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1、 1波的形成学习目标：1.物理观念知道什么是机械波？能区分横波和纵波，知道什么是波峰和波谷、密部和疏部 2.科学思维知道机械波的形成条件及过程 3.科学探究通过观察和分析，认识波是振动的传播，知道波在传播振动形式的同时也传播能量和信息 阅读本节教材，回答第 58 页“问题”，并梳理必要的知识点教材第 58页问题提示：彩带上的波浪向前传播实际是振动在彩带上传播 ，但彩带上的每个点并不向前运动一、波的形成1波的形成如图所示，当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻质点，使它也上下振动这个质点又带动更远一些的质点，绳上的质点都很快跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动，这样在整个绳子上就
2、形成了凸凹相间的波沿绳传播的波说明：介质是能够传播机械振动的物质，其状态可以是固、液、气三态中的任意一种 2介质(1)定义：波借以传播的物质(2)特点：组成介质的质点之间有相互作用，一个质点的振动会引起相邻质点的振动二、横波和纵波1横波与纵波的比较定 义标识性物理量实物波形波峰：凸起的最高横波纵波播方向相互垂直的波波谷：凹下的最低处密部：质点分布密质点的振动方向与波的传 集的部分播方向在同一直线上的波 疏部：质点分布稀疏的部分2.声波发声体振动时在空气中产生的声波是纵波，声波不仅能在空气中传播，也能在固体、液体中传播三、机械波1形成：机械振动在介质中传播，形成机械波2产生条件(1)要有波源(2
3、)要有传播振动的介质3特点(1)介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，因此说它传播的只是振动这种运动形式(2)介质中本来静止的质点，随着波的传来而发生振动，可见波是传递能量的一种方式(3)我们能用语言进行交流，说明波可以传递信息 1思考判断(正确的打“”，错误的打“”)(1)质点的振动位置不断转换即形成波()(2)在绳波的形成和传播中，所有质点的运动是近似的匀速直线运动()()(3)如果波源停止振动，介质中的波也会立即停止(4)横波在固体、液体、气体中都能传播，纵波只能在气体中传播 ()2.如图所示是一列沿着绳向右传播的绳波波形，此时波刚传到 B 点，由图可判断波源 A 点开始的振动
4、方向是_解析 由于波刚刚传到 B 点，所以 B 点此时的振动方向就是波源的起振方向，由图根据波的传播与质点振动的关系可以知道 ，B 质点此时正向上振动，所以波源 A 质点刚开始的振动方向向上答案 向上3(多选)关于横波和纵波，下列说法正确的是()A质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫作横波B质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫作纵波C横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部D声波是横波ABC 本题考查纵波和横波的概念由定义知，A、B、C 正确；声波是纵波，故 D 不正确波的形成教材第 58 页“演示”答案提示：红色标记在其位置上下振动，并不随波向绳的另一端移动 一组学生手挽手排成一行 ，
5、从左边第一位同学开始，周期性地下蹲、起立，依次带动旁边的同学重复他的动作 ，只是后边的一位总比前边的一位稍迟一点点这样就会看到凹凸相间的波沿着队伍传播开来 ，而每个学生的位置并没有移动运动会上的团体操表演常常用这种办法来表现波浪，如图所示(4)没有，人只是上下振动1机械波的形成2波的特点(1)振幅：像绳波这种一维 (只在某个方向上传播 )机械波，若不计能量损失， 各质点的振幅相同(2)周期：各质点振动的周期均与波源的振动周期相同(3)步调：离波源越远，质点振动越滞后(4)立场：各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移，且起振方向与振源的起振方向相同(5)机械波向前传播的是振动这种运动形式
