高中物理 12.1 波的形成和傳播 新人教選修34

..........一、波的形成及特點.1.機(jī)械波的形成.2.波的特點(1)振幅:像繩波這種一維(只在某個方向上傳播)機(jī)械波,若不計能量損失,各質(zhì)點的振幅相同.(2)周期:各質(zhì)點振動的周期均與波源的振動周期相同.(3)步調(diào):離波源越遠(yuǎn),質(zhì)點振動越滯后.(4)立場:各質(zhì)點只在各自的平衡位置振動,并不隨波遷移.(5)機(jī)械波向前傳播的是振動這種運動形式,同時也傳遞能量和信息..(1)波源和介質(zhì)是形成機(jī)械波的必需條件，二者缺一不可.有振動不一定有機(jī)械波，有機(jī)械波一定有振動.(2)機(jī)械波在介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中的各點不隨波向前遷移，只在各自平衡位置附近做往復(fù)振動..【典例1】如圖所示,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t=0時,質(zhì)點1開始向上運動,t=時,1到達(dá)最上方,5開始向上運動.問:.(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?【解題指導(dǎo)】(1)波的形成和傳播過程中，前一質(zhì)點帶動后一質(zhì)點振動，后一質(zhì)點重復(fù)前一質(zhì)點的振動規(guī)律.(2)各質(zhì)點的振動規(guī)律相同，只是振動的先后不同..【標(biāo)準(zhǔn)解答】各質(zhì)點在各時刻的情況.如圖所示.(1)由甲圖可知,t=時,質(zhì)點8未達(dá)到波峰,正在向上振動,質(zhì)點12、16未振動.(2)由乙圖可知,t=時,質(zhì)點8正在向下振動,質(zhì)點12向上振動,質(zhì)點16未振動..【規(guī)律方法】波動過程中介質(zhì)中各質(zhì)點的運動特點波動過程中介質(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,即先振動的質(zhì)點帶動后振動的質(zhì)點;后振動的質(zhì)點重復(fù)前面質(zhì)點的振動;后面振動質(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”.

.【互動探究】t=T時,質(zhì)點8、12、16的運動狀態(tài)如何?【解析】由圖可知,t=T時,質(zhì)點8、12正在向下振動,質(zhì)點16向上振動..【變式備選】關(guān)于機(jī)械波的形成，下列說法中正確的是()A.物體做機(jī)械振動，一定產(chǎn)生機(jī)械波B.后振動的質(zhì)點總是跟著先振動的質(zhì)點重復(fù)振動，只是時間落后一步C.參與振動的質(zhì)點都有相同的頻率D.機(jī)械波是質(zhì)點隨波遷移，也是振動能量的傳遞.【解析】選B、C.機(jī)械波的形成必須具備的兩個條件：振源和介質(zhì).只有物體做機(jī)械振動，而其周圍沒有傳播這種振動的介質(zhì)，遠(yuǎn)處的質(zhì)點不可能振動起來形成機(jī)械波，故A錯誤.任何一個振動的質(zhì)點都是一個波源，從而帶動它周圍的質(zhì)點振動，將振動傳播開來，所以后一質(zhì)點總是落后，故B、C正確.形成機(jī)械波的各個質(zhì)點，只是在平衡位置附近往復(fù)運動，并沒有隨波遷移，但離振源遠(yuǎn)處的質(zhì)點振動的能量，卻是通過各質(zhì)點的傳遞從振源獲得的，故D錯誤..二、橫波和縱波的區(qū)別..(1)繩波和聲波分別是典型的橫波和縱波，水波是比較復(fù)雜的機(jī)械波，不是橫波.(2)在縱波中各質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上，而不是方向相同..【典例2】下列關(guān)于橫波、縱波的說法正確的是()A.凸凹相間的波叫橫波，凸起的最高處叫波峰，凹下的最低處叫波谷B.質(zhì)點振動方向和波的傳播方向在同一直線上的波叫橫波C.