第三章 第一节 机械波的产生和传播-【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（粤教版）

第一节　机械波的产生和传播 核心素养要求 核心素养呈现 1.理解机械波的形成过程和产生条件. 2.知道机械波的种类方式以及横波和纵波的概念. 3.明确机械波传播的特点. 4.掌握由传播方向确定质点振动方向的方法. 一、认识机械波 1．机械波：机械振动在媒介中的传播． 2．波源：产生机械波必须有一个振动源，称之为波源． 3．介质：用来传播振动的媒介称为介质． 4．机械波的形成条件：机械振动的波源和传播振动的介质． (1)振动和波的关系是什么？有振动是否一定有机械波？ 提示：波源和介质是形成机械波的必要条件，二者缺一不可，有振动不一定有机械波，有机械波一定有振动． (2)机械波形成后，若波源停止振动，机械波会立即消失吗？ 提示：不会．波源停止振动后，机械波传递的能量并没有立即消失，因此机械波不会立即消失． 二、机械波的传播 1．波的形成(以绳波为例) 当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻质点做受迫振动．这个质点又带动其相邻质点做受迫振动，即绳子上每个振动的质点又如新的波源带动下一个质点的运动，直至机械波传播到能传播的地方． 2．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)波不但可以传递能量，而且可以传递信息． 在平静的湖面上，漂浮着一片树叶，如果你往树叶附近扔下一块小石子，湖面立即兴起水波，水波一圈一圈往外扩展出去，于是树叶运动起来．请问树叶会随水波往外移动吗？ 提示：不会．因为小石子激起的水波是振动的传播，水并不向外移动，水的质点只是上下振动，所以树叶不会随水波往外移动． 三、横波与纵波 1．横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的机械波． 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机械波． (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． (1)质点的振动方向与波的传播方向垂直的波都是横波．(√) (2)横波在固体、液体、气体中都能传播，纵波只能在气体中传播．(×) (3)纵波指的是质点的振动方向和波的传播方向垂直的波．(×) 　机械波的形成及特点 [思 考 探 究] (1)如图所示是一列沿着绳向右传播的绳波波形，此时波刚传到B点时B点开始向上振动，你知道波源A点开始的振动方向吗？ 提示：由于波刚刚传到B点，所以B点此时的振动方向就是波源的起振方向，所以波源A质点刚开始的振动方向向上． (2)如果在绳子上B点系一手帕做标记，手帕能随着凸起状态和凹落状态在绳上移动到右端吗？ 提示：不能，手帕标记做上下振动，并没有随凸起状态和凹落状态沿绳移动． [思 维 深 化] 1．机械波的形成 2．机械波的特点 (1)机械波传播的是振动形式、能量和信息，介质中各质点本身并不随波传播而迁移，而是在各自的平衡位置附近振动． (2)由于波的形成实际上是从波源开始依次带动介质中的各个质点参与振动，所以各个质点都在做受迫振动，因此各个质点振动的周期(频率)与波源的周期(频率)相同． (3)在不考虑能量损失时，各质点振动的振幅相同，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)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． (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)在机械波中有(　　) A．各质点都在各自的平衡位置附近振动 B．相邻质点间有相互作用力 C．前一质点的振动带动相邻的后一质点振动，后一质点的振动必定落后于前一质点 D．各质点随波的传播而迁移 解析：ABC　按“带动、重复、落后”的原则可判知B、C选项正确；按波的实质可知，波传播的只是波源的振动方式，各介质质点并不随波定向迁移，故A选项正确，D选项错误． 　横波和纵波的区别 [思 考 探 究] 观察沿绳传播的横波，如图甲所示；再做一做软弹簧上的纵波实验，观察纵波在弹簧上的传播，如图乙所示． (1)如果你的关注点只放在介质的一个