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- 2021-05-27 发布
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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.
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