縱波的波形是疏密相間的，質(zhì)點分布最密的部分叫密部，分布最疏的地方叫疏部D.質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波.【解題指導(dǎo)】(1)明確橫波和縱波各自的特點；(2)深刻理解質(zhì)點振動方向與波的傳播方向的關(guān)系.在橫波中二者“相互垂直”的含義，在縱波中二者“在同一直線上”的含義..【標(biāo)準(zhǔn)解答】選A、C、D.橫波具有波峰和波谷，A正確；振動的方向與傳播的方向垂直的波為橫波，振動的方向與傳播的方向在同一直線上的波為縱波，B錯誤，D正確；縱波有疏部和密部，C正確；故選項A、C、D正確..【變式訓(xùn)練】區(qū)分橫波和縱波的依據(jù)是()A.質(zhì)點沿水平方向還是沿豎直方向振動B.波沿水平方向還是沿豎直方向傳播C.質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向是相互垂直還是在一條直線上D.波傳播距離的遠(yuǎn)近.【解析】選C.本題考查的是橫波與縱波的分類標(biāo)準(zhǔn)，初學(xué)者受教材中事例(如繩波，彈簧縱波)的影響，容易認(rèn)為橫波中質(zhì)點振動方向在豎直方向上，縱波中質(zhì)點振動方向在水平方向上.如果取一根彈簧豎直放置，下端固定，手持上端上下振動，就可以形成一列縱波向下傳播，此時介質(zhì)質(zhì)點在豎直方向上振動.橫波與縱波在教材中惟一一個分類的標(biāo)準(zhǔn)是看質(zhì)點振動方向和波傳播方向的關(guān)系，若互相垂直，為橫波，若在一條直線上，為縱波，因此只有選項C正確..三、振動和波動的比較..(1)振動是波的起因，波是振動的傳播；(2)振動是單個質(zhì)點在其平衡位置附近做往復(fù)運動的“個體行為”；波動則是大量彼此相連的質(zhì)點將波源的振動在空間傳播的“群體行為”..【典例3】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【解題指導(dǎo)】(1)明確波動和振動的區(qū)別和聯(lián)系；(2)利用振動和波動的特點進(jìn)行分析..【標(biāo)準(zhǔn)解答】選A、B.機(jī)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周期性地發(fā)生變化，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)的向外傳播，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..【變式訓(xùn)練】關(guān)于振動和波的關(guān)系，下列說法正確的是()A.有機(jī)械波必有機(jī)械振動B.有機(jī)械振動必有機(jī)械波C.離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點振動得慢D.波源停振時，介質(zhì)中的波立即停止.【解析】選A.一個質(zhì)點的振動會帶動鄰近質(zhì)點的振動，使振動這種運動形式向外傳播出去而形成機(jī)械波，在缺少介質(zhì)的情況下，波動現(xiàn)象無法發(fā)生，故A對B錯.波動形成以后，各質(zhì)點的振動都先后重復(fù)波源的振動，故各質(zhì)點的振動周期是一樣的，即離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點振動快慢與離波源近的質(zhì)點以及波源質(zhì)點振動的快慢相同，C錯.大量質(zhì)點的振動所形成的波動不會因波源的停振而立即停止，因為能量不會無緣無故地立刻消失，故D錯..【典例】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.【解題指導(dǎo)】(1)知道機(jī)械波的形成條件是波源的振動和介質(zhì)，二者缺一不可.(2)應(yīng)明確聲音是機(jī)械波.【標(biāo)準(zhǔn)解答】選B.兩宇航員面對面講話卻無法聽到，說明聲波有振源卻傳播不出去，即缺乏聲波傳播的另一條件介質(zhì)，故B選項正確.

