第02章 第01讲 机械波的形成和传播-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（教科版选修3-4）

第1讲　机械波的形成和传播 [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、机械波的形成和传播 1．波的形成 由于绳的各部分之间都有相互作用的弹力联系着，所以当手抖动绳的一端，紧靠这一端的质点运动，它会带动相邻的质点运动，依次传递下去．每一个质点都在重复绳一端的振动，后一个质点的运动状态总是滞后于前一个质点的运动状态． 2．介质 能够传播振动的物质． 3．机械波 机械振动在介质中的传播． 4．波源 引起初始振动的装置． 5．机械波是机械振动这一运动形式(包括波源的振动信息)的传播，介质本身并没有沿着波的方向发生迁移． 6．波是传递能量的一种方式． 二、横波与纵波 1．按介质中质点的振动方向和波的传播方向的关系不同，常将波分为横波和纵波． 2．横波 (1)定义：介质中质点的振动方向与波的传播方向垂直的波． (2)标识性物理量 ①波峰：凸起来的最高处． ②波谷：凹下去的最低处． 3．纵波 (1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向平行的波． (2)标识性物理量 ①密部：介质中质点分布密集的部分． ②疏部：质点分布稀疏的部分． 4．简谐波：如果传播的振动是简谐运动，这种波叫做简谐波.[来源:学科网ZXXK] 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】　(多选)关于机械波的形成和传播，下列说法中正确的是(　　) A．机械波只能在介质中传播，波源周围如果没有介质，就不能形成机械波 B．离波源较近的质点总比离波源较远的质点振动得迟一些 C．离波源较近的质点总比离波源较远的质点振动得早一些 D．一旦波源振动起来，介质中的各个质点也就立刻振动起来 解析　机械波形成的条件是有波源和介质，两者缺一不可；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的早一些，分析知A、C正确． 答案　AC 【例2】　如图1所示，是某绳波形成过程的示意图．质点1在外力作用下沿垂直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？ 解析　各质点在各时刻的情况．如图所示. (1)由甲图可知，t＝时，质点8未达到波峰，正在向上振动，质点12、16未振动． (2)由乙图可知，t＝时，质点8正在向下振动，质点12向上振动，质点16未振动． 答案　见解析 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[来源:学§科§网Z§X§X§K] 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[来源:学科网ZXXK] 质点的振动是变速运动，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】　(多选)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 解析　机械波的产生条件是有波源和介质．由于介质中的质点之间相互作用，一个质点的振动带动相邻质点的振动由近及远传播而形成波，所以选项A和B正确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质中其速度大小不变，而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化，选项C