高中物理-機械波的產(chǎn)生和傳播--(提綱、例題、練習、解析)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上機械波的產(chǎn)生和傳播 【學習目標】1知道直線上波的形成過程 2理解什么是機械波，確認波是傳播振動形式和傳遞能量的一種方式 3知道什么是橫波、波峰和波谷 4知道什么是縱波、密部和疏部【要點梳理】要點一、機械波 1機械波的形成 （1）介質(zhì)：能夠傳播機械振動的物質(zhì)叫介質(zhì)，它可以是固、液、氣三態(tài)中任意一種可以把介質(zhì)看成由許多質(zhì)點構(gòu)成，質(zhì)點與相鄰質(zhì)點互相聯(lián)系 （2）平衡位置：在沒有外來振動之前，各個質(zhì)點排列在同一直線上，各個質(zhì)點所在位置稱為各自的平衡位置 （3）波源：由于外來的擾動，在水、繩及空氣的某一質(zhì)點會引起振動，首先振動的這個質(zhì)點即為波源 （4）由于介質(zhì)之間存在著相互作用力

2、，作為波源的質(zhì)點就帶動周圍質(zhì)點振動，波源周圍質(zhì)點跟著波源做受迫振動獲得能量后，再帶動鄰近質(zhì)點振動，于是振動就在介質(zhì)中由近及遠地傳播 （5）盡管各個質(zhì)點都在重復波源的振動，但是各個質(zhì)點振動的步調(diào)是不一致的，沿著波的傳播方向離波源遠的質(zhì)點開始振動的時間要落后于離波源近的質(zhì)點這就是說，在同一時刻，介質(zhì)中各個質(zhì)點離開平衡位置的位移是不相同的，這樣就形成了凸凹相間（或疏密相間）的波形 2均勻介質(zhì)中的橫波形成過程波源（被手握住的繩端）上、下做簡諧振動，如圖水平均質(zhì)繩上的振動傳播過程，如圖 要點二、機械波形成的條件及分類 1機械波形成的條件 （1）有持續(xù)振動的波源（也叫振源） （2）傳播振動的介質(zhì)波源做簡諧

3、運動時，在均勻介質(zhì)中傳播形成簡諧波2波的分類（1）橫波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直的波叫橫波，凸起的最高處叫波峰，凹下的最低處叫波谷 （2）縱波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波質(zhì)點分布密的部分叫密部，分布疏的部分叫疏部 要點詮釋：氣體、液體、固體都能傳播縱波，但氣體不能傳播橫波因為氣體不能發(fā)生剪切形變，無法傳播橫波3橫波和縱波的區(qū)別橫波縱波概念在波動中，質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向相互垂直，這種波叫橫波在波動中，質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向在同一直線上，這種波叫縱波介質(zhì)只能在固體中傳播在固體、液體和氣體中均能傳播聲波是縱波特征在波動中交替、間隔出現(xiàn)波峰和波谷在波動中交

4、替、間隔出現(xiàn)密部和疏部要點三、振動與波 1振動與波動的關(guān)系類別振動波動運動現(xiàn)象振動是單個質(zhì)點所表現(xiàn)出的周而復始的運動現(xiàn)象波動是質(zhì)點群聯(lián)合起來表現(xiàn)出的周而復始的運動現(xiàn)象運動成因質(zhì)點由于某種原因離開平衡位置，同時受到指向平衡位置的力回復力的作用介質(zhì)中質(zhì)點受到相鄰質(zhì)點的擾動而隨著運動，并將振動形式由近及遠的傳播開，各質(zhì)點間存在相互作用的彈力聯(lián)系（1）振動是波動的起因，波動是振動的傳播 （2）有波動一定有振動，有振動不一定有波動（3）波動的周期等于質(zhì)點振動的周期 2振動與波動的區(qū)別（1）從運動對象看：振動是一個質(zhì)點或物體以平衡位置為中心的往復運動波動是在波源的帶動下，介質(zhì)中大量質(zhì)點依次發(fā)生振動而形成的

