魯科版選修34 2.1波的形成和描述 學(xué)案.docx

1波的形成和描述知識內(nèi)容波的形成和描述考試要求必考加試b課時要求1.了解橫波的概念，知道波峰和波谷，理解橫波的形成過程；了解縱波的概念，了解縱波的密部與疏部.2.知道橫波與縱波的區(qū)別，知道聲波是縱波.3.了解介質(zhì)的概念，知道機械波是機械振動在介質(zhì)中的傳播，知道波傳播的是振動形式和能量，波也可以傳播信息.4.理解波動和振動的聯(lián)系和區(qū)別.一、波的形成和傳播導(dǎo)學(xué)探究如圖1所示，手拿繩的一端，上下振動一次，使繩上形成一個凸起狀態(tài)，隨后形成一個凹落狀態(tài)，可以看到，這個凸起狀態(tài)和凹落狀態(tài)在繩上從一端向另一端移動如果在繩子上某處做一紅色標(biāo)記，觀察這一紅色標(biāo)記的運動(1)紅色標(biāo)記做什么運動？(2)為什么會看到凸起狀態(tài)和凹落狀態(tài)在繩上從一端向另一端移動？圖1答案(1)紅色標(biāo)記做上下振動(2)繩子一端振動，帶動繩子上相鄰部分振動，依次逐漸引起整個繩子振動，由于后面的點總是比前面的點落后，所以會看到凸起狀態(tài)和凹落狀態(tài)在繩上從一端向另一端移動知識梳理波的形成原因：以繩波為例1可以將繩分成許多小部分，每一部分看做一個質(zhì)點2在無外來擾動之前，各個質(zhì)點排列在同一直線上，各個質(zhì)點所在的位置稱為各自的平衡位置3由于外來的擾動，會引起繩中的某一質(zhì)點振動，首先振動的那個質(zhì)點稱為波源4由于繩中各質(zhì)點之間存在著相互作用力，作為波源的質(zhì)點就帶動周圍質(zhì)點振動，周圍質(zhì)點又依次帶動鄰近質(zhì)點振動，于是振動就在繩中由近及遠(yuǎn)地傳播即學(xué)即用判斷下列說法的正誤(1)質(zhì)點的振動位置不斷轉(zhuǎn)換即形成波()(2)在繩波的形成和傳播中，所有質(zhì)點同時運動，同時停止運動()(3)在繩波的形成和傳播中，所有質(zhì)點的運動是近似的勻速直線運動()二、橫波和縱波導(dǎo)學(xué)探究如圖2所示的繩波中，質(zhì)點振動方向和波的傳播方向之間有什么關(guān)系？如圖所示的彈簧波中質(zhì)點振動方向和波的傳播方向之間有什么關(guān)系？ 圖2答案垂直平行知識梳理對橫波和縱波的理解 橫波縱波概念在波動中，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互垂直在波動中，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在一條直線上介質(zhì)機械橫波只能在固體介質(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)密部和疏部即學(xué)即用 判斷下列說法的正誤(1)質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直的波是橫波()(2)質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波是縱波()(3)聲波是一種橫波()(4)在縱波中各質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相同()(5)橫波一定有波峰和波谷，而且波峰和波谷是相互間隔的()三、機械波及其特點導(dǎo)學(xué)探究思考關(guān)于繩子上形成的橫波和彈簧上形成的縱波，回答下列問題：(1)要形成機械波需要滿足什么條件？ (2)繩子上的某點和彈簧上的某點做什么運動？它們有沒有隨著波的傳播方向遷移？(3)繩子或彈簧上沿著波的傳播方向，后面的點和前面的點的振動有什么相同點和不同點？(4)機械波由近及遠(yuǎn)傳播，你認(rèn)為它在傳播什么？