纵波的说法中，正确的是( ) A.振源上下振动形成的波是横波 B.振源左右振动形成的波是纵波 C.振源振动方向与波的传播方向相互垂直，形成的波是横波 D.横波中质点随波迁移，纵波中质点不随波迁移,4,1,2,3,解析 区分横波和纵波的依据是波的传播方向和质点振动方向的关系
12、，无论横波和纵波质点都只是在平衡位置附近振动. 答案 C,4,1,2,3,4.(由传播方向确定振动方向)如图6所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图，此时刻质点F的运动方向如图所示，则 ( ) A.该波向左传播 B.质点B和D的运动方向相同 C.质点C比质点B先回到平衡位置 D.此时质点F和H的加速度相同,4,图6,1,2,3,解析 已知质点F向下振动，下一时刻将到达波谷，即是由相邻波谷传来的，由此可知波的传播方向向左.因此质点D、E的运动方向也向下，则质点A、B、H的运动方向向上.质点F、H相对各自平衡位置的位移相同，由简谐运动的运动学公式a 可知两质点的加速度相同.因质点C直接从最大位移处回到平衡位置，即tC ，而质点B要先运动到最大位移处，再回到平衡位置，故tBtC. 答案 ACD,4,