5、集體運動（2）從運動原因看：振動是由于質(zhì)點受回復力作用的結(jié)果波動是由于介質(zhì)中相鄰質(zhì)點的帶動的結(jié)果（3）從能量變化看：振動系統(tǒng)的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，對簡諧運動來說，轉(zhuǎn)化過程中總機械能保持不變波傳播過程中，介質(zhì)里每一振動質(zhì)點的動能和勢能同時達到最大，同時達到最小，質(zhì)點的機械能在最大與最小值之間變化，而每個質(zhì)點在不斷地吸收和放出能量，因而波的傳播過程也是能量的傳播過程 3“帶動看齊”法分析質(zhì)點的振動方向 在波的傳播中，靠近波源的質(zhì)點帶動后面的質(zhì)點運動，離波源遠的質(zhì)點追隨離波源近的質(zhì)點用“帶動看齊”的思路可分析各個質(zhì)點的振動方向 方法：在質(zhì)點靠近波源一方附近的圖像上另找一點，若在上方，則向上運動，若在

6、下方，則向下運動，如圖所示 4波傳播了運動形式，傳遞了能量，傳遞了信息 （1）各質(zhì)點都做受迫振動，其振動的頻率（或周期）都與波源的頻率（或周期）相同，各質(zhì)點的起振方向都與波源相同，但不同步，離波源越遠的質(zhì)點振動越滯后 （2）機械波傳播的是波源的運動形式和波源提供的能量，介質(zhì)中各質(zhì)點并不隨波遷移，而是在自己的平衡位置附近振動在橫波中，波動方向與振動方向垂直均勻介質(zhì)中，波動是勻速運動，振動是變速運動 （3）介質(zhì)中各質(zhì)點靠彈力相互作用，前一質(zhì)點帶動后一質(zhì)點振動，后一質(zhì)點跟著前一質(zhì)點，故可根據(jù)前一質(zhì)點的位置而確定后一質(zhì)點的運動方向此外，若不計能量損失，在均勻介質(zhì)中各質(zhì)點振動的振幅應相同 （4）機械波在

7、傳播時也傳遞了信息【典型例題】類型一、機械波的理解例1在機械波中有（ ） A各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近振動 B相鄰質(zhì)點間必有相互作用力 C前一質(zhì)點的振動帶動相鄰的后一質(zhì)點振動，后一質(zhì)點的振動必定落后于前一質(zhì)點 D各質(zhì)點也隨波的傳播而遷移 【思路點撥】波傳播的特點是離波源近的質(zhì)點帶動離波源遠的質(zhì)點振動，離波源遠的質(zhì)點重復離波源近的質(zhì)點的運動，因此各相鄰質(zhì)點間必須有力的作用，但各質(zhì)點只能在平衡位置附近做簡諧運動 【答案】A、B、C【解析】振源的振動使其周圍質(zhì)點依次振動，之所以能依次振動下去，就是依靠了相鄰質(zhì)點間的相互作用力；沿波的傳播方向，后一質(zhì)點的振動必滯后于前一質(zhì)點的振動；質(zhì)點只在平衡位置附

8、近振動，并不隨波遷移 【總結(jié)升華】波傳播的特點是離波源近的質(zhì)點帶動離波源遠的質(zhì)點振動，離波源遠的質(zhì)點重復離波源近的質(zhì)點的運動，因此各相鄰質(zhì)點間必須有力的作用，但各質(zhì)點只能在平衡位置附近做簡諧運動舉一反三: 【高清課堂：機械波的產(chǎn)生和傳播 例1】【變式1】關(guān)于機械波的概念，下列說法中正確的是（ ）A質(zhì)點振動的方向總是垂直于波傳播的方向B簡諧波沿長繩傳播，繩上相距半個波長的兩質(zhì)點振動位移的大小相等C任一振動質(zhì)點每經(jīng)過一個周期沿波的傳播方向移動一個波長D相隔一個周期的兩時刻，簡諧波的圖象相同【答案】D【解析】對于橫波，質(zhì)點振動的方向總是垂直于波傳播的方向。對于縱波，（如彈簧振子）質(zhì)點的震動和傳播的方