6、，同时也传递能量和信息【例 1】 如图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，带动其余质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右T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：4T(1)t 时，质点 8、12、16 的运动状态(是否运动、运动方向)如何？23T(2)t 时，质点 8、12、16 的运动状态如何？4解析 各质点在各时刻的情况，如图所示甲乙T(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23T4振动(2)由乙图可知，t 时，质点 8 正在向下振动，质点 12 向上振动，质
7、点 16 未振动答案 见解析机械波的形成和传播特点(1)机械波的形成过程及特点可以概括为“带动、重复、落后”，即前一质点“带动”后一质点振动，后一质点“重复”前一质点的振动形式，并且后一质点的振动“落后”于前一质点(2)就整个物体来说，呈现的现象是波动，而就构成物体的单个质点来说，所呈现的现象是振动(3)要画另一时刻的波形图，应先确定特殊点的位置，即此时刻在平衡位置或最大位移处的点，如波源 1 和质点 5、9、13 这些点的位置确定后，其他点可顺势找出跟进训练训练角度 1 波的形成1沿绳传播的一列横波，当波源突然停止振动时 (设绳无限长，且波传播过程无能量损失)()A绳上各质点同时停止振动，波
8、同时消失B离波源较近的质点先停止振动，直到所有质点全部停止振动C离波源较远的质点先停止振动，直到所有质点全部停止振动D前一质点的振动带动相邻后一质点振动，这种振动将由近及远向前传播，不会停止D 当波源振动时，通过介质将波源的振动形式传递出去的同时 ，将能量也传递出去了当波源停止振动后，传出去的能量不会消失，当没有其他阻力时，这种波的形式和能量继续存在并将继续传递下去，所以 A、B、C 都错误故答案为 D. 训练角度 2 波的传播2如图所示为一简谐横波在某一时刻的波形图，此时质点A 正向上运动，如图中箭头所示由此可断定此横波()A向右传播，且此时质点 B 正向上运动B向右传播，且此时质点 C 正
9、向下运动C向左传播，且此时质点 D 正向上运动D向左传播，且此时质点 E 正向下运动C 根据质点 A 正向上运动，可判定此列波向左传播(后一质点的振动总是落后于前一质点的振动)，根据同一原则可断定质点 D 和质点 E 都正向上运动故选项 C 正确横波与纵波手握轻弹簧的一端，另一端固定，上下抖动弹簧，弹簧形成凹凸相间的形状，如图 1 所示手握轻弹簧一端左右有规律的振动，弹簧便形成疏密相间的形状，如图 2 所示情景设问：(1)图 1 弹簧振动方向与其形成的波传播方向有什么关系？该种波叫什么波？(2)图 2 弹簧振动方向与其形成的波传播方向有什么关系？该种波叫什么波？提示：(1)垂直、横波 (2)在
10、同一直线上、纵波1横波和纵波的比较横波在波动中，质点的振动方向和波的 在波动中，质点的振动方向和波的在固体、液体和气体介质中均能传播介质 只能在固体介质中传播在波动中交替、间隔出现波峰和波 在波动中交替、间隔出现密部和疏谷部名师点睛：在现实生活中，绳上波为横波，声波为纵波，有些机械波既有横波，也有纵波例如：地震波既有横波成分，又有纵波成分2振动与波动的联系和区别波动是介质中大量的质点受到扰动时，从扰动中心传播开来的周而复始的运动现象介质中的质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并由近及远传播开去，且各部分都受到指向原位置的力的作用物体由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力回复力作用(1
11、)振动是波的起因，波是振动的传播(2)有波动一定有振动，有振动不一定有波动(3)牢记波动的周期等于质点振动的周期【例 2】 (多选)一列横波沿绳子向右传播，传播过程无能量损失，某时刻绳子形成如图所示的凹凸形状对此时绳上 A、B、C、D、E、F 六个质点，下列说法正确的是()A它们的振幅相同 B质点 D 和 F 的速度方向相同C从此时算起，质点 B 比 C 先回到平衡位置D从此时算起，质点 E 比 F 先到达波峰思路点拨：分析质点振动方向的方法可用 “带动看齐”的思路分析：在波的传播中，靠近波源的质点带动后面的质点运动 ，离波源远的质点追随离波源近的质点ACD 波源振动时，绳上各质点通过相互间的
