《高二物理课件 12.1 《波的形成和传播 》（人教选修3-4）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理课件 12.1 《波的形成和传播 》（人教选修3-4）（59页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、波的形成及特点一、波的形成及特点1.1.机械波的形成机械波的形成2.2.波的特点波的特点(1)(1)振幅振幅: :像绳波这种一维像绳波这种一维( (只在某个方向上传播只在某个方向上传播) )机械波机械波, ,若不若不计能量损失计能量损失, ,各质点的振幅相同各质点的振幅相同. .(2)(2)周期周期: :各质点振动的周期均与波源的振动周期相同各质点振动的周期均与波源的振动周期相同. .(3)(3)步调步调: :离波源越远离波源越远, ,质点振动越滞后质点振动越滞后. .(4)(4)立场立场: :各质点只在各自的平衡位置振动各质点只在各自的平衡位置振动, ,并不随波迁移并不随波迁移. .(5
2、)(5)机械波向前传播的是振动这种运动形式机械波向前传播的是振动这种运动形式, ,同时也传递能量同时也传递能量和信息和信息. . (1) (1)波源和介质是形成机械波的必需条件，二者波源和介质是形成机械波的必需条件，二者缺一不可缺一不可. .有振动不一定有机械波，有机械波一定有振动有振动不一定有机械波，有机械波一定有振动. .(2)(2)机械波在介质中传播时，介质中的各点不随波向前迁移，机械波在介质中传播时，介质中的各点不随波向前迁移，只在各自平衡位置附近做往复振动只在各自平衡位置附近做往复振动. .【典例典例1 1】如图所示如图所示, ,是某绳波形成过程的示意图是某绳波形成过程的示意图. .
3、质点质点1 1在外在外力作用下沿垂直直线方向做简谐运动力作用下沿垂直直线方向做简谐运动, ,带动带动2 2、3 3、44各个质各个质点依次上下振动点依次上下振动, ,把振动从绳的左端传到右端把振动从绳的左端传到右端. .已知已知t=0t=0时时, ,质质点点1 1开始向上运动开始向上运动,t= ,t= 时时,1,1到达最上方到达最上方,5,5开始向上运动开始向上运动. .问问: :(1)t= (1)t= 时时, ,质点质点8 8、1212、1616的运动状态的运动状态( (是否运动、运动方向是否运动、运动方向) )如何如何? ?(2)t= (2)t= 时时, ,质点质点8 8、1212、161
4、6的运动状态如何的运动状态如何? ? 【解题指导解题指导】(1)(1)波的形成和传播过程中，前一质点带波的形成和传播过程中，前一质点带动后一质点振动，后一质点重复前一质点的振动规律动后一质点振动，后一质点重复前一质点的振动规律.(2).(2)各各质点的振动规律相同，只是振动的先后不同质点的振动规律相同，只是振动的先后不同. .【标准解答标准解答】各质点在各时刻的情况各质点在各时刻的情况. .如图所示如图所示. .(1)(1)由甲图可知由甲图可知,t= ,t= 时时, ,质点质点8 8未达到波峰未达到波峰, ,正在向上振动正在向上振动, ,质质点点1212、1616未振动未振动. .(2)(2)
5、由乙图可知由乙图可知,t= ,t= 时时, ,质点质点8 8正在向下振动正在向下振动, ,质点质点1212向上振向上振动动, ,质点质点1616未振动未振动. .【规律方法规律方法】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同, ,其运动特点可用三句话来描述其运动特点可用三句话来描述, ,即先振动的质点带动后振即先振动的质点带动后振动的质点动的质点; ;后振动的质点重复前面质点的振动后振动的质点重复前面质点的振动; ;后面振动质点后面振动质点的振动状态落后于先振动的质
6、点的振动状态落后于先振动的质点. .概括起来就是概括起来就是“带动、重复、带动、重复、落后落后”. . 二、横波和纵波的区别二、横波和纵波的区别 (1) (1)绳波和声波分别是典型的横波和纵波，水波绳波和声波分别是典型的横波和纵波，水波是比较复杂的机械波，不是横波是比较复杂的机械波，不是横波. .(2)(2)在纵波中各质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上，在纵波中各质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上，而不是方向相同而不是方向相同. .【典例典例2 2】下列关于横波、纵波的说法正确的是下列关于横波、纵波的说法正确的是( )( )A.A.凸凹相间的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低