9、向是平行的，所以A錯；繩上相距半個波長是繩長，并不等于半個波長，因為繩子此時是彎曲的，B錯；質(zhì)點并不隨著波的傳播而移動,它只做周期的震動，C錯；相隔一個周期的所有時刻，簡諧波的圖象都是相同的，D正確。舉一反三: 【高清課堂：機械波的產(chǎn)生和傳播 例6】【變式2】一列沿方向傳播的橫波，其振幅為，波長為，某一時刻波的圖象如圖所示。在該時刻，某一質(zhì)點的坐標為，經(jīng)過四分之一周期后，該質(zhì)點的坐標為（ ） A B C D 【答案】B類型二、波動中質(zhì)點振動方向的判斷例2如圖所示為沿水平方向的介質(zhì)中的部分質(zhì)點，每相鄰兩質(zhì)點間距離相等，其中為波源設(shè)波源的振動周期為，自波源通過平衡位置豎直向下振動時開始計時，經(jīng)過質(zhì)

10、點開始起振，則下列關(guān)于各質(zhì)點的振動和介質(zhì)中的波的說法中正確的是（ ） A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)點起振最晚 B圖中所有質(zhì)點的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)點的振動完全重復質(zhì)點的振動，只是質(zhì)點振動時，通過平衡位置或最大位移的時間總是比質(zhì)點通過的相同位置時落后 D只要圖中所有質(zhì)點都已振動了，質(zhì)點與質(zhì)點的振動步調(diào)就完全一致，但如果質(zhì)點發(fā)生的是第次振動，則質(zhì)點發(fā)生的就是第次振動 【答案】A、C、D【解析】據(jù)波的傳播特點知，波傳播過程中各質(zhì)點的振動總是重復波源的振劫，所以起振方向相同，都是豎直向下，但從時間上來說，起振依次落后的時間所以選項A、C正確，

11、B項錯誤；由題意知，質(zhì)點比質(zhì)點應晚起振兩個周期，所以當所有質(zhì)點都起振后，質(zhì)點與質(zhì)點步調(diào)完全一致，所以選項D正確 【總結(jié)升華】質(zhì)點振動方向的判斷，關(guān)鍵搞清波的形成，才能理解各質(zhì)點的振動情況舉一反三: 【高清課堂：機械波的產(chǎn)生和傳播 例2】【變式】如圖所示是以質(zhì)點為波源的機械波沿著一根固定的輕繩傳播到質(zhì)點的波形圖，則質(zhì)點剛開始振動時的方向為（ ） A向上 B向下C向左 D向右【答案】A【解析】因為每一個點都是重復它前面那個點的運動規(guī)律。因此點將要發(fā)生的運動就是點的運動情況。由圖可知，波向左傳播，向上振動。因此剛開始振動時的方向是向上。類型三、已知質(zhì)點振動方向，找波的傳播方向例3（2014 寶坻校級

12、期中）簡諧橫波某時刻的波形圖如圖所示，由此圖可知() A. 若質(zhì)點a向下運動，則波是從左向右傳播的B. 若質(zhì)點b向上運動，則波是從左向右傳播的C. 若波從右向左傳播，則質(zhì)點c向下運動D. 若波從右向左傳播，則質(zhì)點d向上運動【答案】BD【解析】若波從左向右傳播，根據(jù)“上下坡法”可知：a、b點向上運動，c、d點向下運動，可知B正確，A錯誤；若波從右向左傳播，同理可知：a、b點向下運動，c、d點向上運動，可知C錯誤，D正確 舉一反三: 【高清課堂：機械波的產(chǎn)生和傳播 例3】【變式】一列簡諧橫波在軸上傳播，某時刻的波形圖如圖所示，為三個質(zhì)元，正向上運動。由此可知（ ）A該波沿軸正方向傳播B正向上運動C

