2.1机械波的产生 学案（2020年沪科版高中物理选修3-4）

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1、2.1机械波的产生学习目标 1.理解机械波的形成过程和产生条件.2.知道机械波的种类横波和纵波的概念.3.明确机械波传播的特点1机械波的形成波源振动带动与它相邻的质点发生振动，并依次带动离波源更远的质点振动，只是后一质点的振动比前一质点的振动迟一些于是波源的振动逐渐传播出去2机械波的产生条件：(1)要有振源；(2)要有传播振动的介质3机械波可分为横波和纵波两类，如下表所示定义标识性物理量实物波形横波质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的波波峰：凸起的最高处波谷：凹下的最低处纵波质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波密部：质点分布密集的位置疏部：质点分布稀疏的位置4.机械振动在介质中传播，

2、形成机械波机械波传播振动形式的同时，也向外传递能量和信息一、机械波的形成导学探究你看过艺术体操的“带操”表演吗？如图1所示，运动员手持细棒抖动彩带的一端，彩带随波翻卷，这是波在彩带上传播的结果，你知道波是如何形成的吗？图1答案彩带一端振动带动彩带上相邻部分振动，依次逐渐引起整个彩带振动知识深化1波形成的原因：以绳波为例(如图2所示)图2(1)可以将绳分成许多小部分，每一小部分看做质点(2)在无外来扰动之前，各个质点排列在同一直线上，各个质点所在的位置称为各自的平衡位置(3)由于外来的扰动，会引起绳中的某一质点振动，首先振动的这个质点称为波源(4)由于绳中各质点之间存在着相互作用力，作为波源的质

3、点就带动周围质点振动，并依次带动邻近质点振动，于是振动就在绳中由近及远地传播2产生条件：(1)要有振源；(2)要有传播振动的介质例1如图3所示，是某绳波形成过程的示意图质点1在外力作用下沿垂直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t0时，质点1开始向上运动，t时，质点1到达最上方，质点5开始向上运动问：图3(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？(3)tT时，质点8、12、16的运动状态如何？答案见解析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未达到波峰，

4、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正在向上振动，质点16未振动(3)由图丙可知，tT时，质点8、12正在向下振动，质点16正在向上振动二、横波和纵波导学探究2011年3月，日本东北部海域发生里氏9.0级强地震，其引发的海啸加上核泄漏事故给日本带来巨大的损失通过视频咱们可以观察到地震发生时，地面会产生前后或左右的晃动，也会产生竖直方向的振动，你知道这是为什么吗？答案地震波有纵波和横波，不同的波引起地面的振动不同知识深化1横波定义：把介质质点的振动方向跟波的传播方向垂直的波叫做横波，如绳波(1)在横波中，凸起的最高处叫做波峰，凹下去的最低处叫做波

5、谷，横波是以波峰和波谷这个形式将机械振动传播出去的，这种波在传播时呈现出凸凹相间的波形(2)横波是物体的形状发生了变化而产生弹力作用所致，故纯粹的横波只能通过固体传播2纵波定义：把介质质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫做纵波(1)在纵波中，质点分布密集的地方叫做密部，质点分布稀疏的地方叫做疏部纵波在传播时呈现出疏密相间的波形(2)在纵波的情况下，物体的各部分经常受到压缩和拉长，也就是说经常在改变自己的体积在体积改变时，固体内固然要产生弹力，液体和气体也要产生弹力，所以纵波在这三种状态的介质中都能传播例2(多选)下列关于横波和纵波的说法正确的是()A凸凹相间的波叫横波，凸起的最高处叫

6、波峰，凹下的最低处叫波谷B质点振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫横波C纵波的波形是疏密相间的，质点分布密集的部分叫密部，分布稀疏的地方叫疏部D质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫纵波答案ACD解析横波具有波峰和波谷，A正确；振动的方向与传播的方向垂直的波为横波，振动的方向与传播的方向在同一直线上的波为纵波，B错误，D正确；纵波有疏部和密部且波形是疏密相间的，C正确三、波传递的是能量和信息导学探究一同学不小心把一只排球打入湖中，为使球能漂回岸边，这位同学采用不断将石头抛向湖中的方法，这位同学能否通过这种方法把排球冲上岸？这说明波传播的是什么？答案不能石头激起的水波向四周传播，浮在

7、水面上的排球随水上下起伏，不能到达湖岸这说明波传播时介质不随波迁移，传播的只是振动这种运动形式知识深化波传播的特点1波传播的是振动形式，而介质的质点并不随波迁移；2波在传递运动形式的同时，也传递能量和信息例3(多选)关于机械波的说法正确的是()A相邻的质点要相互做功B纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能C振源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动D除振源外波中各质点都做受迫振动答案ACD解析机械波是由于介质中前面的质点带动后面的质点，使振源的振动形式与振源的能量向远处传播而形成的，前后质点间存在相互作用力，因而相互做功，故A正确；波传播过程中，各质点只能在各自的平衡位置附近振动，质点不随

8、波迁移，纵波也是机械波，因此B错；每个质点都是由振源依次带动后面的质点，每个质点都做受迫振动，每个质点的频率都与振源频率相同，并且都“仿照”振源振动，故C、D正确四、振动和波动的区别例4(多选)关于振动和波的关系，下列说法中正确的是()A振动是波的成因，波是振动的传播B振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象C波的传播速度就是质点振动的速度D波源停止振动时，波立即停止传播答案AB解析机械波的产生条件是有波源和介质，由于介质中的质点依次带动、由近及远地传播而形成波，所以选项A、B正确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化，

9、选项C错误；介质中一旦形成了波，介质中的质点就会将振动这种运动形式由近及远的向外传播，当波源停止振动时，介质中已经振动起来的质点还在振动，所以波将继续传播，选项D错误机械波的产生1下列对机械波的认识正确的是()A形成机械波一定要有振源和介质B振源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全相同C横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移D机械波向右传播时，右方的质点比左方的质点早一些振动答案A解析振源和介质是形成机械波的两个必不可少的条件，故A正确简谐运动在介质中传播时，介质中各质点都做简谐运动，沿波的传播方向，后面的质点比前面的质点总要晚一些开始振动，但质点本身并不随波的传播而发生迁移，而且各质

10、点的振动步调不一致，故B、C、D均错2关于横波和纵波，下列说法正确的是()A振源上下振动形成的波是横波B振源水平振动形成的波是纵波C波沿水平方向传播，质点上下振动，这类波是横波D质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波答案C解析根据横波和纵波的概念，质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫做横波，质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫做纵波，并不是上下振动与水平振动的问题，所以A、B选项错误，C选项正确；质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，并不能说明是沿同一直线，故D选项错误3关于振动和波的关系，下列说法正确的是()A有机械波必有振动B有机械振动必有波C离波源远的质点振动较慢D波源停止振动时，介质中的波立即停止传播答案A解析机械振动在介质中向外传播就形成了机械波，所以有机械波必定有机械振动但如果只有振动，没有介质的传播就不会有机械波的产生因各质点的振动都是重复波源的振动，不论距波源远近，振动的快慢都一样；在波源停止振动时，波仍将继续向外传播而不会停止