河北省邢台市高中物理第十二章机械波 9页

‎12.1 波的形成和传播 ‎ ‎[目标定位] 1.理解机械波的形成过程和产生条件.2.知道波的种类及横波和纵波的概念.3.明确机械波传播的特点．‎ 一、波的形成和传播 ‎1．波：振动的传播称为波动，简称波．‎ ‎2．波的形成 当手握绳端上下振动时，绳端 相邻的质点，使它也上下振动．这个质点又带动更远一些的质点……绳子上的质点都跟着 起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动．‎ ‎3．波的传播 绳端这种上下振动的状态就沿绳子传出去了．因此说波传播的是振动这种运动形式．‎ 想一想 波传播过程中，振动质点也随着波一起传播出去了吗？‎ 二、横波和纵波 ‎1．横波 ‎(1)定义：质点的振动方向与波的传播方向相互 的波．‎ ‎(2)标识性物理量 ‎①波峰：凸起的 处．‎ ‎②波谷：凹下的 处．‎ ‎2．纵波 ‎(1)定义：质点的振动方向与波的传播方向在 上的波．‎ ‎(2)标识性物理量 ‎①密部：质点分布最 的位置．‎ ‎②疏部：质点分布最 的位置．‎ 三、机械波 ‎1．介质：波借以传播的 ．‎ ‎2．机械波： 在介质中传播，形成了机械波．‎ ‎3．介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，传播的只是振动这种形式．‎ ‎4．波是传递 的一种方式．‎ ‎5．波不但传递 ，而且可以传递 .‎ 一、波的形成和传播 ‎1．波的形成 传播波的物质，如水、绳、空气等，可以分成许多小部分，每一小部分都可以看作质点．当其中一个质点振动时，由于质点间的相互作用，就带动相邻的质点振动起来，该质点又带动后面的质点振动起来，这样振动的状态就传播出去，形成了机械波．‎ ‎2．机械波的传播 ‎(1)各质点的振动周期都与波源的振动周期相同．‎ ‎(2)离波源越远，质点的振动越滞后，但各质点的起振方向与波源起振方向相同．‎ ‎(3)波传播的只是振动形式，介质中的每个质点只在自己平衡位置附近振动，并不随波迁移．‎ ‎【例1】 下列关于机械波的说法中，正确的是( )‎ A．各质点都在各自的平衡位置附近振动 B．相邻质点间必有相互作用力 C．前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动必定落后于前一质点 D．各质点随波的传播而迁移 E．离波源越远，质点的振动频率越小 ‎【例2】 如图12－1－1所示，是某绳波形成过程的示意图．质点1在外力作用下沿直线方向做简谐运动，带动2、3、4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．已知t＝0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：‎ 图12－1－1‎ ‎(1)t＝时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？‎ ‎(2)t＝时，质点8、12、16的运动状态如何？‎ 借题发挥 根据波的形成特点，先振动的质点带动后面的质点振动，后面质点总是落后于前面质点的振动，每一个质点都在自己的平衡位置附近振动，正确画出各时刻的波形图，可以使问题变得更形象直观．‎ 二、振动与波动的区别与联系 ‎1．区别 ‎(1)研究对象不同 振动是单个质点所表现出的周而复始的运动现象，波动是大量质点表现出的周而复始的运动现象．‎ ‎(2)运动成因不同 振动是质点由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力——回复力的作用．波动是由于介质中质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并将振动形式由近及远传播开去，各质点间存在相互作用的弹力，各个质点受到回复力作用．‎ ‎(3)运动性质不同 质点的振动是变加速运动，在同一介质中波动的传播速度不变．‎ ‎2．联系 ‎(1)振动是波动的起因，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)波动的周期等于质点振动的周期，波动和振动都是周期性运动．‎ ‎【例3】 关于振动和波的关系，下列说法中正确的是( )‎ A．振动是波的成因，波是振动的传播 B．振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象 C．波的传播速度就是质点振动的速度 D．波源停止振动时，波立即停止传播 三、由传播方向确定质点振动方向的方法 带动法：‎ 原理：先振动的质点带动邻近的后振动质点．‎ 方法：在质点P靠近波源一方附近的图象上另找一点P′，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动．如图12－1－2所示．‎ 图12－1－2‎ ‎【例4】 一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图12－1－3所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点说法正确的是( )‎ 图12－1－3‎ A．它们的振幅相同 B．质点D和质点F的速度方向相同 C．质点A和质点C的速度方向相同 D．从此时算起，质点B比质点C先回到平衡位置 波的形成和传播 ‎1．关于机械波的以下说法中，正确的是( )‎ A．发生波动需要两个条件：波源和介质 B．波动过程是介质质点由近及远移动的过程 C．波动过程是能量由近及远传递的过程 D．波源与介质质点的振动都是自由振动 图12－1－4‎ ‎2．如图12－1－4所示，沿水平方向的介质中的部分质点，相邻质点间的距离相等，其中O为波源，设波源的振动周期为T，自波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时，经过，质点1开始振动，则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法正确的是( )‎ A．介质中所有的质点的起振方向都竖直向下，图中质点9起振最晚 B．