13、該時刻以后比先到達平衡位置D該時刻以后比先到達離平衡位置最遠處【答案】ABC【解析】由點的振動方向向上，可判斷波的傳播方向，確定的運動方向，并能比較兩點回到平衡位置的先后正向上運動，振動比左側(cè)波峰遲，波向右傳播故A正確根據(jù)波形的平移規(guī)律，點正向下運動故B正確此時向上運動，比先到平衡位置故C正確由圖及運動方向判斷，比先到達離平衡位置最遠處故D錯誤 故選ABC類型四、振動和波的關(guān)系例4（2014 洛陽期中）關(guān)于振動和波的關(guān)系，以下說法正確的是()A. 如果波源停止振動，在介質(zhì)中傳播的波也立即停止B. 物體做機械振動，一定產(chǎn)生機械波C. 波在介質(zhì)中傳播的頻率由波源決定，與介質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)D. 波源振動

14、的越快，波的速度也越大【答案】C【解析】波源停止振動，介質(zhì)中已經(jīng)振動起來的質(zhì)點有一定的能量，要繼續(xù)振動一段時間，波也要繼續(xù)傳播一段時間才停止，A錯誤；產(chǎn)生機械波的條件是機械振動和傳播振動的介質(zhì)，B錯誤；波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)，波速和介質(zhì)有關(guān)，C正確；波源振動快慢和波的傳播速度是兩個不同的概念，D錯誤【總結(jié)升華】解決該題的關(guān)鍵是理解：（1）機械波形成的務件（2）波在傳播過程中的特點舉一反三: 【高清課堂：機械波的產(chǎn)生和傳播 例4】【變式】一列橫波沿水平方向傳播，某一時刻的波形如圖所示，則圖中四點此時刻具有相同運動方向的是（ ） A和B和 C和D和 【答案】BC 【解析】在橫波的圖象中，我

15、們可用“上坡下，下坡上”的經(jīng)驗來判斷質(zhì)點的振動方向或波的傳播方向.利用該結(jié)論，不論波向左或向右傳播，可直觀地看出，和，和的振動方向是一樣的.類型五、波的形成例5圖（a）中有一條均勻的繩，是繩上一系列等間隔的點現(xiàn)有一列簡諧橫波沿此繩傳播某時刻，繩上四點的位置和運動方向如圖（b）所示（其他點的運動情況未畫出），其中點的位移為零，向上運動，點的位移達到最大值試在圖（c）中畫出再經(jīng)過周期時點的位置和速度方向，其他點不必畫圖（c）的橫、縱坐標與圖（a）、（b）完全相同 【思路點撥】根據(jù)橫波的形成原理，由題中給出四點的位置和運動方向。可畫出其他各點的位置和運動方向，如圖實線所示，居中的直線為各點的平衡位置

16、。 【解析】根據(jù)橫波的形成原理，由題中給出四點的位置和運動方向。可畫出其他各點的位置和運動方向，如圖實線所示，居中的直線為各點的平衡位置。根據(jù)各點此時的運動方向，即可找到再過各個質(zhì)點的位置和運動方向如圖虛線所示 則可知經(jīng)過周期時點的位置和速度方向，如圖所示 【總結(jié)升華】本題僅給出波形的一部分，要求考生從波形的移動來判斷某一時刻繩子上各點的位移和速度，標出速度的大小和方向，實際考查了波的形成過程，考查了考生分析、判斷、解決問題的能力確實是一道理論聯(lián)系實際的好題當你對波的知識理解不清時，請你多畫一些不同時刻介質(zhì)形成波形的圖做比較。舉一反三: 【高清課堂：機械波的產(chǎn)生和傳播 例7】【變式】如圖，沿波