7、凸凹相间的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷处叫波谷B.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.C.纵波的波形是疏密相间的，质点分布最密的部分叫密部，纵波的波形是疏密相间的，质点分布最密的部分叫密部，分布最疏的地方叫疏部分布最疏的地方叫疏部D.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 【解题指导解题指导】(1)(1)明确横波和纵波各自的特点；明确横波和纵波各自的特点；(2)(2)深刻理解质点振动方向与波的传播方向的关系深刻理解质点振动方向与波的传播方向的
8、关系. .在横波中在横波中二者二者“相互垂直相互垂直”的含义，在纵波中二者的含义，在纵波中二者“在同一直线上在同一直线上”的含义的含义. .【标准解答标准解答】选选A A、C C、D.D.横波具有波峰和波谷，横波具有波峰和波谷，A A正确；振动正确；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，方向在同一直线上的波为纵波，B B错误，错误，D D正确；纵波有疏部正确；纵波有疏部和密部，和密部，C C正确；故选项正确；故选项A A、C C、D D正确正确. .三、振动和波动的比较三、振动和波动的比较 (1)
9、 (1)振动是波的起因，波是振动的传播；振动是波的起因，波是振动的传播；(2)(2)振动是单个质点在其平衡位置附近做往复运动的振动是单个质点在其平衡位置附近做往复运动的“个体行个体行为为”；波动则是大量彼此相连的质点将波源的振动在空间传；波动则是大量彼此相连的质点将波源的振动在空间传播的播的“群体行为群体行为”. .【典例典例3 3】关于振动和波的关系，下列说法中正确的是关于振动和波的关系，下列说法中正确的是( )( )A.A.振动是波的成因，波是振动的传播振动是波的成因，波是振动的传播B.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振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来
10、呈现的运动现象呈现的运动现象C.C.波的传播速度就是质点振动的速度波的传播速度就是质点振动的速度D.D.波源停止振动时，波立即停止传播波源停止振动时，波立即停止传播 【解题指导解题指导】(1)(1)明确波动和振动的区别和联系；明确波动和振动的区别和联系；(2)(2)利用振动和波动的特点进行分析利用振动和波动的特点进行分析. .【标准解答标准解答】选选A A、B.B.机械波的产生条件是有波源和介质，由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 A、B B正确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，
11、在均匀正确；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，选项周期性地发生变化，选项C C错误；介质中一旦形成了波，介质错误；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，选项以波将继续传播，选项D D错误错误. .【典例典例】科学探测表明，月球表面无大气层，也没有水，更科学
12、探测表明，月球表面无大气层，也没有水，更没有任何生命存在的痕迹没有任何生命存在的痕迹. .在月球上，两宇航员面对面讲话也在月球上，两宇航员面对面讲话也无法听到，这是因为无法听到，这是因为( )( )A.A.月球太冷，声音传播太慢月球太冷，声音传播太慢B.B.月球上没有空气，声音无法传播月球上没有空气，声音无法传播C.C.宇航员不适应月球，声音太轻宇航员不适应月球，声音太轻D.D.月球上太嘈杂，声音听不清楚月球上太嘈杂，声音听不清楚【解题指导解题指导】(1)(1)知道机械波的形成条件是波源的振动和介质，知道机械波的形成条件是波源的振动和介质，二者缺一不可二者缺一不可. .(2)(2)应明确声音是
13、机械波应明确声音是机械波. .【标准解答标准解答】选选B.B.两宇航员面对面讲话却无法听到，说明声两宇航员面对面讲话却无法听到，说明声波有振源却传播不出去，即缺乏声波传播的另一条件介质，波有振源却传播不出去，即缺乏声波传播的另一条件介质，故故B B选项正确选项正确. . 一、选择题一、选择题1.1.机械波传播的是机械波传播的是( )( )A.A.介质中的质点介质中的质点 B.B.质点的运动形式质点的运动形式C.C.能量能量 D.D.信息信息【解析解析】选选B B、C C、D.D.机械波是振动在介质中向外传播，质点机械波是振动在介质中向外传播，质点不随波的传播而迁移，只是向外传播信息和能量，故选
