资源简介

第三章　机械波
1　波的形成
学习任务一　对波的形成的理解
[教材链接] 阅读教材,填写波的形成的相关知识.
1.波动:　　　　的传播称为波动,简称波.
2.观察绳波的产生和传播
(1)一条绳子可以分成一个个小段,一个个小段可以看作一个个相连的质点,这些质点之间存在着弹性力的作用.
(2)当手握绳端上下振动时,绳端带动相邻的质点,使它也上下振动.这个质点又带动更远一些的质点……绳上的质点都跟着振动起来,只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动.
例1 细绳的一端在外力作用下从t=0时刻开始做简谐运动,激发出一列简谐横波.如图所示,在细绳上选取15个点,图甲为t=0时刻各点所处的位置,图乙为t=T时刻的波形图(T为波源振动的周期).在图丙中画出t=T时刻的波形图.
变式1 (多选)下列关于机械波的说法中正确的是　　 (　)
A.波传播过程中,质点也随着波移动
B.相邻质点间一定有相互作用力
C.前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动,后一质点的振动一定落后于前一质点的振动
D.离波源越远,质点的振动频率越小
变式2 如图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 (　)
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
学习任务二　机械波
[教材链接] 阅读教材,填写机械波的相关知识.
1.介质
(1)定义:波借以　　　　的物质.
(2)特点:组成介质的质点之间有　　　　,一个质点的振动会引起　　　　质点的振动.
2.机械波
机械振动在　　　　中传播,形成了机械波.
3.机械波的特点
(1)介质中有机械波传播时,介质本身并不随波一起传播,它传播的只是　　　　这种运动形式.
(2)波是传递　　　　的一种方式.
(3)波可以传递　　　　.
例2 (多选)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.离波源近的质点振动快,离波源远的质点振动慢
变式3 关于机械波的形成和传播,下列说法中正确的是　 (　)
A.振动是波动的成因,波动是振动的传播
B.一旦波源振动起来,介质中的各个质点也就同时开始振动
C.波动过程是介质中质点由近及远移动的过程
D.横波的传播需要介质,纵波的传播不需要介质
[反思感悟]