12、弹力作用跟着做受迫振动，不考虑传播中的能量损耗时，各质点的振幅均相同，选项 A 正确；波传播时，离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动 ，并跟随着离波源近的质点振动由题图可知，波源在左端，因此，质点 D 跟随离波源近的质点 C 正向上运动，质点 F 跟随离波源近的质点 E 正向下运动，两者速度方向相反，选项 B 错误；由于此时 B、C 两质点都向上运动，B 比 C 先到最大位移处，故 B 比 C 先回到平衡位置，选项 C 正确，同理知选项 D 正确解答波动问题的两个关键(1)波在传播过程中，质点只在其平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移(2)根据质点做简谐运动的特点确定质点的位置和速度
13、方向跟进训练训练角度 1 横波和纵波的比较3(多选)关于横波和纵波，下列说法正确的是()A对于纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反B对于横波，质点的运动方向与波的传播方向一定垂直C形成纵波的质点随波一起迁移D空气介质只能传播纵波ABD 质点的振动方向与波的传播方向垂直的波是横波，质点的振动方向与 波的传播方向平行的波是纵波；纵波质点的运动方向与波的传播方向有时相同 ，有时相反，A、B 正确；无论横波还是纵波，质点都不随波迁移，C 错误；横波不能在空气中传播，空气只能传播纵波，D 正确训练角度 2 振动方向的判断4(多选)如图所示为一列机械波在某一时刻的形状，此时刻质点 F 的振
14、动方向如图所示则()A该波向左传播B质点 C 比质点 B 先回到平衡位置C质点 E 此时刻向下振动D质点 C 此时刻的加速度为零ABC 由波形图和质点 F 的振动方向，根据带动法可知波源在右侧，故该波向左传播，选项 A 正确；由于该波向左传播，根据带动法可知质点 E 此时刻向下振动，选项 C 正确；此时质点 B 向上振动，质点 C 在最大位移处将向下振动，故质点 C 比质点 B 先回到平衡位置，选项 B 正确；因质点 C 在最大位移处，其加速度最大，选项 D 错误3科学探究：探究绳波和声波的传播特征1(多选)关于机械波的形成，下列说法正确的是(A物体做机械振动，一定产生机械波)B后振动的质点总
15、是跟着先振动的质点重复振动，只是时间上落后一步 C参与振动的质点的振动频率都相同D机械波可以传递能量和信息BCD 若只有物体振动，而周围没有传播这种振动的介质，振动不可能由近及远传播出去形成机械波，A 错；机械波中各振动质点都在重复波源的振动，振动频率都等于波源的频率，只是离波源越远，振动步调越落后，B、C 正确；机械波中介质各质点只在自己平衡位置附近振动 ，不随波迁移，离波源较远的质点振动的能量是通过离波源近的各质点的传递从波源获得的，D 对2(多选)一列简谐横波沿 x 轴传播，某时刻的波形如图所示，已知此时质点F 的运动方向向 y 轴负方向，则()A此波向 x 轴负方向传播B质点 C 此时
16、向 y 轴负方向运动C质点 C 将比质点 B 先回到平衡位置D各质点的振幅相同ACD 因为机械波在传播过程中，靠近波源的质点的振动带动相邻的后边质点的振动，而后面质点要“模仿”前面质点的振动，所以本题中，已知质点 F 的运动方向向 y 轴负方向，即 F 质点正在“模仿”右边质点的振动，这说明波源在右边，波从右向左传播，即此波向 x 轴负方向传播，选项 A 正确；质点 C 此时刚到达最大位移处，速度为 0，此后才向 y 轴负方向运动，选项 B 错误；质点 B 要先向 y 轴正方向运动到达波峰位置再回到平衡位置，而质点 C 直接从波峰位置回到平衡位置，所以选项 C 正确；振幅指的是质点离开平衡位置
17、的最大距离，各质点的振幅相同，选项 D 正确3(多选)下列关于横波、纵波的说法正确的是() A凸凹相间的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷B质点振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫纵波C横波和纵波传播的都只是振动这种运动形式D沿横向传播的波叫横波，沿纵向传播的波叫纵波ABC 质点的振动方向与波的传播方向垂直的波为横波，质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波为纵波；横波具有波峰和波谷 ，两种波传播的都是运动形式，A、B、C 正确4(多选)一根张紧的水平弹性绳，绳上的 S 点在外界驱动力的作用下沿竖直方向做简谐运动，在绳上形成稳定的横波，在S 点的左、右两侧分别有 A、B、
