2.1 机械波的产生-【步步高】2019版学案导学与随堂笔记物理（沪科版选修3-4）

2.1　机械波的产生 [学习目标] 1.理解机械波的形成过程和产生条件.2.知道机械波的种类——横波和纵波的概念.3.明确机械波传播的特点． 1．机械波的形成 波源振动带动与它相邻的质点发生振动，并依次带动离波源更远的质点振动，只是后一质点的振动比前一质点的振动迟一些．于是波源的振动逐渐传播出去． 2．机械波的产生条件： (1)要有振源； (2)要有传播振动的介质． 3．机械波可分为横波和纵波两类，如下表所示． 定义 标识性物理量 实物波形 横 波[来源:学,科,网Z,X,X,K] 质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的波 ①波峰：凸起的最高处 ②波谷：凹下的最低处 纵 波 质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波 ①密部：质点分布密集的位置 ②疏部：质点分布稀疏的位置 4.机械振动在介质中传播，形成机械波．机械波传播振动形式的同时，也向外传递能量和信息． 一、机械波的形成 [导学探究] 你看过艺术体操的“带操”表演吗？如图1所示，运动员手持细棒抖动彩带的一端，彩带随波翻卷，这是波在彩带上传播的结果，你知道波是如何形成的吗？ 图1 答案　彩带一端振动带动彩带上相邻部分振动，依次逐渐引起整个彩带振动． [知识深化] 1．波形成的原因：以绳波为例(如图2所示) 图2 (1)可以将绳分成许多小部分，每一小部分看做质点． (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传播． 2．产生条件：(1)要有振源；(2)要有传播振动的介质． 例1　如图3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，质点1到达最上方，质点5开始向上运动．问： 图3 (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？ (3)t＝T时，质点8、12、16的运动状态如何？ 答案　见解析 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正在向上振动，质点16未振动． (3)由图丙可知，t＝T时，质点8、12正在向下振动，质点16正在向上振动． 二、横波和纵波 [导学探究]　2011年3月，日本东北部海域发生里氏9.0级强地震，其引发的海啸加上核泄漏事故给日本带来巨大的损失．通过视频咱们可以观察到地震发生时，地面会产生前后或左右的晃动，也会产生竖直方向的振动，你知道这是为什么吗？ 答案　地震波有纵波和横波，不同的波引起地面的振动不同． [知识深化] 1．横波 定义：把介质质点的振动方向跟波的传播方向垂直的波叫做横波，如绳波． (1)在横波中，凸起的最高处叫做波峰，凹下去的最低处叫做波谷，横波是以波峰和波谷这个形式将机械振动传播出去的，这种波在传播时呈现出凸凹相间的波形． (2)横波是物体的形状发生了变化而产生弹力作用所致，故纯粹的横波只能通过固体传播． 2．纵波 定义：把介质质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫做纵波． (1)在纵波中，质点分布密集的地方叫做密部，质点分布稀疏的地方叫做疏部．纵波在传播时呈现出疏密相间的波形． (2)在纵波的情况下，物体的各部分经常受到压缩和拉长，也就是说经常在改变自己的体积．在体积改变时，固体内固然要产生弹力，液体和气体也要产生弹力，所以纵波在这三种状态的介质中都能传播． 例2　(多选)下列关于横波和纵波的说法正确的是(　　) A．凸凹相间的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷 B．质点振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫横波 C．纵波的波形是疏密相间的，质点分布密集的部分叫密部，分布稀疏的地方叫疏部 D．质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫纵波 答案　ACD 解析　横波具有波峰和波谷，A正确；振动的方向与传播的方向垂直的波为横波，振动的方向与传播的方向在同一直线上的波为纵波，B错误，D正确；纵波有疏部和密部且波形是疏密相间的，C正确． 三、波传递的是能量和信息 [导学探究]　一同学不小心把一只排球打入湖中，为使球能漂回岸边，这位同学采用不断将石头抛向湖中的方法，这位同学能否通过这种方法把排球冲上岸？这说明波传播的是什么？ 答案　不能．石头激起的水波向四周传播，浮在水面上的排球随水上下起伏，不