資源簡介

第三章　機械波
1　波的形成
學習任務一　對波的形成的理解
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1.波動:　　　　的傳播稱為波動,簡稱波.
2.觀察繩波的產生和傳播
(1)一條繩子可以分成一個個小段,一個個小段可以看作一個個相連的質點,這些質點之間存在著彈性力的作用.
(2)當手握繩端上下振動時,繩端帶動相鄰的質點,使它也上下振動.這個質點又帶動更遠一些的質點……繩上的質點都跟著振動起來,只是后面的質點總比前面的質點遲一些開始振動.
例1 細繩的一端在外力作用下從t=0時刻開始做簡諧運動,激發出一列簡諧橫波.如圖所示,在細繩上選取15個點,圖甲為t=0時刻各點所處的位置,圖乙為t=T時刻的波形圖(T為波源振動的周期).在圖丙中畫出t=T時刻的波形圖.
變式1 (多選)下列關于機械波的說法中正確的是　　 (　)
A.波傳播過程中,質點也隨著波移動
B.相鄰質點間一定有相互作用力
C.前一質點的振動帶動相鄰的后一質點的振動,后一質點的振動一定落后于前一質點的振動
D.離波源越遠,質點的振動頻率越小
變式2 如圖所示是某繩波形成過程的示意圖,1、2、3、4……為繩上的一系列等間距的質點,繩處于水平方向.質點1在外力作用下沿豎直方向做簡諧運動,帶動2、3、4……各個質點依次上下振動,把振動從繩的左端傳到右端.t=0時質點1開始豎直向上運動,經過四分之一周期,質點5開始運動.下列判斷正確的是 (　)
A.質點6開始振動時的運動方向向下
B.t=時質點6的速度方向向下
C.t= 時質點10的運動方向向上
D.t=T時質點16開始運動
學習任務二　機械波
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1.介質
(1)定義:波借以　　　　的物質.
(2)特點:組成介質的質點之間有　　　　,一個質點的振動會引起　　　　質點的振動.
2.機械波
機械振動在　　　　中傳播,形成了機械波.
3.機械波的特點
(1)介質中有機械波傳播時,介質本身并不隨波一起傳播,它傳播的只是　　　　這種運動形式.
(2)波是傳遞　　　　的一種方式.
(3)波可以傳遞　　　　.
例2 (多選)關于機械波的以下說法中,正確的是 (　)
A.發生波動需要兩個條件:波源和介質
B.波動過程是質點由近及遠移動的過程
C.波動過程是能量由近及遠傳遞的過程
D.離波源近的質點振動快,離波源遠的質點振動慢
變式3 關于機械波的形成和傳播,下列說法中正確的是　 (　)
A.振動是波動的成因,波動是振動的傳播
B.一旦波源振動起來,介質中的各個質點也就同時開始振動
C.波動過程是介質中質點由近及遠移動的過程
D.橫波的傳播需要介質,縱波的傳播不需要介質
[反思感悟]


