3.1 波的形成-2021-2022学年高二物理精讲精练（人教版2019选择性必修第一册）

3.1 波的形成 考点精讲 考点1：波的形成 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：离波源越远，质点振动越滞后． （4）立场：各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移，且起振方向与振源的起振方向相同． （5）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． 【例1】　如图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，带动其余质点依次上下振动，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： （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． 甲 乙 (1)由甲图可知，t＝时，质点8未到达波峰，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 【技巧与方法】 机械波的形成和传播特点 1 机械波的形成过程及特点可以概括为“带动、重复、落后”，即前一质点“带动”后一质点振动，后一质点“重复”前一质点的振动形式，并且后一质点的振动“落后”于前一质点． 2 就整个物体来说，呈现的现象是波动，而就构成物体的单个质点来说，所呈现的现象是振动． 3 要画另一时刻的波形图，应先确定特殊点的位置，即此时刻在平衡位置或最大位移处的点，如波源1和质点5、9、13这些点的位置确定后，其他点可顺势找出． 【针对训练】 训练角度1　波的形成 1．沿绳传播的一列横波，当波源突然停止振动时(设绳无限长，且波传播过程无能量损失)(　　) A．绳上各质点同时停止振动，波同时消失 B．离波源较近的质点先停止振动，直到所有质点全部停止振动 C．离波源较远的质点先停止振动，直到所有质点全部停止振动 D．前一质点的振动带动相邻后一质点振动，这种振动将由近及远向前传播，不会停止 【解析】D　当波源振动时，通过介质将波源的振动形式传递出去的同时，将能量也传递出去了．当波源停止振动后，传出去的能量不会消失，当没有其他阻力时，这种波的形式和能量继续存在并将继续传递下去，所以A、B、C都错误．故答案为D. 训练角度2　波的传播 2．如图所示为一简谐横波在某一时刻的波形图，此时质点A正向上运动，如图中箭头所示．由此可断定此横波(　　) A．向右传播，且此时质点B正向上运动 B．向右传播，且此时质点C正向下运动 C．向左传播，且此时质点D正向上运动 D．向左传播，且此时质点E正向下运动 【解析】C　根据质点A正向上运动，可判定此列波向左传播(后一质点的振动总是落后于前一质点的振动)，根据同一原则可断定质点D和质点E都正向上运动．故选项C正确． 考点2：横波与纵波 1．横波和纵波的比较 横波 纵波 概念 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向相互垂直 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向在一条直线上 介质 只能在固体介质中传播 在固体、液体和气体介质中均能传播 特征 在波动中交替、间隔出现波峰和波谷 在波动中交替、间隔出现密部和疏部 【点拨】在现实生活中，绳上波为横波，声波为纵波，有些机械波既有横波，也有纵波．例如：地震波既有横波成分，又有纵波成分． 2．振动与波动的联系和区别 振动 波动 运动 现象 振动是单个物体所表现出的周而复始的运动现象 波动是介质中大量的质点受到扰动时，从扰动中心传播开来的周而复始的运动现象 运动的 成因 物体由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力——回复力作用 介质中的质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并由近及远传播开去，且各部分都受到指向原位置的力的作用 联系 (1)振动是波的起因，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)牢记波动的周期等于质点振动的周期 【例2】　(多选)一列横波沿绳子向右传播，传播过程无能量损失，某时刻绳子形成如图所示的凹凸形状．对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点，下列说法正确的是(　　) A．它们的振幅相同 B．质点D和F的速度方向相同 C．从此时算起，质点B比C先回到平衡位置 D．从此时算起，质点E比F先到达波峰 【解析】ACD　波源振动时，绳上各质点通过相互间的弹力作用跟着做受迫振动，不考虑传播中的能量损耗时，各质点的振幅均相同，选项A正确；波传播时，离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动，并跟随着离波源近的质点振动．由题图可知，波源在左端，因此，质点D跟随离波源近的质点C正向上运动