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第十二章机械波1波的形成和传播知识内容选考要求课时要求波的形成和传播b1.了解横波的概念，知道横波的波峰和波谷，理解横波的形成过程；了解纵波的概念，了解纵波的密部与疏部.2.知道横波与纵波的区别，知道声波是纵波.3.了解介质的概念，知道机械波是机械振动在介质中的传播，知道波传播的是振动形式和能量，波也可以传播信息.4.理解波动和振动的联系和区别.NEIRONGSUOYIN内容索引自主预习预习新知夯实基础重点探究启迪思维探究重点达标检测检测评价达标过关课时对点练注重双击强化落实自主预习一、波的形成和传播1.波：的传播称为波动，简称波.2.波的形成和传播(以绳波为例)(1)一条绳子可以分成一个个小段，一个个小段可以看做一个个质点，这些质点之间存在着.(2)当手握绳端上下振动时，绳端相邻质点，使它也上下振动.这个质点又更远一些的质点……绳上的质点都起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动.振动相连的相互作用带动带动跟着振动二、横波和纵波定义标志性物理量实物波形横波质点的振动方向与波的传播方向相互的波(1)波峰：凸起的_______(2)波谷：凹下的_______纵波质点的振动方向与波的传播方向在___________的波(1)密部：质点分布的位置(2)疏部：质点分布的位置垂直同一直线上最高处最低处最密最疏三、机械波1.介质(1)定义：波借以的物质.(2)特点：组成介质的质点之间有，一个质点的振动会引起质点的振动.2.机械波机械振动在中传播，形成了机械波.3.机械波的特点(1)介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，它传播的只是这种运动形式.(2)波是传递的一种方式.(3)波可以传递.传播相互作用相邻介质振动能量信息1.判断下列说法的正误.(1)质点的振动位置不断转换即形成波.()(2)在绳波的形成和传播中，所有质点同时运动，同时停止运动.()(3)物体做机械振动，一定产生机械波.()(4)质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这样的波一定是横波.()即学即用××××2.绳波在某时刻的形状如图1所示，若O是波源，则此刻A点的振动方向_____，若O′是波源，则此刻A点的振动方向______.(填“向上”或“向下”)向上图1向下重点探究如图所示，手拿绳的一端，上下振动一次，使绳上形成一个凸起状态，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动.如果在绳子上某处做一红色标记，观察这一红色标记的运动.一、波的形成、传播及特点(1)红色标记有没有随波迁移？答案没有.红色标记只在竖直方向上下振动.导学探究(2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？答案不会.当手停止抖动后，波仍向右传播.1.机械波的形成与传播知识深化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(频率)：各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同.(3)步调：离波源越远，质点振动越滞后.(4)运动：各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移.各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同.(5)实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也可以传递能量和信息.例1(多选)如图2所示，沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点的距离相等，其中O为波源，设波源的振动周期为T，从波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时，经质点1开始振动，则下列说法中正确的是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.图中所画出的质点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处的时间总是比质点7通过相同的位置时落后D.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，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√图2√T4T4√解析从题图可知，质点9是图中距波源最远的点，尽管与波源起振方向相同，但起振时刻最晚，故A正确，B错误；质点7与质点8相比，质点7在质点8的前面，两质点的振动步调相差，故C正确；质点9比质点1晚2T开始起振，一旦质点9起振后，质点1、9的振动步调就完全一致，故D正确.T4针对训练下列说法正确的是A.有机械振动就一定有机械波B.有机械波就一定有机械振动C.振源一停止振动，波立即停止传播D.由于各质点都要参与振动，所以介质要随波发生迁移√波动过程中各质点的运动规律可用三句话来描述：(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.概括起来就是“带动、重复、落后”.总结提升二、横波和纵波如图所示，(1)图甲是绳波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？答案相互垂直.导学探究(2)图乙是声波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？答案在同一条直线上.横波与纵波的区别1.质点的振动方向与波的传播方向的关系不同：横波中，质点的振动方向与波的传播方向垂直；纵波中，质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上.2.传播介质不同：横波只能在固体介质中传播；纵波在固体、液体和气体中均能传播.3.特征不同：横波中交替、间隔出现波峰和波谷；纵波中交替、间隔出现密部和疏部.知识深化例2(2018·金华诊断)区分横波和纵波的依据是A.质点沿水平方向还是沿竖直方向振动B.波沿水平方向还是沿竖直方向传播C.质点的振动方向和波的传播方向是相互垂直，还是在一条直线上D.波传播距离的远近解析横波与纵波的分类标准是看质点的振动方向和波的传播方向的关系，若相互垂直，则为横波；若在一条直线上，则为纵波，故选项C正确.