新教材同步系列2024春高中物理第3章機械波第1節(jié)機械波的產(chǎn)生和傳播教師用書粵教版選擇性必修第一冊

第一節(jié)機械波的產(chǎn)生和傳播1．能對波動現(xiàn)象進行分析和推理，認識波的形成過程．2．知道機械波的產(chǎn)生條件，知道什么是橫波、縱波．3．認識波是振動的傳播，知道波在傳播振動形式、能量和信息．知識點一認識機械波1．機械波的定義機械振動在媒介中的傳播叫作機械波．2．波源要產(chǎn)生機械波，必須有一個振動源，稱為波源．3．形成機械波需要兩個條件機械振動的波源和傳播振動的介質(zhì)．知識點二機械波的傳播1．產(chǎn)生機理波源帶動相鄰質(zhì)點做受迫振動，該質(zhì)點振動后會同樣帶動其相鄰質(zhì)點做受迫振動．2．傳播特點(1)機械波既傳播振動的運動形式，同時也將波源的能量傳播出去．(2)在波傳播的過程中，每個質(zhì)點只是在平衡位置附近做上下振動，并未形成沿機械波傳播方向的宏觀移動．知識點三橫波與縱波1．橫波的定義介質(zhì)質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直的機械波．2．縱波的定義波的傳播方向和質(zhì)點的振動方向在同一直線上的機械波．1．思考判斷(正確的打“√”，錯誤的打“×”)．(1)機械波傳播的是介質(zhì)中的質(zhì)點． (×)(2)機械波傳播的是質(zhì)點的運動形式． (√)(3)質(zhì)點的振動位置不斷轉(zhuǎn)換便形成波． (×)(4)波源停止振動時，波立即停止傳播． (×)2．將一個小石子投向平靜的湖面中心，會激起一圈圈向外傳播的波紋，如果此時水面上有一片樹葉，下列對樹葉運動情況的敘述正確的是()A．樹葉慢慢向湖心運動B．樹葉慢慢向湖岸漂去C．在原位置上下振動D．沿著波紋做圓周運動C[波在傳播過程中，只傳遞振動能量和波源所發(fā)出的信息，而各質(zhì)點不隨波遷移，只在各自的平衡位置附近振動，故選C．錯選B的原因主要是對波的傳播特點不能很好地理解．]3．下列說法正確的是()A．對于橫波和縱波，質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向有時相同，有時相反B．對于縱波，質(zhì)點的運動方向與波的傳播方向一定相同C．形成縱波的質(zhì)點隨波一起遷移D．空氣介質(zhì)只能傳播縱波D[質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直的波是橫波，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向平行的波是縱波，A錯誤；縱波質(zhì)點的運動方向與波的傳播方向有時相同，有時相反，B錯誤；無論橫波還是縱波，質(zhì)點都不隨波遷移，C錯誤；橫波不能在空氣中傳播，空氣只能傳播縱波，D正確．]藝術(shù)體操也叫韻律體操，是一種藝術(shù)性很強的女子競賽體操項目．19世紀末20世紀初起源于歐洲．藝術(shù)體操表演項目有很多，絲帶舞表演就是其中之一，如圖所示是一幅絲帶舞的表演圖．討論：(1)絲帶上的各點有沒有隨波遷移？(2)運動員的手停止抖動后，絲帶上的波會立即停止嗎？提示：(1)沒有．絲帶上的各點只在豎直方向上下振動．(2)不會．當(dāng)手停止抖動后，波仍向右傳播．波的形成和傳播1．機械波的形成波源↓以振動的形式向外傳播↓機械波2．機械波的特點(1)振幅：若不計能量損失，各質(zhì)點振動的振幅相同．(2)周期(頻率)：各質(zhì)點都在做受迫振動，所以各質(zhì)點振動的周期(頻率)均與波源的振動周期(頻率)相同．(3)步調(diào)：離波源越遠的質(zhì)點振動越滯后．(4)運動：各質(zhì)點只在各自的平衡位置附近振動，并不隨波遷移；各質(zhì)點的起振方向都與波源開始振動的方向相同．(5)實質(zhì)：機械波向前傳播的是振動這種運動形式，同時也可以傳遞能量和信息．【典例1】(多選)如圖是一條軟繩，繩上選有18個質(zhì)點，質(zhì)點1在外力作用下首先向上振動，其余質(zhì)點在相互作用力的帶動下依次振動，從而形成簡諧波．由波的形成及圖示可知，下列說法中正確的是()A．質(zhì)點1帶動質(zhì)點2是利用繩上質(zhì)點間的彈力實現(xiàn)的，因此每個質(zhì)點均做受迫振動B．每個質(zhì)點開始運動后，在水平方向做勻速運動，在豎直方向做簡諧運動C．繩子上的每一個質(zhì)點開始振動時，方向都向上，振動周期都相同D．繩子上波的傳播過程，也是能量的傳播過程，雖然每個質(zhì)點均做等幅振動，但每個質(zhì)點的機械能并不守恒ACD[質(zhì)點1帶動質(zhì)點2是利用繩上質(zhì)點間的彈力實現(xiàn)的，因此每個質(zhì)點都做受迫振動，A正確；每個質(zhì)點開始振動后，只在豎直方向做簡諧運動，水平方向不隨波遷移，B錯誤；繩子上每一個質(zhì)點的起振方向都相同，振動周期等于波源振動周期，C正確；波的傳播過程，也是能量的傳播過程，雖然每個質(zhì)點均做等幅振動，但每個質(zhì)點的機械能并不守恒，D正確．]