第十二章 机械波 学案-2022-2023学年高二下学期物理人教版选修3-4

高邮临泽中学高二物理备课组 机械波 1/17/2023 机械波 一、波的形成和传播 本节课知识要点 ●1．介质：传播振动的物质叫介质． ●2．机械波的定义：机械振动在介质中的传播过程．波是传递能量(振动形式)的一种方式． 注意：波在介质中传播时，介质中的质点只是在平衡位置附近振动，并不随波的传播而迁移，而且可以传递信息． ●3．产生机械波的条件：有振源和传播振动的介质． ●4．机械波的分类：横波和纵波．质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波(有波峰和波谷)．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(有密部和疏部)． 课堂针对训练 (1)下列关于机械波的说法正确的是： A．有机械振动就有机械波； B．有机械波就一定有机械振动； C．机械波是机械振动在介质中的传播过程，它是传递能量的一种方式； D．振源一停止振动，波立即停止传播． (2)在机械波中： A．各质点都在各自的平衡位置附近振动； B．相邻质点间必有相互作用力； C．在波传播的过程中，介质质点的振动方向一定与波的传播方向垂直； D．各质点也随波的传播而迁移． (3)一列波由波源向周围扩展开去，由此可知： A．介质中各质点由近及远地传播开去； B．介质质点的振动形式由近及远传播开去； C．介质质点振动的能量由近及远传播开去； D．介质质点只是振动而没有迁移． (4)A、B、C、D、E是一条绳上的五个点，如图10—1所示，当绳子振动时，形成如图所示的横波，试在图中标出此时各质点的位移． (5)1999年9月台湾南投地区发生了里氏7.4级大地震，已知地震中的纵波和横波在地表附近的传播速度分别是9.1km／s和3.7km／s，在某地的观测站中，记录了南投地震的纵波和横波到达该地的时间差为5.4s． ①求这个观测站距南投的距离． ②观测站首先观察到的是上下振动还是左右摇晃． (6)图10—2a中有一条均匀的绳，1、2、3、4、…是绳上一系列等间隔的点．现有一列简谐横波沿此绳传播．某时刻，绳上9、10、11、12四点的位置和运动方向如图b所示(其他点的运动情况未画出)，其中点12的位移为零，向上运动，点9的位移达到最大值．试在图c中画出再经过周期时点9、10、11、12的位置和速度方向，其他点不必画．(画c的横、纵坐标与图a、b完全相同)． 滚动训练 (7)如图10—3所示，质量为1kg的物体m1以5m／s的速度在水平桌面上向右运动，桌面AB间部分与m1间的动摩擦因数μ＝0.2．AB间距s＝2.25m．桌面其他部分是光滑的．m1滑过 AB后与质量为 2.5kg的静止物体m2发生正碰，碰撞后，m2以2m／s的速度向右运动．问m1 碰撞后静止在什么位置？ 二、波的图象 三、波长 频率和波速 本节课知识要点 ●1．横波的图象： (1)作法：用横轴表示在波的传播方向上介质中各个质点的平衡位置，用纵轴表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移．用平滑线连接某时刻各质点位移矢量的末端，就是该时刻波的图象，也称波形曲线． (2)图象特点：是一条正弦(余弦)曲线． (3)图象的物理意义：描述在波传播方向上的介质中的各质点在某时刻离开平衡位置的位移． 注意：①波图象和振动图象是根本不同的，波图象描述的是介质中的“各质点”在“某一时刻”离开平衡位置的位移；而振动图象描述的是“一个质点”在“各个时刻”离开平衡位置的位移． ②波图象的重复性：相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同． ③波传播方向的双向性：不指定波的传播方向时，图象中波可能向x轴正向或x轴负向传播． (4)简谐波：波形曲线是正弦曲线的波，是最基本、最简单的波． ●2、波长、频率和波速： (1)波长是两个相邻的、在振动中对平衡位置的位移总是相同的质点间距离．在横波中，两个相邻的波峰(或波谷)中央间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻的密部(或疏部)中央间的距离等于波长．波长的大小也等于波的振动状态在一周期内传播的距离． (2)频率f：波的频率就是质点的振动频率，波的频率由波源决定，与介质无关．波在传播过程中，频率不变． (3)波速v：描述波传播的快慢，同种性质的机械波的波速取决于介质，一般与频率无关． (4)λ、f、v、T的关系：v＝=λf(机械波从一种介质进入另一种介质时，v变化，l也变化，f不变) ●3．波图象的应用： (1)确定各质点的振幅(波幅)A和波长l及该时刻各质点对应的位移． (2)可根据传播方向确定各质点在该瞬间的振动方向，画出在Δt前后的波形．[见习题课(一)] 例 如图10—4所示，为一列简谐波在某一时刻的波形图，以下判断正确的是： A．B、C两点的振幅相同；