【要點總結】振動和波動的區別與聯系
振動 波動
區別 研究 對象 單個質點在平衡位置附近的往復運動,研究的是單個質點的“個體行為” 振動在介質中的傳播,研究的是大量質點將波源振動傳播的“群體行為”
力的 來源 可以由作用在物體上的各種性質力提供 介質中各質點間的相互作用力
運動 性質 質點在平衡位置附近做變加速運動 在均勻介質中是勻速直線運動
聯系 (1)振動是波動的原因,波動是振動的結果;有波動必然有振動,但有振動不一定有波動. (2)波動的性質、頻率和振幅都與振源相同.
學習任務三　對橫波和縱波的理解
[教材鏈接] 閱讀教材,填寫橫波和縱波的相關知識.
1.橫波:質點的振動方向與波的傳播方向　　　　的波.在橫波中,凸起的最高處叫作　　　　,凹下的最低處叫作　　　　.
2.縱波:質點的振動方向與波的傳播方向在　　　　的波.在縱波中,質點分布最密的位置叫作　　　　,質點分布最疏的位置叫作　　　　.
例3 下列關于橫波和縱波的說法正確的是 (　)
A.橫波中的質點做的是振動,縱波中的質點是沿波傳播的方向運動
B.縱波中的質點做的是振動,橫波中的質點是沿波傳播的方向運動
C.橫波形成波峰和波谷,縱波形成疏部和密部
D.橫波中質點的振動方向與波的傳播方向在同一條直線上,縱波中質點的振動方向與波的傳播方向垂直
變式4 日本曾經發生過里氏9.0級大地震,已知地震中的縱波和橫波在地表附近的傳播速度分別是9.1 km/s和3.7 km/s,在某地的觀測站中,記錄了縱波和橫波到達該地的時間差為5.4 s.
(1)求這個觀測站與震中的距離x;
(2)觀測站首先觀察到的是上下振動還是左右搖晃
【要點總結】
分類 質點振動和 波的傳播方向 特征 實例
橫波 質點的振動方向與波的傳播方向垂直 交替、間隔出現波峰和波谷
縱波 質點的振動方向與波的傳播方向在同一條直線上 交替、間隔出現密部和疏部
1.(機械波的形成和傳播)關于機械振動及機械波說法正確的是 (　)
A.機械振動的物體在振動過程經過平衡位置時合力為零
B.有機械振動就一定有機械波
C.機械波在傳播過程中,介質中的質點隨波移動
D.機械波傳播的是“機械振動”這種振動形式,同時也將波源的能量傳遞出去
2.(對波的形成的理解)一列橫波沿一條長繩傳播,當波源突然停止振動時,其余質點的振動情況是(　)
A.所有質點都立即停止振動
B.已經振動的質點繼續振動,尚未振動的質點不會振動
C.離波源近的質點先停止振動,然后才是離波源遠的質點停止振動
D.離波源遠的質點先停止振動,然后才是離波源近的質點停止振動
3.(橫波和縱波)關于橫波與縱波,下列說法中不正確的是 (　)
A.機械波可分為橫波和縱波
B.聲波在固體、液體、氣體中都能傳播
C.在空氣中傳播的聲波是橫波
D.在橫波中,質點在波谷時動能最小
4.(對波的形成的理解)如圖所示,0、1、2、…、9為彈性介質中間隔相等的若干連續質點,t=0時刻,0點從平衡位置開始向上做簡諧運動,當0點第1次達到正向最大位移處時,2點開始振動.下列說法正確的是 (　)
A.2點開始振動的方向向下
B.經過一段時間,1點運動到5點的位置
C.9點開始振動后,其振動情況與1點完全相同
D.0點的振動頻率大于后面所有點的振動頻率
第三章　機械波
1　波的形成
[教材鏈接] 1.振動
例1　如圖所示
[解析] 設相鄰質點的平衡位置間的距離為s,由題意知,質點起振方向向上,在T時間內波傳播的距離Δs=9s,故在t=T時刻波傳到第10個質點,可畫出此時的波形圖如圖所示.
變式1　BC　[解析] 波傳播過程中,質點不隨波遷移,選項A錯誤;因相鄰質點間有相互作用力,前一質點的振動帶動相鄰的后一質點的振動,故后一質點的振動一定落后于前一質點的振動,選項B、C正確;質點做受迫振動,頻率與波源的頻率相等,選項D錯誤.
變式2　C　[解析] 介質中各質點開始振動時的振動方向和振源開始振動時的振動方向相同,A錯誤;經過t=質點1回到平衡位置,質點9開始向上振動,質點5振動到正的最大位移處,質點6在平衡位置上方,向上振動,即速度的方向向上,B錯誤;t=時質點1振動到負的最大位移處,質點13開始振動,5~13之間的質點在平衡位置上方,9~13之間的質點振動方向都向上,C正確;依題意,t=T時,波剛好傳播到質點17,質點17開始運動,質點16已經向上振動了,D錯誤.
[教材鏈接] 1.(1)傳播　(2)相互作用　相鄰
2.介質
3.(1)振動　(2)能量　(3)信息
例2　AC　[解析] 波源振動時,依靠介質中的相互作用力帶動周圍各部分質點振動起來,形成機械波,故A正確;各質點只在平衡位置附近振動,并不隨波向外遷移,僅把波源的振動和能量向外傳播,故B錯誤,C正確;各個質點的振動頻率等于波源的振動頻率,故離波源近的質點和離波源遠的質點振動快慢相同,故D錯誤.
變式3　A　[解析] 振動是波動的成因,波動是振動的傳播,故A正確;機械波的形成可表述為離波源近的質點帶動離波源遠的質點,故離波源近的質點振動早一些,故B錯誤;波動過程是介質中質點振動形式由近及遠移動,而質點不隨波遷移,故C錯誤;機械橫波與縱波的傳播都需要介質,故D錯誤.
[教材鏈接] 1.互相垂直　波峰　波谷
2.同一直線上　密部　疏部
例3　C　[解析] 無論是橫波還是縱波,在傳播的過程中,質點都只在平衡位置附近振動,并不隨波遷移,選項A、B錯誤;由橫波和縱波的知識可知,選項D錯誤,選項C正確.
變式4　(1)33.67 km　(2)上下振動
[解析] (1)根據縱、橫波傳到觀測站的時間差,有
-=5.4 s,
解得x=33.67 km.
(2)先傳到的是縱波,所以觀測站首先觀察到的是上下振動.
隨堂鞏固
1.D　[解析] 經過平衡位置時回復力為零,不是合力為零,A錯誤;有機械振動還需有介質才會形成機械波,B錯誤;機械波在傳播過程中,介質中質點在各自平衡位置附近振動,C錯誤;機械波傳播的是“機械振動”這種振動形式,同時也將波源的能量傳遞出去,這是波的特性,D正確.
2.C　[解析] 波源停止振動時,波仍然向前傳播,只是不再產生新的波動,離波源近的質點先停止振動,離波源遠的質點后停止振動,選項C正確.
3.C　[解析] 機械波可分為橫波和縱波兩類,故A正確;聲波在固體、液體、氣體中都能傳播,故B正確;在空氣中傳播的聲波是縱波,故C錯誤;在橫波中,質點在波谷時速度為零,動能最小,故D正確.
4.C　[解析] 質點的振動方向與波源的起振方向相同,0點從平衡位置開始向上做簡諧運動,故2點開始振動的方向向上,A錯誤;質點在豎直方向上振動,1點不會運動到5點的位置,B錯誤;當0點第1次達到正向最大位移處時,2點開始振動,可知0點到2點的相位差為,各點間的間隔相等,故9點與1點的相位差為2π,則9點開始振動后,其振動情況與1點完全相同,C正確;機械波在傳播的過程中所有質點的振動頻率都與波源的振動頻率相同,故D錯誤.

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