答案(1)介質(zhì)和波源(2)機械振動，沒有移動(3)相同點：所有點均做同頻率的機械振動不同點：后面的點總比前面的點的振動落后(4)傳播機械振動這種運動形式、傳遞能量或傳遞某種信息知識梳理機械波及其特點1介質(zhì)波借以傳播的物質(zhì)叫做介質(zhì)組成介質(zhì)的質(zhì)點之間有相互作用，一個質(zhì)點的振動會引起相鄰質(zhì)點的振動2機械波產(chǎn)生的條件(1)要有波源(2)要有傳播振動的介質(zhì)3機械波的特點(1)前面質(zhì)點帶動后面質(zhì)點的振動，后面質(zhì)點重復(fù)前面質(zhì)點的振動，并且離波源越遠(yuǎn)，質(zhì)點的振動越滯后(2)各質(zhì)點振動周期都與波源振動周期相同(3)介質(zhì)中每個質(zhì)點的振動方向都和波源的起振方向相同(4)波傳播的是振動這種形式，而介質(zhì)的每個質(zhì)點只在自己的平衡位置附近振動，并不隨波遷移(5)波在傳播“振動”這種運動形式的同時，也在傳遞能量，而且可以傳遞信息即學(xué)即用 判斷下列說法的正誤(1)形成機械波一定要有振源和介質(zhì)()(2)振源做簡諧運動形成的波中，各質(zhì)點的運動情況完全相同()(3)橫波向右傳播時，處于波峰的質(zhì)點也向右遷移()(4)機械波的傳播過程也就是能量的傳遞過程()一、機械波的特點波動過程中介質(zhì)中各質(zhì)點的運動規(guī)律：波動過程中介質(zhì)中各質(zhì)點的振動周期都與波源的振動周期相同，其運動特點可用三句話來描述：(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(fù)前面質(zhì)點的振動；(3)后振動質(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(fù)、落后”例1(多選)如圖3所示，沿水平方向的介質(zhì)中的部分質(zhì)點，每相鄰兩質(zhì)點的距離相等，其中o為波源，設(shè)波源的振動周期為t，從波源通過平衡位置豎直向下振動開始計時，經(jīng)質(zhì)點1開始振動，則下列說法中正確的是()圖3a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(fù)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處的時間總是比質(zhì)點7通過相同的位置時落后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，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次振動解析從題圖可知，質(zhì)點9是圖中距波源最遠(yuǎn)的點，盡管與波源起振方向相同，但起振時刻最晚，故a正確，b錯誤；質(zhì)點7與質(zhì)點8比較，質(zhì)點7在質(zhì)點8的前面，兩質(zhì)點的振動步調(diào)相差，故c正確；質(zhì)點9比質(zhì)點1晚2t開始起振，一旦質(zhì)點9起振后，質(zhì)點1、9的振動步調(diào)就完全一致，故d正確答案acd針對訓(xùn)練1(2016杭州高二檢測)下列說法正確的是()a有機械振動就一定有機械波b有機械波就一定有機械振動c振源一停止振動，波立即停止傳播d由于各質(zhì)點都要參與振動，所以介質(zhì)要隨波發(fā)生遷移答案b二、振動與波的關(guān)系波動和振動的區(qū)別與聯(lián)系(1)區(qū)別研究對象不同振動是單個質(zhì)點在平衡位置附近的往復(fù)運動，是單個質(zhì)點的“個體行為”；波動是振動在介質(zhì)中的傳播，是介質(zhì)中彼此相連的大量質(zhì)點將波源的振動傳播的“群體行為”力的來源不同產(chǎn)生振動的回復(fù)力，可以由作用在物體上的各種性質(