17、的傳播方向上有間距均為的六個質(zhì)點，均靜止在各自的平衡位置，一列橫波以的速度水平向右傳播，時到達質(zhì)點，開始由平衡位置向上運動，時，質(zhì)點第一次到達最高點，則在這段時間內(nèi)（ ）A質(zhì)點的加速度逐漸增大B質(zhì)點的速度逐漸增大C質(zhì)點向下運動D質(zhì)點保持靜止【答案】ACD【鞏固練習】一、選擇題1關(guān)于振動和波的關(guān)系，下列說法中正確的是（ ） A振動是波形成的原因，波是振動的傳播形式 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2（2014 閘北區(qū)一模）根據(jù)機械波的知識可知()A橫波沿水平方向傳播，縱波沿豎直方向傳播B在波的傳

18、播過程中，質(zhì)點隨波遷移將振動形式和能量傳播出去C波的圖象就是反映各質(zhì)點在同一時刻不同位移的曲線D聲波在真空中也能傳播3關(guān)于波動下列說法正確的是（ ） A介質(zhì)中的質(zhì)點隨波的傳播而遷移 B質(zhì)點振動的方向總是垂直于波的傳播方向 C波不但傳遞能量，還能傳遞信息 D波傳播的速度和質(zhì)點振動速度相同4沿繩傳播的一列機械波，當波源突然停止振動時（ ） A繩上各質(zhì)點同時停止振動，橫波立即消失 B繩上各質(zhì)點同時停止振動，縱波立即消失 C離波源較近的各質(zhì)點先停止振動，較遠的各質(zhì)點稍后停止振動 D離波源較遠的各質(zhì)點先停止振動，較近的各質(zhì)點稍后停止振動5圖為一列簡諧波在某時刻的波形圖，a、b、c、d為介質(zhì)中的四個質(zhì)點a

19、在波峰，d在波谷，c在平衡位置，b的位移大小等于振幅的一半，四個質(zhì)點的加速度大小分別為aa、ab、ac、ad，它們的速度大小分別為va、vb、vc、vd，則（ ） Aacabaa=ad Bacabaa=ad=0 Cva=vdvbvc Dva=vdvbvc6如圖所示為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，此時刻質(zhì)點，的運動方向向下，則（ ） A該波向左傳播 B質(zhì)點B和D的運動方向相同 C質(zhì)點C比質(zhì)點B先回到平衡位置 D此時質(zhì)點F和H的加速度相同7(2015 河南高三測試)一列簡諧橫波沿x軸的正向傳播，振幅為2cm，已知在t0時刻相距30 m的兩質(zhì)點a、b的位移都是1 cm，但運動方向相反，其中質(zhì)點a沿

20、y軸負向，如圖所示，下列說法正確的是()At0時刻，兩質(zhì)點a、b的加速度相同B兩質(zhì)點a、b的平衡位置間的距離為半波長的奇數(shù)倍C質(zhì)點a的速度最大時，質(zhì)點b的速度為零D質(zhì)點a的速度最大時，質(zhì)點b正在向上運動E當質(zhì)點b的位移為2 cm時，質(zhì)點a的位移為負8如圖所示，畫出了一列向右傳播的簡諧橫波在某個時刻的波形，由圖像可知（ ） A質(zhì)點b此時位移為零 B質(zhì)點b此時向y方向運動 C質(zhì)點d的振幅是2 cm D質(zhì)點a再經(jīng)過通過的路程是4 cm，偏離平衡位置的位移是4 cm9振源A帶動細繩上下振動，某時刻在繩上形成的橫波波形如圖甲所示，規(guī)定繩上各質(zhì)點向上運動方向為正方向，從波傳播到繩上P點開始計時，能表示P點

21、在第一個周期內(nèi)振動的圖像是圖乙中的（ ） 10一列在豎直方向向上振動的簡諧波沿水平的x軸正方向傳播，振幅為20 cm，周期為4×102 s現(xiàn)沿x軸任意取五個相鄰的點P1、P2、P3、P4、P5，它們在某一時刻離開平衡位置的位移都向上，大小都為10 cm則在此時刻，P1、P2、P3、P4四點可能的運動是（ ） AP1向下，P2向上，P3向下，P4向上 BP1向上，P2向下，P3向上，P4向下 CP1向下，P2向下，P3向上，P4向上 DP1向上，P2向上，P3向上，P4向上二、填空題11（2014 永州三模）一列簡諧波在t=0時刻的波形圖如圖所示，此時質(zhì)點P正在向y軸正方向運動，經(jīng)0.