.一、選擇題1.機(jī)械波傳播的是()A.介質(zhì)中的質(zhì)點B.質(zhì)點的運動形式C.能量D.信息【解析】選B、C、D.機(jī)械波是振動在介質(zhì)中向外傳播，質(zhì)點不隨波的傳播而遷移，只是向外傳播信息和能量，故選項B、C、D正確..2.關(guān)于振動和波的關(guān)系，下列說法正確的是()A.如果波源停止振動，在介質(zhì)中傳播的波也立即停止B.發(fā)聲體在振動時，一定會產(chǎn)生聲波C.波動的過程是介質(zhì)質(zhì)點由近及遠(yuǎn)的傳播過程D.波動的過程是質(zhì)點的振動形式及能量由近及遠(yuǎn)的傳播過程【解析】選D.波源停止振動，介質(zhì)中的質(zhì)點仍然在振動，所以波仍繼續(xù)傳播，選項A錯誤；產(chǎn)生波的條件必須有介質(zhì)，選項B錯誤；在振動過程中質(zhì)點不隨波的傳播而遷移，只是向外傳播信息和能量，選項C錯誤，選項D正確..3.如圖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()A.向左B.向右C.向下D.向上【解析】選D.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，由圖根據(jù)波的傳播與質(zhì)點振動的關(guān)系可以知道，B質(zhì)點此時正向上振動，所以波源A質(zhì)點剛開始的振動方向向上，選項D正確..4.(2011·龍巖高二檢測)下列關(guān)于橫波與縱波的說法中,正確的是()A.聲波一定是縱波B.水波一定是橫波C.地震波既有橫波,也有縱波D.縱波中的質(zhì)點要隨波遷移,橫波中的質(zhì)點不隨波遷移.【解析】選C.聲波可以在空氣中傳播,也可以在液體和固體中傳播,空氣中的聲波一定是縱波,而液體、固體中的聲波既可能是縱波,也可能是橫波,故A錯;水波既不是橫波,也不是縱波,它的運動形式比較復(fù)雜,故B錯;地震波既有橫波,也有縱波,故發(fā)生地震時,地面既有上下振動,也有左右振動,C正確;無論是橫波,還是縱波,介質(zhì)中的質(zhì)點都不隨波發(fā)生遷移,故D錯..5.在平靜的湖面上漂著一塊小木條，現(xiàn)向湖中央扔一石子，圓形波紋一圈圈的向外傳播，當(dāng)波傳播到小木條處時，小木條將()A.隨波紋漂向湖岸B.不動C.向波源處漂動D.在原來位置上下振動【解析】選D.介質(zhì)中有機(jī)械波傳播時，介質(zhì)本身并不隨波一起傳播，介質(zhì)質(zhì)點只在自己的平衡位置附近振動，向外傳播的只是振動形式和能量，生活中的水面上的一些漂浮物會沿波向外移動，是因為外界另外一些因素的干擾，如風(fēng)的吹動等，故D正確..6.一列機(jī)械波由波源向周圍傳播開去，則()A.介質(zhì)中各質(zhì)點由近及遠(yuǎn)地傳播開去B.波源的振動形式由近及遠(yuǎn)地傳播開去C.介質(zhì)中各質(zhì)點只是振動而沒有遷移D.介質(zhì)中各質(zhì)點振動的能量由近及遠(yuǎn)地傳播開去【解析】選B、C、D.機(jī)械波向外傳播，傳播出去的是振動的形式、攜帶出去的是能量和信息，質(zhì)點不隨波的傳播而遷移，故選項B、C、D正確..7.在敲響古剎里的大鐘時,有的同學(xué)發(fā)現(xiàn),停止對大鐘的撞擊后,大鐘仍“余音未絕”,分析其原因是()A.大鐘的回聲B.大鐘在繼續(xù)振動C.人的聽覺發(fā)生“暫留”的緣故D.大鐘雖停止振動,但空氣仍在振動【解析】選B.停止對大鐘的撞擊后,大鐘的振動不會立即停止,振動的能量不會憑空消失,它會再振動一段時間然后因為阻尼而停止,因此還會在空氣中形成聲波,這就是余音未絕的原因,所以選項B正確..8.一列橫波在某時刻的波形圖象如圖所示，此時質(zhì)點F的運動方向向下，則下列說法正確的是()A.波水平向右傳播B.質(zhì)點H與質(zhì)點F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.此時刻質(zhì)點C的加速度為零.【解析】選C.由于質(zhì)點F要追隨和它鄰近的并且離波源稍近的質(zhì)點運動，又知道質(zhì)點F的運動方向是向下的，則與它鄰近的離波源稍近的質(zhì)點的位置應(yīng)在它的下方，對照圖象可以判定出波源在質(zhì)點F的右方，故波是向左傳播的，所以選項A是錯誤的.與質(zhì)點H鄰近的并且離波源稍近的質(zhì)點I的位置在質(zhì)點H的上方，則質(zhì)點H的運動方向是向上的，所以選項B也是錯誤的.用同樣的方法可以判斷出質(zhì)點C要向下運動直接回到平衡位置，而質(zhì)點B則先向上運動到達(dá)最大位移處后再返回平衡位置，這樣質(zhì)點C要比質(zhì)點B先回到平衡位置，故選項C是正確的.質(zhì)點C此時處在最大位移處，其加速度最大，所以選項D是錯誤的.

