2019-2020学年高中物理第十二章机械波第1节波的形成和传播讲义含解析新人教版选修3_.pdf

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1、第1节波的形成和传播1.波的传播过程中，各质点的周期均与波源的振动周期相同。2．波在传播时，是前一质点带动后一质点振动，离波源越远，质点振动越滞后。3．各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。4．质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，叫横波，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。一、波的形成和传播1．形成原因：以绳波为例(如图所示)(1)可以将绳分成许多小部分，将每一部分看做质点。(2)在无外来扰动之前，各个质点排列在同一直线上，各个质点所在的位置称为各自的平衡位置。(3)由于外来的扰动，会引起绳中的某一质点振动，首先振动的这个质点称为波

2、源。(4)由于绳中各质点之间存在着相互作用力，作为波源的质点就带动周围质点振动，并依次带动邻近质点振动，于是振动就在绳中由近及远地向外传播。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、横波和纵波定义标识性物理量实物波形横质点的振动方向与(1)波峰：凸起的最高处波波的传播方向互相(2)波谷：凹下的垂直的波最低处(1)密部：质点分布最密质点的振动方向与纵的位置波的传播方向在同波(2)疏部：质点分一直线上的波布最疏的位置三、机械波1．定义机械振动在介质中传播，形成机械波。2．产生条件(1)要有机械

3、振动。(2)要有传播振动的介质。3．机械波的实质(1)传播振动这种运动形式。(2)传递能量的一种方式。依靠介质中各个质点间的相互作用力而使各相邻质点依次做机械振动来传递波源的能量。1．自主思考——判一判(1)质点振动的平衡位置不断转换即形成波。(×)(2)在绳波的形成和传播中，所有质点同时运动，同时停止运动。(×)(3)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。(×)(4)机械波传播的是能量和振动形式，机械波不能在真空中传播。(√)(5)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．合作探究——议一议(1)如图是地震后场景。当地震

4、发生时，地震波在地球内部和地表传播，有时使人感到左右摇晃，有时感到上下颠簸，由此可见地震波是什么波？提示：震源往往在地下某个深度的地方，地震发生时，人感到上下颠簸是因为有纵波，感到左右摇晃是因为有横波。所以，地震波既含有纵波成分又含有横波成分。(2)登上月球的宇航员可以通过声音直接交流吗？提示：不可以。因为月球上是真空的，没有传声介质，所以不能通过声音直接交流。机械波的形成及特点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

5、远，质点振动越滞后。(4)运动：各质点只在各自的平衡位置附近做往复振动，并不随波迁移。(5)实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也传递能量和信息。3．振动和波动的区别与联系振动波动单个质点在平衡位置附近振动在介质中的传播，研究的是研究对象的往复运动，研究的是单个大量质点将波源振动传播的质点的“个体行为”“群体行为”区别可以由作用在物体上的各力的来源联系介质中各质点的弹力种性质力提供运动性质质点做变加速运动在均匀介质中是匀速直线运动(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，但有振动不一定有联系波动(2)波动的性质、频率和振幅都与振源相同[典

6、例]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。T在细绳上选取15个点，如图所示，图(1)为t＝0时刻各点所处的位置，图(2)为t＝时刻的43T波形图(T为波的周期)。在图(3)中画出t＝时刻的波形图。4[思路点拨](1)由前一个质点带动后一个质点确定波的传播方向。(2)各质点只在平衡位置附近上下振动。3(3)确定再经过周期时各质点的位置。4[解析]机械波在传播过程中，介质的质点都在各自的平衡位置附近振动，振动时间依13次滞后。从波形图上看出，t＝T时刻第4个质点才开始振动，则在t＝T时刻第10个质点44T刚开始振动，此时第4个质点已振动了

7、的时间回到平衡位置，第1个质点到达下方最大位移2处，新的波形图如答案图所示。[答案]波动过程中介质中各质点的运动特点波动过程中介质中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同，其运动特点可用三句话来描述：(1)先振动的质点带动后振动的质点；(2)后振动的质点重复前面质点的振动；(3)后振动质点的振动状态落后于先振动的质点。概括起来就是“带动、重复、落后”。1．[多选]关于机械波的以下说法中，正确的是()A．波动发生需要两个条件：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解析：选AC波源(