图中所画出的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的 C．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8起振时，通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质点7通过相同位置时落后 D．只要图中所有的质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，但如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的是第98次振动 波动与振动的区别与联系 ‎3．下列有关机械振动和机械波的说法中正确的是( )‎ A．某物体做机械振动，它周围的介质中就一定产生机械波 B．波源停止振动后，已形成的机械波仍能在介质中继续传播 C．机械波传播的只是机械振动的形式和能量，参与波动的质点并不随波迁移 D．振动是变速的，波动是匀速的 由波的传播方向确定质点振动方向 ‎4．如图12－1－5所示是某绳波形成过程的示意图，1,2,3，4……‎ 为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向．质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2,3，4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．t＝0时质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动．下列判断正确的是( )‎ 图12－1－5‎ A．质点6开始振动时的运动方向向下 B．t＝时质点6的速度方向向下 C．t＝时质点10的运动方向向上 D．t＝T时质点16开始运动 ‎1．关于横波和纵波，下列说法中正确的是( )‎ A．质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波 B．质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波 C．横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部 D．地震波是横波，声波是纵波 ‎2．区分横波和纵波的依据是( )‎ A．是否沿水平方向传播 B．质点振动的方向和波传播的远近 C．质点振动的方向和波传播的方向是相互垂直还是相互平行 D．质点振动的快慢 题组二 机械波的形成和传播 ‎3．机械波传播的是( )‎ A．介质中的质点 B．质点的运动形式 C．能量 D．信息 ‎4．关于机械波的说法正确的是( )‎ A．相邻的质点要相互做功 B．纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能 C．振源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动 D．波中各质点振动频率是相同的 ‎5．在敲响古刹里的大钟时，有的同学发现，停止对大钟的撞击后，大钟仍“余音未绝”，分析其原因是( )‎ A．大钟的回声 B．大钟在继续振动，空气中继续形成声波 C．人的听觉发生“暂留”的缘故 D．大钟虽停止振动，但空气仍在振动 ‎6.‎ 图12－1－6‎ 一列简谐横波某时刻的波形如图12－1－6所示，则关于质点A的受力，下列说法正确的是( )‎ A．如果波向右传播，则质点A受到向上的作用力 B．如果波向右传播，则质点A受到向下的作用力 C．如果波向左传播，则质点A受到向上的作用力 D．如果波向左传播，则质点A受到向下的作用力 ‎7．以下对机械波的认识正确的是( )‎ A．形成机械波一定要有振源和介质 B．振源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全相同 C．横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移 D．机械波向右传播时，右方的质点比左方的质点早一些振动 ‎8．关于机械波和机械振动的下列说法正确的是( )‎ A．机械振动就是机械波，机械波就是机械振动 B．有机械波，则一定有机械振动 C．机械波就是质点在介质中的运动路径 D．在波传播方向上各个质点都有相同的振动频率和振幅 ‎9．关于振动和波的关系，下列说法正确的是( )‎ A．如果波源停止振动，已经振动的质点将继续振动，未振动的质点则不会振动 B．发声体在振动时，一定会产生声波 C．机械波是质点随波迁移，也是振动能量的传递 D．波动的过程是质点的振动形式及能量由近及远的传播过程 题组四 由波的传播方向确定质点振动方向 ‎10．如图12－1－7所示为波沿一条固定的绳子向右刚传播到B点时的波形，由图可判断A点刚开始的振动方向是( )‎ 图12－1－7‎ A．向左 B．向右 C．向下 D．向上 图12－1－8‎ ‎11．一列波在介质中向某一方向传播，图12－1－8为此波在某一时刻的波形图，并且此时振动还只发生在M、N之间，已知此波的周期为T，Q质点速度方向在波形图中是向下的，下面说法中正确的是( )‎ A．波源是M，由波源起振开始计时，P点已经振动时间T B．波源是N，由波源起振开始计时，P点已经振动时间 C．波源是N，由波源起振开始计时，P点已经振动时间 D．波源是M，由波源起振开始计时，P点已经振动时间 图12－1－9‎ ‎12．如图12－1－9所示是沿绳向右传播的一列横波．‎ ‎(1)在图上标出B，D两质点的速度方向．‎ ‎(2)________点正处于波峰，它此时具有最________(填“大”或“小”)的位移，最________(填“大”或“小”)的加速度，最________(填“大”或“小”)的速度．‎ ‎(3)再经________，A第一次回到平衡位置．‎ ‎13．如图12－1－10甲所示为波源1的振动图象，图乙为均匀介质中一些均匀分布等间距的质点在t＝1 s时的振动状态，其中质点4刚开始振动．请在图丙中画出t＝5 s时质点的振动状态．‎