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物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波知识与技能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。过程与方法1．知道“机械振动在介质中的传播，形成机械波”。2．知道波在传播振动形式的同时也传递了能量。物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波情感、态度与价值观通过对波的认识和理解，逐步提高学生的空间想像能力和理解能力。物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波1.振动的传播称为________，简称________。2．横波：质点的振动方向与波的传播方向________的波。在横波中，凸起的最高处叫做________，凹下的最低处叫做________。3．纵波：质点的振动方向与波的传播方向________的波。在纵波中，质点分布最密的位置叫做________，质点分布最疏的位置叫做________。声波是________。物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波4．绳、弹簧、水、空气等是波借以传播的物质，叫做________。机械振动在介质中传播，形成了________。5．介质中有机械波传播时，介质本身________随波一起传播。传播的只是__________________________。答案：1．波动波2．相互垂直波峰波谷3．在同一直线上密部疏部纵波4．介质机械波5．并不振动这种运动形式物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波知识点1波的形成和传播(1)波源引起波动的振动体叫波源。(2)波的形成波源振动带动它相邻质点发生振动，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开去。物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波注意：①波的理解：波传播过程中参与的各质点运动上的关系可以表述为“离波源近的质点依次带动离波源远的质点振动”，或表述为“离波源远的质点依次重复离波源近的质点的振动，但起振时间上依次落后，即离波源越远的质点起振越晚”。但各质点只是在各自的平衡位置往复运动，并不随波的传播而向前运动。②波形成的条件：波源通过质点间的弹力作用带动周围质点的振动，故波的传播必须有弹性介质存在，即有波源和介质。物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波【例1】在机械波中有()A．各质点都在各自的平衡位置附近振动B．相邻质点间必有相互作用力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．各质点也随波的传播而迁移【答案】A、B、C物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波【解析】振源的振动使其周围质点依次投入振动，之所以能依次振动下去，就是依靠了相邻质点间的相互作用力；沿波的传播方向，后一质点的振动必滞后于前一质点的振动；质点只在平衡位置附近振动，并不随波迁移。【思维点悟】波传播的特点是离波源近的质点带动离波源远的质点振动，离波源远的质点重复离波源近的质点的运动，因此各相邻质点间必须有力的作用，但各质点只能在平衡位置附近做简谐运动。物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波对应练习1．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，波立即停止传播物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波解析：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，由近及远传播而形成波，所以选项A和B正确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质中其速度大小不变；而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化。选项C错误；波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播；当波源停止振动时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而停止传播，即波不会停止传播，选项D错误。答案：A、B物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波知识点2横波和纵波(1)横波质点的振动方向跟波的传播方向垂直的波叫做横波。①波峰：在横波中凸起的最高处叫做波峰。②波谷：在横波中凹下的最低处叫做波谷。横波也叫凹凸波。(2)纵波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。物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波①密部：在纵波中，质点分布最密的地方叫做密部。②疏部：在纵波中，质点分布最疏的地方叫做疏部。纵波也叫疏密波。注意：①介质：能够传播机械振动的物质叫介质，它可以是固、液、气三态中任意一种，可以把介质看成由许多质点构成，各质点跟相邻质点互相联系。②气体、液体、固体三种介质都能传播纵波，但气体不能传播横波。因为气体不能发生剪切形变，无法传播横波。③横波与纵波的区别物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波横波纵波概念在波动中，质点振动方向和波的传播方向互相垂直，这种波叫横波在波动中，质点的振动方向和波的传播方向相互平行，这种波叫纵波介质只能在固体介质中传播在固体、液体和气体介质中均能传播。声波是纵波特征在波动中交替、间隔出现波峰和波谷在波动中交替、间隔出现密部和疏部物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波【例2】关于横波与纵波，下列说法中正确的是()A．质点上下振动形成的波是横波B．质点水平振动形成的波是纵波C．波沿水平方向传播，质点在竖直方向上下振动，这类波是横波D．质点在水平面内振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波【答案】C物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波【解析】质点的振动方向与传播方向垂直的波叫横波，而质点的振动方向与传播方向在同一直线上的波叫纵波，由定义可知，只有C项正确。【思维点悟】正确掌握横波和纵波的特点是解决题目的关键。物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波对应练习2．关于横波和纵波，下列说法正确的是()A．质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波B．