第三章 第1节 波的形成-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册同步核心辅导与测评（人教版）

第1节　波的形成 [学习目标要求]　1.通过观察分析，理解波的形成过程和形成条件。2.通过实例分析，明确横波和纵波的特征，能够区分横波和纵波。3.通过生活中的客观现象，理解机械波的概念以及传播特点。 　波的形成 1．波动：振动的传播称为波动，简称波。 2．波的形成(以绳波为例) (1)研究对象：把一条绳子分成一个个小段，这些小段可以看作一个个相连的质点，这些质点之间存在着弹性力的作用。 (2)波形成过程：当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻质点，使它也上下振动，这个质点又带动更远一些的质点……绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动。这样在整个绳子上就形成了凹凸相间的波。 [判一判] (1)在绳波的形成和传播中，所有质点同时开始运动，同时停止运动。(×) (2)在绳波的形成和传播中，所有质点的运动是近似的匀速直线运动。(×) (3)机械波的形成是因为介质间有相互作用力，因此机械波不能在真空中传播。(√) (4)各质点开始振动方向均与振源开始振动的方向相同。(√) 　横波和纵波 1．横波 (1)定义：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波。 (2)标识性物理量 ①波峰：凸起的最高处。 ②波谷：凹下的最低处。 2．纵波 (1)定义：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波。 (2)标识性物理量 ①密部：质点分布最密的位置。 ②疏部：质点分布最疏的位置。 [判一判] (1)声波是一种纵波。(√) (2)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。(×) (3)纵波指的是质点的振动方向和波的传播方向垂直的波。(×) (4)横波中分密部和疏部，纵波中分波峰和波谷。(×) 　机械波 1．介质：波借以传播的物质叫作介质。 2．机械波：机械振动在介质中传播，形成了机械波。 3．机械波的特点 (1)介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，机械波传播的只是振动这种运动形式。 (2)波在传播“振动”这种运动形式的同时，也将波源的能量传递出去。波是传递能量的一种方式。 (3)波不但传递能量，而且可以传递信息。 [练一练] 一个小石子投向平静的湖面中心，会激起一圈圈波纹向外传播，如果此时水面上有一片树叶，如图，下列对树叶运动情况的叙述正确的是(　　) A．树叶慢慢向湖心运动 B．树叶慢慢向湖岸漂去 C．在原处上下振动 D．沿着波纹做圆周运动 解析：C　由于波在传播过程中，只传递振动能量和波源所发出的信息，而各质点不随波迁移，只在各自的位置附近做振动，故选C。 学习任务一　机械波的形成及特点 [导学探究] 如图所示，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。 (1)如果在绳子上某处系一手帕做标记，观察手帕的运动有什么特点？ (2)手帕随着凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动吗？ (3)手停止抖动后，丝带上的波会立即停止吗？ 提示：(1)手帕标记做上下振动　(2)没有 (3)不会 [思维深化] 1．机械波的形成 2．机械波的特点 (1)振幅：若不计能量损失，各质点的振幅相同。 (2)滞后：离波源越远，质点振动越滞后。 (3)位置：各质点只在各自的平衡位置附近做往复振动，并不随波迁移。 (4)各质点都在做受迫振动，因此各质点振动的周期(频率)与波源的振动周期(频率)相同。 (5)各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同。 　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： (1)画出t＝时的波形图，说明质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何。 (2)画出t＝时的波形图，说明质点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 波动三环节“带动、重复、落后” (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。 [针对训练] 1．(多选)如图所示，水平放置的弹性长绳上有一系列均匀分布的质点1、2、3…，现使质点1沿竖直方向做简谐运动，振动将沿绳向右传播，质点1的起始振动方向向上，当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动，此时质点9的运动情况是(　　) A．加速度方向竖直向上 B．加速度方向竖直向下 C．速度方向竖直向上 D．速度方向竖直向下