zhì)的力提供；而引起波動的力，則總是聯(lián)系介質(zhì)中各質(zhì)點間的彈力運動性質(zhì)不同振動是質(zhì)點的變加速運動；而波動是勻速直線運動，傳播距離與時間成正比(2)聯(lián)系振動是波動的原因，波動是振動的結(jié)果；有波動必然有振動，有振動不一定有波動波動的性質(zhì)、頻率和振幅與振源相同例2(多選)關(guān)于振動與波的關(guān)系，下列說法中正確的是()a振動是波的成因，波是振動的傳播b振動是單個質(zhì)點呈現(xiàn)的運動現(xiàn)象，波是許多質(zhì)點聯(lián)合起來呈現(xiàn)的運動現(xiàn)象c波的傳播速度就是質(zhì)點振動的速度d波源停止振動時，波立即停止傳播答案ab解析機械波的產(chǎn)生條件是有波源和介質(zhì)，由于介質(zhì)中的質(zhì)點依次帶動、由近及遠(yuǎn)傳播而形成波，所以選項a、b正確；波的傳播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均勻介質(zhì)中其速度大小不變，而質(zhì)點振動的速度和方向都隨時間發(fā)生周期性地變化，選項c錯誤；介質(zhì)中一旦形成了波，介質(zhì)中的質(zhì)點就會將“振動”這種運動形式由近及遠(yuǎn)地向外傳播，當(dāng)波源停止振動時，介質(zhì)中已經(jīng)振動起來的質(zhì)點還在振動，所以波將繼續(xù)傳播，選項d錯誤針對訓(xùn)練2(多選)關(guān)于機械波和機械振動，下列說法中正確的是()a機械振動就是機械波，機械波就是機械振動b有機械波，則一定有機械振動c機械波就是質(zhì)點在介質(zhì)中的運動路徑d在波傳播方向上各個質(zhì)點都有相同的振動頻率和振幅答案bd解析機械振動在介質(zhì)中的傳播即機械波，a錯；波的形成有兩個條件，一是要有波源，二是要有介質(zhì)，所以，有機械波一定有機械振動，b對；在波的形成和傳播過程中，各質(zhì)點不隨波遷移，c錯；離波源較遠(yuǎn)的質(zhì)點依靠前面質(zhì)點的帶動，所以頻率、振幅相同，d對三、由波的傳播方向確定質(zhì)點的振動方向“帶動法”分析質(zhì)點的振動方向機械波由近及遠(yuǎn)的傳播過程是振動情況由近及遠(yuǎn)的傳播過程，對于橫波來說(一般研究的是橫波)是平衡位置、波峰、波谷由近及遠(yuǎn)的傳播過程因此，在分析質(zhì)點的振動方向時，可采用帶動法分析，即前面的質(zhì)點帶動后面質(zhì)點的運動，后面的質(zhì)點重復(fù)前面質(zhì)點的運動具體方法是：找出該質(zhì)點前面相鄰的特殊位置(平衡位置、波峰或波谷)，下一時刻該質(zhì)點將達到這些特殊位置即這些特殊位置的振動情況將傳到該質(zhì)點，由此可以判斷出質(zhì)點的振動情況同理，根據(jù)某質(zhì)點的振動方向，采用此方法也可以判斷波向哪個方向傳播例3如圖4所示是一列向右傳播的橫波，請標(biāo)出這列波中a、b、c、d、h質(zhì)點這一時刻的速度方向圖4答案見解析圖解析由波的形成特點可知，介質(zhì)中先振動的質(zhì)點將帶動它后面的質(zhì)點振動，后面質(zhì)點的振動是前面質(zhì)點振動的重復(fù)比較沿波傳播方向上相鄰的兩質(zhì)點，可知后面質(zhì)點的振動狀態(tài)總是滯后于前面的質(zhì)點此題中質(zhì)點c和g此時在最大位移處，速度為零，無速度方向可言若以此時最大位移處的c點為參照點，由波的形成特點知d點的振動滯后于c點，要追隨移動到最大位移處，所以速度方向向下，e、f依次跟上，速度方向都向下；b的振動比c超前，已從負(fù)的最大位移處回振，所以速度方向向上；a超前于b，已回到平衡位置，速度最大，方向也向上；同理以g為參照點，可知h點速度方向向上，速度方向如圖所示例4如圖5所示，是某繩波形成過程的示意圖質(zhì)點1在外力作用下沿垂直直線方向做簡諧運動，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已知t0時，質(zhì)點1開始向上運動，t時，質(zhì)點1到達最上方，質(zhì)點5開始向上運動問：圖5(1)t時，質(zhì)點8、12、16的運動狀態(tài)(是否運動、運動方向)如何？