第三章 1 机械波的形成和传播-【导与练】2023-2024学年高中物理选择性必修第一册同步全程学习全书word（新教材，教科版）

1　机械波的形成和传播 [学习目标] 1.理解波的形成和传播。 2.知道机械波,理解机械波的传播形式。 3.知道横波和纵波,理解波峰和波谷、密部和疏部。 知识点一　机械波的形成和传播 1.介质:能够传播振动的物质叫作介质。 2.波源:产生初始振动的部分。 3.机械波:机械振动在介质中的传播形成了机械波。 4.产生机械波的条件:同时存在波源和介质。 5.机械波传播的只是振动的运动形式,介质本身并没有沿着波的方向发生迁移。 6.波是传递能量的一种方式,所以机械波的传播也是机械能的传播。 知识点二　横波与纵波 1.横波:介质中质点的振动方向和波的传播方向垂直的波,叫作横波。 (1)波峰:在横波中,凸起来的最高处叫作波峰。 (2)波谷:在横波中,凹下去的最低处叫作波谷。 2.纵波:介质中质点的振动方向和波的传播方向平行的波,叫作纵波。 (1)密部:在纵波中,质点分布密集的部分叫作密部。 (2)疏部:在纵波中,质点分布稀疏的部分叫作疏部。 1.思考判断 (1)有振动必有波。(　×　) (2)介质中任一质点的起振方向都与振源的起振方向一致。(　√　) (3)介质中的质点随波迁移。(　×　) (4)横波形成波峰和波谷,纵波形成疏部和密部。(　√　) (5)波的能量靠振动质点的迁移随波传递。(　×　) (6)振动质点的频率随着波的传播而减小。(　×　) 2.思维探究 (1)生活中经常见到一些“波动”的情形,如随风飘扬的五星红旗,体操运动员舞动的长绸,冲浪运动员在风浪中的搏击等。这些现象都给人“波动”的感觉,那么波是如何产生的呢? 答案:介质中各质点间存在相互作用,前一质点带动后一质点振动,依次传播下去。 (2)将一个小石子投向平静的湖面中心,会激起一圈圈向外传播的波纹,如果此时水面上有一片树叶,那么树叶运动情况是怎样的? 答案:树叶会在原位置上下振动,不会随水波往外移动。 要点一　机械波的形成及特点 使平静的水面振动,会看到水面上一圈圈起伏不平的波纹逐渐向四周传播出去,形成水波;用手握住绳子的一端上下抖动,就会看到凹凸相间的波向绳的另一端传播出去,形成绳波。 (1)水波离开水能看到上面的现象吗?绳波离开绳行吗? (2)当振动停止后我们又看到了什么现象? 答案:(1)不能;不行。 (2)当振动停止后传出去的波仍然在传播。 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,且起振方向与波源的起振方向相同。 (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] (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,由波的形成及图可知,下列说法正确的是(　AC　) A.质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的,因此每个质点均做受迫振动 B.每个质点开始振动后,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守恒 解析: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;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。 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)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…使质点1沿竖直方向做简谐运动,振动将沿绳向右传播,从质点1经过平衡位置向上运动时开始计时,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10的加速度(　BD　) A.为零 B.为最大值 C.方向向上 D.方向向下 解析:根据题意,当振动传播到质点13时,质点1恰好完成一次全振动;故此时质点1～13之间的波形为一个完整的正弦波形,此时质点10处于正向最大位移处,回复力最大,方向指向平衡位置,即向下;根据牛顿第二定律可知,加速度最大,且方向也指向平衡位置,即向下,故选B、D。 要点二　横波与纵波 手握轻弹簧的一端,另一端固定,上下抖动弹簧,弹簧形成凹凸相间的形状,如图甲所示;手握轻弹簧一端左右有规律地振动,弹簧便形