质点振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫纵波C．横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部D．地震波是横波，声波是纵波解析：根据横波和纵波的定义知，A、B、C正确，声波是一种纵波，但地震波中既有横波又有纵波，D错误。答案：A、B、C物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波知识点3机械波(1)机械波机械振动在介质中传播，形成机械波。(2)特点波传播了运动形式，传递了能量，传递了信息。①各质点都做受迫振动，其振动的频率(或周期)都与波源(或周期)的频率相同，各质点的起振方向都与波源相同，但不同步，离波源越远的质点振动越滞后。物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波②机械波传播的是波源的运动形式和波源提供的能量，介质中各质点并不随波迁移，而是在自己的平衡位置附近振动。在横波中，波动方向与振动方向垂直。均匀介质中，波动是匀速运动，振动是变速运动。③介质中各质点靠弹力相互作用，前一质点带动后一质点振动，后一质点跟着前一质点，故可看到一质点的位置而确定后一质点的运动方向。此外，若不计能量损失，在均匀介质中各质点振动的振幅应相同。④机械波在传播时也传递了信息。物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波【例3】关于机械波，下列说法正确的是()A．机械波的传播方向就是介质中质点的振动方向B．机械波的传播伴随着振动能量的传递C．机械波传播的是振动这种运动形式，质点并不随波迁移D．波不但能传递能量，也能传递信息【答案】B、C、D物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波【解析】机械波的传播方向是由波源通过介质向周围传播的方向，而介质中质点振动方向是各质点在各自平衡位置做往复运动的方向，两者并无联系；机械波不仅传播振动的形式，而且也传递能量和信息，传播过程中，介质中的质点只在各自平衡位置附近做往复运动，并不随波迁移，故B、C、D正确。【思维点悟】理解波的传播方向与介质振动方向并无必然联系及机械波的特点是解题的关键。物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波对应练习3．关于机械波的叙述，下列说法正确的是()A．在机械波的形成过程中，介质中的质点随波一起发生迁移B．介质中的质点不随波一起发生迁移，只是在平衡位置附近沿波的传播方向往复振动C．机械波传播的是机械振动这种运动形式D．介质中各质点的振动周期是相同的物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波解析：机械波传播的是机械振动这种运动形式，介质中的质点仅在平衡位置附近振动，并没有随波一起迁移，故A错，C对；质点在平衡位置的振动方向可与波的传播方向垂直，例如横波，故B错；由波的形成过程可知，D正确。答案：C、D物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波1.振动和波动的关系类别振动波动运动现象振动是单个质点所表现出的周而复始的运动现象波动是质点群联合起来表现出的周而复始的运动现象运动成因质点由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力——回复力的作用介质中质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并将振动形式由近及远的传播开，各质点间存在相互作用的弹力联系(1)振动是波动的起因，波动是振动的传播(2)有波动一定有振动，有振动不一定有波动(3)波动的周期等于质点振动的周期物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波2.横波和纵波的比较横波纵波概念在波动中，质点的振动方向和波的传播方向相互垂直，这种波叫横波在波动中，质点的振动方向和波的传播方向相互平行，这种波叫纵波介质只能在固体中传播在固体、液体和气体中均能传播，声波是纵波特征在波动中交替、间隔出现波峰和波谷在波动中交替、间隔出现密部和疏部物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波【例4】如图12－1－1所示为沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点间距离相等，其中O为波源。设波源的振动周期为T，自波源通过平衡位置竖直向下振动时开始计时，经过T4质点1开始起振，则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法中正确的是()图12－1－1物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波A．介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，但图中质点9起振最晚B．图中所有质点的起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的C．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间总是比质点7通过的相同位置时落后T/4D．只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，但如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波【答案】A、C、D【解析】据波的传播特点知，波传播过程中各质点的振动总是重复波源的振动，所以起振方向相同，都是竖直向下，但从时间上来说，起振依次落后T4的时间，所以选项A、C正确，B错误；由题意知，质点9比质点1应晚起振两个周期，所以当所有质点都起振后，质点1与质点9步调完全一致，所以选项D正确。物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波地震是由于地壳的运动而造成的。地震时，岩层破裂产生的强烈振动以波的形式从震源向各个方向传播，形成地震波。地震波分为纵波、横波和面波，纵波和横波在地球内部传播，而面波只能沿地球表面传播。纵波的传播能引起地面沿垂直方向的振动。横波的传播能引起地面产生前后或左右的晃动。面波可使地面产生上下和前后方向的振动，也能使地而产生近似水平方向的左右摆动。物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波在震中区，纵、横、面三种波并未分离，且振幅较大，互相叠加，地面产生相当复杂的震动，造成建筑物的破坏。随着距离增加，各类波互相分离，波振动能量逐渐减弱，破坏力也在逐步减小。强烈地震造成的危害是巨大的。如我国1976年的唐山大地震，死亡20多万人，近7000户断门绝烟，几乎全部建筑毁于一旦；再如2001年1月份的印度大地震，使几万人死亡，许多人无家可归，许多古建筑受到严重破坏。2008年5月12日，四川汶川发生的大地震，也造成了重大的人员伤亡和经济损失。2010年4月14日，青海玉树发生7.1级地震，也造成了重大的人员伤亡。物理选修3-4物理·人教版第十二章机械波我国处在环太平洋的地震带，是一个多地震国家。为了人民生命财产安全，我们国家建立了遍布全国的地震观测网，为地震预报作了充分