(2)t時，質(zhì)點8、12、16的運動狀態(tài)如何？(3)tt時，質(zhì)點8、12、16的運動狀態(tài)如何？答案見解析解析各質(zhì)點在各時刻的運動情況，如圖甲、乙、丙所示(1)由圖甲可知，t時，質(zhì)點8未到達波峰，正在向上振動，質(zhì)點12、16未振動(2)由圖乙可知，t時，質(zhì)點8正在向下振動，質(zhì)點12正在向上振動，質(zhì)點16未振動(3)由圖丙可知，tt時，質(zhì)點8、12正在向下振動，質(zhì)點16正在向上振動根據(jù)波的形成特點，先振動的質(zhì)點帶動后面的質(zhì)點振動，后面質(zhì)點總是落后于前面質(zhì)點的振動，每一個質(zhì)點都在自己的平衡位置附近振動，正確畫出各時刻的波形圖，可以使問題變得更形象直觀.1以下對機械波的認(rèn)識正確的是()a形成機械波一定要有波源和介質(zhì)b波源做簡諧運動形成的波中，各質(zhì)點的運動情況完全相同c橫波向右傳播時，處于波峰的質(zhì)點也向右遷移d機械波向右傳播時，右方的質(zhì)點比左方的質(zhì)點早一些振動答案a解析波源和介質(zhì)是形成機械波的兩個必不可少的條件，故a正確簡諧運動在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中各質(zhì)點都做簡諧運動，沿波的傳播方向上，后面的質(zhì)點比前面的質(zhì)點總要晚一些開始振動，但質(zhì)點本身并不隨波的傳播而發(fā)生遷移，故b、c、d錯誤2有關(guān)縱波與橫波，下列說法中正確的是()a對于縱波，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向一定相同b對于橫波，質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直c縱波的質(zhì)點可以隨波遷移，而橫波的質(zhì)點不能d橫波只能在固體中傳播，縱波只能在液體、氣體中傳播答案b3(2016金華高二檢測)2008年5月12日，在四川省發(fā)生了里氏8.0級大地震，造成了重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失地震產(chǎn)生的巨大能量以波的形式向遠(yuǎn)處傳播，稱為地震波，對于地震波，下列說法中正確的是()a地震波是由機械振動引起的平面機械波b只要波源停止振動，地震波的傳播就會立即停止c地震波既有橫波，也有縱波，且縱波先到達地面d地震波具有的能量，隨著波的傳播將愈來愈強答案c解析地震波有橫波成分，也有縱波成分，縱波使地面發(fā)生上下振動，而橫波使地面發(fā)生前后、左右晃動，且縱波先到達地面，所以地震波并非平面機械波，a錯誤，c正確；波源停止振動后，波要繼續(xù)向前傳播，不會立即停止，b錯誤；地震波具有的能量，隨著波的傳播將愈來愈弱，d錯誤4. (多選)如圖6所示是做簡諧振動繩子的一段，繩中有沿繩向右傳播的一列機械波，則對于該時刻，下列說法中正確的是()圖6a圖中第3點的速度方向向下b除第1點外，加速度最大的點是第5點c只有第3、7點的振動頻率不同，其他點的振動頻率都相同d各個點振動的周期都與波源振動的周期一樣答案abd解析由于繩波是橫波且向右傳播，介質(zhì)中左邊的質(zhì)點帶動右邊的質(zhì)點振動，故2、3、4質(zhì)點向下振動，6、7質(zhì)點向上振動，如題圖時刻3、7兩質(zhì)點在平衡位置，速度