18、C、D 四点，如图所示，已知 AB、BS 和 SC 的距离相等，CD 的距离为 SC 的 2 倍，下面的说法中正确的是()A若 B 点的位移与 S 点的位移始终相同，则 A 点的位移一定与 S 的位移始终相同B若 B 点的位移与 S 点的位移始终相反，则 A 点的位移一定与 S 点的位移始终相反C若 C 点的位移与 S 点的位移始终相同，则 D 点的位移一定与 C 点的位移始终相同D若 C 点的位移与 S 点的位移始终相反，则 D 点的位移一定与 C 点的位移始终相同ACD 选项 A 中，由于 B 点和 S 点位移始终相同，又因为 A B B S ，故 A点与 S 点位移也相同选项 B 中，B
19、 点和 S 点位移始终相反，那么再隔同样距离时，A 点和 S 点的位移就应始终相同了位移始终相同的点和始终相反的点是相互隔开的5思维拓展某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为 4 km/s和 9 km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振子 P 和水平弹簧振子 H 组成(如图所示)在一次地震中，震源 在地震仪下方，观察到两振子相差 5 s 开始振动，求：问题：(1)观测中心首先观察到的是上下振动还是左右振动？(2)震源到该地震观测中心的距离为多少？解析 (1)由于纵波传播的快，故地震发生时纵波先到达观察中心，即先觉察到的是上下振动(2)设震源到观测中心的距离为 x，则有xx5 s4 km/s 9
20、 km/s所以 x36 km.答案 见解析A凸凹相间的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷B质点振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫纵波C横波和纵波传播的都只是振动这种运动形式D沿横向传播的波叫横波，沿纵向传播的波叫纵波ABC 质点的振动方向与波的传播方向垂直的波为横波，质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波为纵波；横波具有波峰和波谷 ，两种波传播的都是运动形式，A、B、C 正确4(多选)一根张紧的水平弹性绳，绳上的 S 点在外界驱动力的作用下沿竖直方向做简谐运动，在绳上形成稳定的横波，在S 点的左、右两侧分别有 A、B、C、D 四点，如图所示，已知 AB、BS 和 SC
21、 的距离相等，CD 的距离为 SC 的 2 倍，下面的说法中正确的是()A若 B 点的位移与 S 点的位移始终相同，则 A 点的位移一定与 S 的位移始终相同B若 B 点的位移与 S 点的位移始终相反，则 A 点的位移一定与 S 点的位移始终相反C若 C 点的位移与 S 点的位移始终相同，则 D 点的位移一定与 C 点的位移始终相同D若 C 点的位移与 S 点的位移始终相反，则 D 点的位移一定与 C 点的位移始终相同ACD 选项 A 中，由于 B 点和 S 点位移始终相同，又因为 A B B S ，故 A点与 S 点位移也相同选项 B 中，B 点和 S 点位移始终相反，那么再隔同样距离时，A 点和 S 点的位移就应始终相同了位移始终相同的点和始终相反的点是相互隔开的5思维拓展某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为 4 km/s和 9 km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振子 P 和水平弹簧振子 H 组成(如图所示)在一次地震中，震源 在地震仪下方，观察到两振子相差 5 s 开始振动，求：问题：(1)观测中心首先观察到的是上下振动还是左右振动？(2)震源到该地震观测中心的距离为多少？解析 (1)由于纵波传播的快，故地震发生时纵波先到达观察中心，即先觉察到的是上下振动(2)设震源到观测中心的距离为 x，则有xx5 s4 km/s 9 km/s所以 x36 km.答案 见解析