波動過程介質(zhì)中各質(zhì)點的運動特點波動過程介質(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：(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”．[跟進訓(xùn)練]1．一列簡諧橫波在介質(zhì)內(nèi)傳播，若波源質(zhì)點突然停止振動，則()A．所有質(zhì)點立即停止振動B．已經(jīng)振動的質(zhì)點將繼續(xù)振動，未振動的質(zhì)點不可能再振動C．能量繼續(xù)向遠處傳遞D．能量立即停止傳遞C[當(dāng)波源的振動方向與波的傳播方向相互垂直時，稱之為橫波．當(dāng)波源突然停止振動時，由于波是使質(zhì)點間相互帶動，并且重復(fù)，同時后一個質(zhì)點比前一個質(zhì)點滯后，所以離波源近的質(zhì)點先停止振動，然后才是遠的質(zhì)點停止振動；波的能量仍在質(zhì)點的振動下傳播．最終所有質(zhì)點將會停止振動，但靠近波源先停止，遠離波源后停止振動，故A、D錯誤，C正確；已經(jīng)振動的質(zhì)點繼續(xù)振動，尚未振動的質(zhì)點，將在波的能量傳播后，會停止振動，故B錯誤．]橫波和縱波橫波和縱波的比較種類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在波動中，質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向在一條直線上介質(zhì)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【典例2】關(guān)于橫波和縱波，下列說法正確的是()A．振源上下振動形成的波是橫波B．振源水平振動形成的波是縱波C．波沿水平方向傳播，質(zhì)點上下振動，這類波是橫波D．質(zhì)點沿水平方向振動，波沿水平方向傳播，這類波是縱波C[根據(jù)縱波與橫波的定義知，質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直的波是橫波，質(zhì)點振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波是縱波，并不是上下振動與水平振動的問題，所以A、B項錯誤，C正確；對于D，波沿水平方向傳播、質(zhì)點水平方向振動不足以說明質(zhì)點振動方向與波的傳播方向在同一直線上，則D項錯誤。故選C。][跟進訓(xùn)練]2．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．波傳播距離的遠近C[橫波與縱波分類的依據(jù)是質(zhì)點振動方向和波傳播方向的關(guān)系，若兩者互相垂直，為橫波，若兩者在一條直線上，為縱波，故答案為C。]1．關(guān)于機械波，下列說法正確的是()A．波的傳播過程也是能量的傳播過程B．在波的傳播過程中，介質(zhì)和運動形式一起傳播C．在波的傳播過程中，所有振動質(zhì)點都在做簡諧運動D．機械波在真空中也能傳播A[機械波在傳播振動形式的過程中，同時將能量由近及遠傳遞，但介質(zhì)不隨波傳播，故A正確，B錯誤；在機械波形成的過程中，介質(zhì)中各質(zhì)點只在各自的平衡位置附近做振動，并不一定是簡諧運動，故C錯誤；機械波不能在真空中傳播，故D錯誤．故選A．]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BD[機械振動在介質(zhì)中傳播，形成了機械波，A錯誤；機械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正確；在波的形成和傳播過程中，各質(zhì)點不隨波遷移，C錯誤；離波源較遠的質(zhì)點依靠前面質(zhì)點的帶動，所以頻率、振幅相同，D正確．故選B、D．]3．(2022·黑龍江哈爾濱三中高二期末)關(guān)于振動和波，下列說法正確的是()A．有機械波必有振動B．縱波中，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直C．縱波中，波水平向右傳播，各個質(zhì)點一定上下振動D．波源停止振動時，介質(zhì)中的波動立即停止A[產(chǎn)生機械波的條件是有振動的波源和傳播機械波的介質(zhì)，故有機械波必有振動，A正確；縱波中，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向平行，B、C錯誤；波源停止振動時，介質(zhì)中的波仍繼續(xù)向遠處傳播直到振動的能量完全損失為止，D錯誤．]4．關(guān)于機械波，下列說法正確的是()A．質(zhì)點振動的方向總是垂直于波傳播的方向B．機械波可以在真空中傳播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．