最大，1、5兩質(zhì)點在最大位移處，加速度最大，故a、b對；各質(zhì)點的振動周期(或頻率)由波源決定，并且是相等的，故c錯，d對一、選擇題1(多選)關(guān)于機械波在傳播過程中的特點，以下說法正確的是()a后振動的質(zhì)點總是重復(fù)前一個帶動它振動的質(zhì)點的振動b縱波的質(zhì)點可以隨波遷移，而橫波的質(zhì)點不能c介質(zhì)中的各個質(zhì)點只在自己的平衡位置附近振動d機械波的傳播必須有介質(zhì)答案acd解析機械波的傳播過程是波源振動形式的傳播過程，介質(zhì)中各質(zhì)點在自己的平衡位置附近振動，不隨波遷移a、c、d正確，b錯誤2一小石子落入平靜的湖面中央，圓形波紋一圈圈向外傳播，有一片樹葉落在水面上，則樹葉()a逐漸漂向湖心b逐漸漂向湖畔c上下振動d沿樹葉所在的圓圈做圓周運動答案c3(2016義烏高二檢測)下列關(guān)于橫波的說法中，正確的是()a橫波中，質(zhì)點的振動方向一定與波的傳播方向垂直b橫波中，質(zhì)點的振動方向也可能與波的傳播方向平行c橫波中，波水平向右傳播，各個質(zhì)點一定上下振動d能形成波峰、波谷的波是橫波答案a4(多選)關(guān)于機械波的說法正確的是()a相鄰的質(zhì)點要相互做功b縱波的質(zhì)點可以隨波遷移，而橫波的質(zhì)點不能c波源開始時怎樣振動，其他質(zhì)點開始時就怎樣振動d除波源外，波中各質(zhì)點都做受迫振動答案acd解析機械波是由于介質(zhì)中前面的質(zhì)點帶動后面的質(zhì)點，使波源的振動形式與波源的能量向遠(yuǎn)處傳播而形成的，前、后質(zhì)點間存在相互作用力，因而相互做功，故a正確；無論是橫波還是縱波，波傳播過程中，各質(zhì)點只能在各自的平衡位置附近振動，質(zhì)點不隨波遷移，因此b錯；波源依次帶動后面的質(zhì)點，每個質(zhì)點都做受迫振動，每個質(zhì)點的頻率都與波源頻率相同，并且都“仿照”波源振動，故c、d正確5(2016紹興高二檢測)科學(xué)探測表明，月球表面無大氣層，也沒有水，更沒有任何生命存在的痕跡，在月球上，兩宇航員面對面講話也無法聽到，這是因為()a月球太冷，聲音傳播太慢b月球上沒有空氣，聲音無法傳播c宇航員不適應(yīng)月球，聲音太輕d月球上太嘈雜，聲音聽不清楚答案b解析由于聲波是機械波，而機械波的傳播必須有介質(zhì)，可是月球上沒有，所以聲音無法傳播6.(多選)一列橫波沿水平方向傳播，某一時刻的波形如圖1所示，則圖中a、b、c、d四點在此時刻具有相同運動方向的是()圖1aa和c ba和dcb和c db和d答案bc解析若波向右傳播，則a、d向上振動，b、c向下振動；若波向左傳播，則a、d向下振動，b、c向上振動7.如圖2所示是一列沿著繩向右傳播的繩波波形，此時波剛傳到b點，由圖可判斷波源a點開始的振動方向是()圖2a向左 b向右c向下 d向上答案d解析由于波剛剛傳到b點，所以b點此時的振動方向就是波源的起振方向，由題圖根據(jù)波的傳播與質(zhì)點振動的關(guān)系可以知道，b點此時正向上振動，所以波源a點剛開始的振動方向向上，選項d正確8(多選)一列簡諧橫波在x軸上傳播，某時刻的波形圖如圖3所示，a、b、c為三個質(zhì)點，a正向上運動由此可見()圖3a該波沿x軸正方向傳播bc正向上運動c該時刻以后，b比c先到達平衡位置d該時刻以后，b比c先到達偏離平衡位置最遠(yuǎn)處答案ac解析由波傳播的規(guī)律知質(zhì)點的振動是由先振動的質(zhì)點帶動后振動的質(zhì)點，由題圖知a質(zhì)點偏離平衡位置的位移，說明a質(zhì)點左側(cè)質(zhì)點先于a質(zhì)點振動，波是沿x軸正方向傳播的，選項a正確質(zhì)點c和質(zhì)點a之間有一波谷，質(zhì)點c振動方向與質(zhì)點a振動方向相反，質(zhì)點c向下運動，故選項b錯誤b質(zhì)點正向著