【要点总结】振动和波动的区别与联系
振动 波动
区别 研究 对象 单个质点在平衡位置附近的往复运动,研究的是单个质点的“个体行为” 振动在介质中的传播,研究的是大量质点将波源振动传播的“群体行为”
力的 来源 可以由作用在物体上的各种性质力提供 介质中各质点间的相互作用力
运动 性质 质点在平衡位置附近做变加速运动 在均匀介质中是匀速直线运动
联系 (1)振动是波动的原因,波动是振动的结果;有波动必然有振动,但有振动不一定有波动. (2)波动的性质、频率和振幅都与振源相同.
学习任务三　对横波和纵波的理解
[教材链接] 阅读教材,填写横波和纵波的相关知识.
1.横波:质点的振动方向与波的传播方向　　　　的波.在横波中,凸起的最高处叫作　　　　,凹下的最低处叫作　　　　.
2.纵波:质点的振动方向与波的传播方向在　　　　的波.在纵波中,质点分布最密的位置叫作　　　　,质点分布最疏的位置叫作　　　　.
例3 下列关于横波和纵波的说法正确的是 (　)
A.横波中的质点做的是振动,纵波中的质点是沿波传播的方向运动
B.纵波中的质点做的是振动,横波中的质点是沿波传播的方向运动
C.横波形成波峰和波谷,纵波形成疏部和密部
D.横波中质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上,纵波中质点的振动方向与波的传播方向垂直
变式4 日本曾经发生过里氏9.0级大地震,已知地震中的纵波和横波在地表附近的传播速度分别是9.1 km/s和3.7 km/s,在某地的观测站中,记录了纵波和横波到达该地的时间差为5.4 s.
(1)求这个观测站与震中的距离x;
(2)观测站首先观察到的是上下振动还是左右摇晃
【要点总结】
分类 质点振动和 波的传播方向 特征 实例
横波 质点的振动方向与波的传播方向垂直 交替、间隔出现波峰和波谷
纵波 质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上 交替、间隔出现密部和疏部
1.(机械波的形成和传播)关于机械振动及机械波说法正确的是 (　)
A.机械振动的物体在振动过程经过平衡位置时合力为零
B.有机械振动就一定有机械波
C.机械波在传播过程中,介质中的质点随波移动
D.机械波传播的是“机械振动”这种振动形式,同时也将波源的能量传递出去
2.(对波的形成的理解)一列横波沿一条长绳传播,当波源突然停止振动时,其余质点的振动情况是(　)
A.所有质点都立即停止振动
B.已经振动的质点继续振动,尚未振动的质点不会振动
C.离波源近的质点先停止振动,然后才是离波源远的质点停止振动
D.离波源远的质点先停止振动,然后才是离波源近的质点停止振动
3.(横波和纵波)关于横波与纵波,下列说法中不正确的是 (　)
A.机械波可分为横波和纵波
B.声波在固体、液体、气体中都能传播
C.在空气中传播的声波是横波
D.在横波中,质点在波谷时动能最小
4.(对波的形成的理解)如图所示,0、1、2、…、9为弹性介质中间隔相等的若干连续质点,t=0时刻,0点从平衡位置开始向上做简谐运动,当0点第1次达到正向最大位移处时,2点开始振动.下列说法正确的是 (　)
A.2点开始振动的方向向下
B.经过一段时间,1点运动到5点的位置
C.9点开始振动后,其振动情况与1点完全相同
D.0点的振动频率大于后面所有点的振动频率
第三章　机械波
1　波的形成
[教材链接] 1.振动
例1　如图所示
[解析] 设相邻质点的平衡位置间的距离为s,由题意知,质点起振方向向上,在T时间内波传播的距离Δs=9s,故在t=T时刻波传到第10个质点,可画出此时的波形图如图所示.
变式1　BC　[解析] 波传播过程中,质点不随波迁移,选项A错误;因相邻质点间有相互作用力,前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动,故后一质点的振动一定落后于前一质点的振动,选项B、C正确;质点做受迫振动,频率与波源的频率相等,选项D错误.
变式2　C　[解析] 介质中各质点开始振动时的振动方向和振源开始振动时的振动方向相同,A错误;经过t=质点1回到平衡位置,质点9开始向上振动,质点5振动到正的最大位移处,质点6在平衡位置上方,向上振动,即速度的方向向上,B错误;t=时质点1振动到负的最大位移处,质点13开始振动,5~13之间的质点在平衡位置上方,9~13之间的质点振动方向都向上,C正确;依题意,t=T时,波刚好传播到质点17,质点17开始运动,质点16已经向上振动了,D错误.
[教材链接] 1.(1)传播　(2)相互作用　相邻
2.介质
3.(1)振动　(2)能量　(3)信息
例2　AC　[解析] 波源振动时,依靠介质中的相互作用力带动周围各部分质点振动起来,形成机械波,故A正确;各质点只在平衡位置附近振动,并不随波向外迁移,仅把波源的振动和能量向外传播,故B错误,C正确;各个质点的振动频率等于波源的振动频率,故离波源近的质点和离波源远的质点振动快慢相同,故D错误.
变式3　A　[解析] 振动是波动的成因,波动是振动的传播,故A正确;机械波的形成可表述为离波源近的质点带动离波源远的质点,故离波源近的质点振动早一些,故B错误;波动过程是介质中质点振动形式由近及远移动,而质点不随波迁移,故C错误;机械横波与纵波的传播都需要介质,故D错误.
[教材链接] 1.互相垂直　波峰　波谷
2.同一直线上　密部　疏部
例3　C　[解析] 无论是横波还是纵波,在传播的过程中,质点都只在平衡位置附近振动,并不随波迁移,选项A、B错误;由横波和纵波的知识可知,选项D错误,选项C正确.
变式4　(1)33.67 km　(2)上下振动
[解析] (1)根据纵、横波传到观测站的时间差,有
-=5.4 s,
解得x=33.67 km.
(2)先传到的是纵波,所以观测站首先观察到的是上下振动.
随堂巩固
1.D　[解析] 经过平衡位置时回复力为零,不是合力为零,A错误;有机械振动还需有介质才会形成机械波,B错误;机械波在传播过程中,介质中质点在各自平衡位置附近振动,C错误;机械波传播的是“机械振动”这种振动形式,同时也将波源的能量传递出去,这是波的特性,D正确.
2.C　[解析] 波源停止振动时,波仍然向前传播,只是不再产生新的波动,离波源近的质点先停止振动,离波源远的质点后停止振动,选项C正确.
3.C　[解析] 机械波可分为横波和纵波两类,故A正确;声波在固体、液体、气体中都能传播,故B正确;在空气中传播的声波是纵波,故C错误;在横波中,质点在波谷时速度为零,动能最小,故D正确.
4.C　[解析] 质点的振动方向与波源的起振方向相同,0点从平衡位置开始向上做简谐运动,故2点开始振动的方向向上,A错误;质点在竖直方向上振动,1点不会运动到5点的位置,B错误;当0点第1次达到正向最大位移处时,2点开始振动,可知0点到2点的相位差为,各点间的间隔相等,故9点与1点的相位差为2π,则9点开始振动后,其振动情况与1点完全相同,C正确;机械波在传播的过程中所有质点的振动频率都与波源的振动频率相同,故D错误.

展开更多......

收起↑