.二、非選擇題9.2011年3月11日,日本福島發(fā)生了里氏9.0級大地震，已知地震中的縱波和橫波在地表附近的傳播速度分別是9.1km/s和3.7km/s，在某地的觀測站中，記錄了縱波和橫波到達(dá)該地的時間差為5.4s.(1)求這個觀測站距震中的距離.(2)觀測站首先觀察到的是上下振動還是左右搖晃？.【解析】根據(jù)縱、橫波傳到觀測站的時間差，=5.4s,求出s=33.67km,先傳到的是縱波，所以是左右晃動.答案：(1)33.67km(2)先傳到的是縱波，所以是左右搖晃.10.圖a中有一條均勻的繩,1、2、3、4、…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9、10、11、12四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12的位移為零,向上運動,點9的位移達(dá)到最大值.試在圖c中畫出再經(jīng)過周期時點3、4、5、6的位置和速度方向,其他點不必畫.(圖c的橫、縱坐標(biāo)與圖a、b完全相同)..【解析】如圖所示.根據(jù)橫波的形成原理,由題中給出9、10、11、12四點的位置和運動方向,可畫出其他各點此時的運動方向,即可找到再過T各個質(zhì)點的位置和運動方向,如圖中虛線所示..【方法技巧】質(zhì)點振動方向的判定方法在波的傳播過程中,判定質(zhì)點振動方向的方法有很多,但深刻理解波的產(chǎn)生和傳播過程是解決此類問題的關(guān)鍵,具體要點是:1.形成機(jī)械波的各質(zhì)點都做受迫振動,必須受到周圍質(zhì)點對它的作用,必具有相同的振動頻率——振源振動頻率.2.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)點只在平衡位置附近振動,并不隨波遷移.明確波的形成條件及傳播特點是解答波動問題的基礎(chǔ)..3.要確定波的傳播過程中某質(zhì)點的振動方向,關(guān)鍵是理解清楚波的形成原因,掌握波的傳播過程.從波的形成原因入手,利用“帶動看齊”法是判斷質(zhì)點振動方向的有效方法之一..Thankyou!..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:23:41PM11、以我獨沈久，愧君相見頻。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、乍見翻疑夢，相悲各問年。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、行動出成果，工作出財富。。2023/2/32023/2/303February202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2023/2/32023/2/3Friday,February3,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/2/32023/2/32023/2/32/3/20234:23:41PM11、成功就是日復(fù)一日那一點點小小努力的積累。。2023/2/32023/2/32023/2/3Feb-2303-Feb-2312、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/2/32023/2/32023/2/3Friday,February3,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/32/3/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。03二月20232023/2/32023/2/32023/2/315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。二月232023/2/32023/2/32023/2/32/3/202316、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。。2023/2/32023/2/303February202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。2023/2/32023/2/32023/2/32023/2/39、楊柳散和