22、1第一次到達波峰位置，由此可知該波沿x軸 （選填“正方向”或“負方向”）傳播，t=0.7s時，質(zhì)點P的位移為 cm三、解答題12在地球上生活的人能不斷地聽到外面?zhèn)鱽淼母鞣N聲響，而登月宇航員卻感到月球周圍一片寂靜，即使兩個宇航員面對面講話也無法聽到，試用本節(jié)學過的知識解釋13已知地震中縱波與橫波的傳播速度分別為9.1 kms和3.7 kms某地震觀測中心記錄到兩種波到達的時間差為7.8 s （1）求地震中心到達此地震觀測中心的距離？ （2）觀測中心首先覺察到的是上下振動還是左右晃動？（設(shè)震源在地震觀測中心正下方）14如圖12-1-16所示是一列簡諧橫波某時刻的波形圖，圖中P點為介質(zhì)中的一質(zhì)點，此

23、時刻恰好過平衡位置，已知其振動周期T=0.4 s求至少過多長時間P質(zhì)點到達波峰？15如圖12-1-17甲為波源1的振動圖像，圖12-1-17乙為均勻介質(zhì)中一些均勻分布等間距的質(zhì)點在t=1 s 時的振動狀態(tài)請在圖12-1-17丙中畫出t=5 s時質(zhì)點的振動狀態(tài) 【答案與解析】一、選擇題1【答案】A、B2【答案】C【解析】橫波、縱波都可以沿任意方向傳播，在波的傳播過程中，質(zhì)點不隨波遷移，只是將振動形式和能量傳播出去，選項A、B錯誤；波的圖象就是反映各質(zhì)點在同一時刻不同位移的曲線，選項C正確；聲波在真空中不能傳播，選項D錯誤3【答案】C4【答案】C 【解析】波的形成需要波源和介質(zhì)，當波源突然停止振動

24、時，先是離波源較近的質(zhì)點停止振動，較遠的質(zhì)點仍在振動，但一會兒也會停止振動C項正確5【答案】A、D6【答案】A、C、D 【解析】由“帶動”法可知，已知F向下振動，其相鄰的前邊的質(zhì)點一定在下邊，即可知波的傳播方向向左因此質(zhì)點D、E的運動方向也向下，而質(zhì)點A、B、H的運動方向向上故A選項正確B選項錯誤 質(zhì)點F、H相對各自平衡位置的位移相同，由機械振動的運動學特征a=kxm，可知兩質(zhì)點的加速度相同D選項正確質(zhì)點C直接從最大位移處回到平衡位置，即tC=T4；而質(zhì)點B要先運動到最大位移處，再回到平衡位置，故tBT4=tCC選項正確7【答案】ADE【解析】a、b兩個質(zhì)點都做簡諧運動，t0時刻a、b兩質(zhì)點的位移相同，根據(jù)簡諧運動的特征：，得知加速度相同故選項A正確；圖示時刻兩質(zhì)點位移相同，速度相反，但不是反相點，所以a、b兩質(zhì)點的平衡位置間的距離不是半波長的奇數(shù)倍故選項B錯誤；由圖看出，a正向平衡位置運動，速度增大，b正向波峰運動，速度減小，當a通過1 cm位移到達平衡位置時，b還沒有到達波峰，則a質(zhì)點速度最大時，b質(zhì)點速度不為零故選項C錯誤，選項D正確；由上分析可知，當b質(zhì)點位移為2 cm時，a質(zhì)點位于平衡位置下方，位移為