√三、振动与波的关系1.区别(1)研究对象不同——振动是单个质点在平衡位置附近的往复运动，是单个质点的“个体行为”；波动是振动在介质中的传播，是介质中彼此相连的大量质点将波源的振动传播的“群体行为”.(2)力的来源不同——产生振动的回复力，可以由作用在物体上的各种性质的力提供；而引起波动的力，则总是联系介质中各质点的弹力.(3)运动性质不同——振动是质点的变加速运动；而波动是匀速直线运动，传播距离与时间成正比.2.联系(1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动.(2)波动的性质、频率和振幅与振源相同.例3(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√√解析机械波的产生条件是有波源和介质.由于介质中的质点之间相互作用，一个质点的振动带动相邻质点的振动并由近及远传播而形成波，所以选项A、B正确；波的传播速度是波形由波源向外传播的速度；而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化，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，不会因波源停止振动而立即停止传播，选项D错误.四、由“带动法”确定质点的振动方向带动法原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点.方法：在质点P靠近波源一方附近的图象上另找一点P′，P′为先振动的质点，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动.如图3所示.图3例4如图4所示是一列向右传播的横波，请标出这列波中a、b、c、d、……、h质点这一时刻的速度方向.图4答案见解析图解析由波的形成特点可知，介质中先振动的质点将带动它后面的质点振动，后面质点的振动是前面质点振动的重复.比较沿波传播方向上相邻的两质点，可知后面质点的振动状态总是滞后于前面的质点.此题中质点c和g此时在最大位移处，速度为零，无速度方向可言.若以此时最大位移处的c点为参照点，由波的形成特点知d点的振动滞后于c点，要追随c点移动到最大位移处，所以速度方向向下，e、f依次跟上，速度方向都向下；b的振动比c超前，已从负的最大位移处回振，所以速度方向向上；a超前于b，已回到平衡位置，速度最大，方向也向上；同理以g为参照点，可知h点速度方向向上.各点速度方向如图所示.例5如图5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于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t＝0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：(1)t＝时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？T4T2图5答案见解析解析各质点在各时刻的运动情况，如图甲、乙、丙所示.由图甲可知，t＝时，质点8正在向上振动，质点12、16未振动.T2(2)t＝时，质点8、12、16的运动状态如何？3T4答案见解析解析由图乙可知，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.3T4(3)t＝T时，质点8、12、16的运动状态如何？答案见解析解析由图丙可知，t＝T时，质点8、12正在向下振动，质点16正在向上振动.[学科素养]例4、例5考查了质点振动方向的确定方法，根据波的形成特点，先振动的质点带动后面的质点振动.后面的质点的振动总是落后于前面质点，每一个质点都在自己的平衡位置附近振动，正确画出各时刻的波形图，可以使问题变得更形象直观.这是从物理学视角对基于事实构建的振动模型中各质点运动规律及相互关系的分析，体现了“科学思维”的学科素养.达标检测1.(波的形成和传播)以下对机械波的认识正确的是A.形成机械波一定要有波源和介质B.波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√解析波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，沿波的传播方向上，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，故B、C、D错误.12342.(横波和纵波)2018年7月21日，杭州市上城区、西湖区、滨江区交界处发生2.2级地震，不少市民反映有震感，地震产生的能量以波的形式向远处传播，称为地震波，对于地震波，下列说法中正确的是A.地震波是由机械振动引起的平面机械波B.只要波源停止振动，地震波的传播就会立即停止C.地震波既有横波，也有纵波，且纵波先到达地面D.地震波具有的能量，随着波的传播将越来越强√1234解析地震波有横波成分，也有纵波成分，纵波使地面发生上下振动，而横波使地面发生前后、左右晃动，且纵波先到达地面，所以地震波并非平面机械波，A错误，C正确；波源停止振动后，波要继续向前传播，不会立即停止，B错误；地震波具有的能量，随着波的传播将越来越弱，D错误.12343.(振动与波的关系)(多选)关于机械波和机械振动，下列说法中正确的是A.机械振动就是机械波，机械波就是机械振动B.有机械波，则一定有机械振动C.机械波就是质点在介质中的运动路径D.在波传播方向上各个质点都有相同的振动频率和振幅√1234解析机械振动在介质中传播，形成了机械波，A错；波的形成有两个条件，一是要有波源，二是要有介质，所以，有机械波一定有机械振动，B对；在波的形成和传播过程中，各质点不随波迁移，C错；离波源较远的质点依靠前面质点的带动，所以振动频率、振幅相同，D对.√4.(由“带动法”确定质点的振动方向)一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图6所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点说法正确的是A.质点B向右运动B.质点D和质点F的速度方向相同C.质点A和质点C的速度方向相同D.从此时算起，质点B比质点C先回到平衡位置√1234图6解析波传播时，离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动，并跟随着前面的质点振动，D跟随C向上运动，F跟随E向下运动，同理，A向下运动，C向上运动，由此可知选项B、C错误；由于此时B和C都向上运动，所以B