3.1 机械波的产生和传播-2021-2022学年高二物理【步步高】学习笔记（粤教版2019选择性必修第一册）word

第一节　机械波的产生和传播 [学习目标]　1.知道机械波的产生条件，理解机械波的形成过程.2.知道横波和纵波的概念.3.知道机械波传播的特点． 一、认识机械波 1．机械波：机械振动在媒介中的传播． 2．机械波产生的条件 (1)波源：产生机械波的振动源． (2)介质：传播机械振动的媒介． 二、机械波的传播 1．原因：波源带动相邻质点做受迫振动，该质点振动后会同样带动其相邻质点做受迫振动． 2．特点： (1)机械波传播的是振动的运动形式． (2)波是传递能量的一种方式． (3)每个质点只是在平衡位置附近做上下振动，并未形成沿机械波传播方向的宏观移动． 三、横波与纵波 1．横波：介质质点的振动方向与波的传播方向垂直的机械波． 2．纵波：传播方向与质点的振动方向在同一直线上的机械波． 1．判断下列说法的正误． (1)在绳波的形成和传播过程中，所有质点的运动均是近似的匀速直线运动．(　×　) (2)在绳波的形成和传播过程中，所有质点同时运动，同时停止运动．(　×　) (3)波的形成过程中，前面的质点带动后面的质点振动，后面的质点重复前面质点的振动．(　√　) (4)质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这样的波一定是横波．(　×　) (5)介质中有机械波传播时，介质本身也随波一起传播．(　×　) 2.绳波在某时刻的形状如图1所示，若O是波源，则此刻A点的振动方向________，若O′是波源，则此刻A点的振动方向________．(选填“向上”或“向下”) 图1 答案　向上　向下 一、波的产生及传播 导学探究 如图2所示，手拿绳的一端，上下振动一次，使绳上形成一个凸起状态，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动．在绳子上某处做一红色标记，观察这一红色标记的运动． 图2 (1)红色标记有没有随波迁移？ (2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？ 答案　(1)没有，红色标记只在竖直方向上下振动． (2)不会，当手停止抖动后，波仍继续传播． 知识深化 1．机械波的形成 ―→―→ 2．波的特点 (1)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)各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同． (3)离波源越远，质点振动越滞后，但每一个质点的起振方向均与波源起振方向相同． (4)机械波向前传播的是振动这种运动形式，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移． 3．振动和波动的区别与联系 (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，有振动不一定有波动． (2)波动中各质点振动的性质、频率和振幅与波源相同． 命题角度1　波的形成 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．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3 (1)t＝时，质点6、10、14的运动状态(是否运动、运动方向)如何？ (2)画出t＝时的波形图，并说明质点6、10、14的运动状态． 答案　见解析 解析　(1)各质点在t＝时的情况如图甲所示： 由图甲可知，t＝时，质点6未达到波峰，正在向上运动，质点10、14未运动． (2)t＝T时的波形图如图乙所示，质点6正在向下运动，质点10向上运动，质点14未运动． 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)后振动的质点的振动状态落后于先振动的质点的振动状态． 概括起来就是“带动、重复、落后”． 针对训练1　(多选)在一条软绳上选18个等间距的质点，质点1在外力作用下首先向上振动，其余质点在相互作用力的带动下依次振动，从而形成简谐波，由波的形成及图4可知，下列说法中正确的是(　　) 图4 A．质点1带动质点2是通过绳上质点间的弹力实现的，因此每个质点均做受迫振动 B．每个质点开始运动后，均在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐运动 C．绳上的每一个质点开始振动时，方向都向上，振动周期都相同 D．绳上波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做等幅振动，故每个质点的机械能均守恒 答案　AC 解析　质点1带动质点2是通过绳上质点间的弹力实现的，因此每个质点都做受迫振动，A正确；每个质点开始振动后，只在竖直方向做简谐运动，水平方向上不随波迁移，B错误；绳子上每一个质点的起振方向都相同，振动周期等于波源的振动周期，C正确；波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做受迫振动，合外力不为零，故每个质点的机械能并不守恒，D错误