振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離為一個波長D[在橫波中質(zhì)點振動的方向垂直于波傳播的方向，在縱波中，質(zhì)點的振動方向與波傳播方向平行，A錯誤；機械波只能借助于介質(zhì)傳播，不可以在真空中傳播，B錯誤；波在傳播過程中，質(zhì)點不隨波遷移，C錯誤；振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離為一個波長，D正確．]5．關(guān)于橫波與縱波，下列說法正確的是()A．縱波的傳播方向與質(zhì)點的振動方向相同，且做變速運動B．橫波可以在氣體、液體、固體中傳播，而縱波只能在固體中傳播C．橫波一定是水平傳播的，縱波一定是豎直傳播的D．橫波在傳播過程中有波峰和波谷，縱波在傳播過程中有疏部和密部D[縱波的傳播方向與質(zhì)點的振動方向平行，質(zhì)點做變速運動，縱波在同一種均勻介質(zhì)中做勻速運動，故A錯誤；橫波只能在固體中傳播，縱波能在氣體、液體、固體中傳播，B錯誤；橫波和縱波都能既在水平方向上傳播，也能在豎直方向上傳播，C錯誤；橫波在傳播過程中有波峰和波谷，縱波在傳播過程中有疏部和密部，D正確．]回顧本節(jié)內(nèi)容，自主完成以下問題：1．要形成機械波需要什么條件？提示：波源和介質(zhì)．2．各質(zhì)點的振動是自由振動還是受迫振動？提示：受迫振動．3．橫波與縱波的區(qū)別？提示：橫波的傳播方向與質(zhì)點的振動方向垂直，縱波的傳播方向與質(zhì)點的振動方向在一條直線上．課時分層作業(yè)(八)機械波的產(chǎn)生和傳播考點一波的形成和傳播1．(多選)關(guān)于機械波的形成，下列說法正確的是()A．物體做機械振動，一定產(chǎn)生機械波B．后振動的質(zhì)點總是跟著先振動的質(zhì)點重復(fù)振動，只是時間上落后一步C．參與振動的質(zhì)點的振動頻率都相同D．機械波是介質(zhì)隨波遷移BC[若只有物體振動，而周圍沒有傳播這種振動的介質(zhì)，振動不可能由近及遠傳播出去形成機械波，A錯誤；機械波中各振動質(zhì)點都在重復(fù)波源的振動，振動頻率都等于波源的頻率，只是離波源越遠，振動步調(diào)越落后，B、C正確；機械波中介質(zhì)各質(zhì)點只在自己平衡位置附近振動，不隨波遷移，離波源較遠的質(zhì)點振動的能量是通過離波源近的各質(zhì)點的傳遞從波源獲得的，D錯誤．]2．以下對機械波的認識正確的是()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A[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；簡諧運動形成的波在介質(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，而且各質(zhì)點的振動步調(diào)不一致，故B、C、D錯誤．]3．(多選)關(guān)于機械波，下列說法正確的是()A．介質(zhì)中各相鄰質(zhì)點間必有相互作用力B．前一質(zhì)點的振動帶動相鄰的后一質(zhì)點的振動，后一質(zhì)點的振動不一定落后于前一質(zhì)點的振動C．波傳播的速度方向和質(zhì)點振動的速度方向相同D．波除了傳遞能量和振動形式外，還可以傳遞信息AD[波在傳播過程中，由于介質(zhì)中各相鄰質(zhì)點之間的相互作用，離波源較近的質(zhì)點帶動離波源較遠的質(zhì)點振動，后面質(zhì)點就重復(fù)并落后于前面質(zhì)點的振動，故A正確，B錯誤；波的傳播速度與質(zhì)點的振動速度不是一回事，在橫波中，兩者方向相互垂直，而在縱波中，兩者方向在同一條直線上，故C錯誤；除了傳遞能量，波傳播的還有振動形式，而振動形式本身就是一種信息，如果制成各種不同的信息附加于這種振動形式上，波傳播的同時就傳遞了信息，故D正確．]4．下列關(guān)于波的應(yīng)用，正確的是()A．要使放在河中的紙船逐漸靠近河岸，可向比紙船更遠處投擲石子形成水波B．兩個在水中潛泳并且靠得較近的運動員能聽到對方發(fā)出的聲音是聲波在液體中傳播的應(yīng)用C．光纜利用機械波傳播信息D．宇航員在宇宙飛船里，擊打船壁只能引起機械振動不能形成聲波B[機械波在介質(zhì)中傳播的過程中，質(zhì)點只是在各自的平衡位置附近振動，介質(zhì)本身并不遷移，故A錯；光纜是利用光傳播信息的，故C錯；固體也能傳播機械波，故D錯；聲波可以在水中傳播，且比在空氣中的傳播速度快，故B正確．]考點二橫波和縱波5．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．沿橫向傳播的波叫橫波，沿縱向傳播的波叫縱波D．沿橫向傳播的波叫縱波，沿縱向傳播的波叫橫波A[質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直的波為橫波，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波為縱波，B、C、D錯誤；橫波具有波峰和波谷，A正確．]6．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