14、项不随波的传播而迁移，只是向外传播信息和能量，故选项B B、C C、D D正确正确. .2.2.关于振动和波的关系，下列说法正确的是关于振动和波的关系，下列说法正确的是( )( )A.A.如果波源停止振动，在介质中传播的波也立即停止如果波源停止振动，在介质中传播的波也立即停止B.B.发声体在振动时，一定会产生声波发声体在振动时，一定会产生声波C.C.波动的过程是介质质点由近及远的传播过程波动的过程是介质质点由近及远的传播过程D.D.波动的过程是质点的振动形式及能量由近及远的传播过程波动的过程是质点的振动形式及能量由近及远的传播过程【解析解析】选选D.D.波源停止振动，介质中的质点仍然在振动，所
15、波源停止振动，介质中的质点仍然在振动，所以波仍继续传播，选项以波仍继续传播，选项A A错误；产生波的条件必须有介质，选错误；产生波的条件必须有介质，选项项B B错误；在振动过程中质点不随波的传播而迁移，只是向外错误；在振动过程中质点不随波的传播而迁移，只是向外传播信息和能量，选项传播信息和能量，选项C C错误，选项错误，选项D D正确正确. .3.3.如图是一列沿着绳向右传播的绳波波形，此时波刚传到如图是一列沿着绳向右传播的绳波波形，此时波刚传到B B点，点，由图可判断波源由图可判断波源A A点开始的振动方向是点开始的振动方向是( )( )A.A.向左向左 B.B.向右向右 C.C.向下向下
16、D.D.向上向上【解析解析】选选D.D.由于波刚刚传到由于波刚刚传到B B点，所以点，所以B B点此时的振动方向点此时的振动方向就是波源的起振方向，由图根据波的传播与质点振动的关系就是波源的起振方向，由图根据波的传播与质点振动的关系可以知道，可以知道，B B质点此时正向上振动，所以波源质点此时正向上振动，所以波源A A质点刚开始的质点刚开始的振动方向向上，选项振动方向向上，选项D D正确正确. .4.(20114.(2011龙岩高二检测龙岩高二检测) )下列关于横波与纵波的说法中下列关于横波与纵波的说法中, ,正确正确的是的是( )( )A.A.声波一定是纵波声波一定是纵波B.B.水波一定是横
17、波水波一定是横波C.C.地震波既有横波地震波既有横波, ,也有纵波也有纵波D.D.纵波中的质点要随波迁移纵波中的质点要随波迁移, ,横波中的质点不随波迁移横波中的质点不随波迁移【解析解析】选选C.C.声波可以在空气中传播声波可以在空气中传播, ,也可以在液体和固体中也可以在液体和固体中传播传播, ,空气中的声波一定是纵波空气中的声波一定是纵波, ,而液体、固体中的声波既可而液体、固体中的声波既可能是纵波能是纵波, ,也可能是横波也可能是横波, ,故故A A错错; ;水波既不是横波水波既不是横波, ,也不是纵波也不是纵波, ,它的运动形式比较复杂它的运动形式比较复杂, ,故故B B错错; ;地震
18、波既有横波地震波既有横波, ,也有纵波也有纵波, ,故故发生地震时发生地震时, ,地面既有上下振动地面既有上下振动, ,也有左右振动也有左右振动,C,C正确正确; ;无论是无论是横波横波, ,还是纵波还是纵波, ,介质中的质点都不随波发生迁移介质中的质点都不随波发生迁移, ,故故D D错错. .5.5.在平静的湖面上漂着一块小木条，现向湖中央扔一石子，在平静的湖面上漂着一块小木条，现向湖中央扔一石子，圆形波纹一圈圈的向外传播，当波传播到小木条处时，小木圆形波纹一圈圈的向外传播，当波传播到小木条处时，小木条将条将( )( )A.A.随波纹漂向湖岸随波纹漂向湖岸 B.B.不动不动C.C.向波源处漂
19、动向波源处漂动 D.D.在原来位置上下振动在原来位置上下振动【解析解析】选选D.D.介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，介质质点只在自己的平衡位置附近振动，向外传播起传播，介质质点只在自己的平衡位置附近振动，向外传播的只是振动形式和能量，生活中的水面上的一些漂浮物会沿的只是振动形式和能量，生活中的水面上的一些漂浮物会沿波向外移动，是因为外界另外一些因素的干扰，如风的吹动波向外移动，是因为外界另外一些因素的干扰，如风的吹动等，故等，故D D正确正确. .6.6.一列机械波由波源向周围传播开去，则一列机械波由波源向周围传播开去，则( )( )A.
20、A.介质中各质点由近及远地传播开去介质中各质点由近及远地传播开去B.B.波源的振动形式由近及远地传播开去波源的振动形式由近及远地传播开去C.C.介质中各质点只是振动而没有迁移介质中各质点只是振动而没有迁移D.D.介质中各质点振动的能量由近及远地传播开去介质中各质点振动的能量由近及远地传播开去【解析解析】选选B B、C C、D.D.机械波向外传播，传播出去的是振动的机械波向外传播，传播出去的是振动的形式、携带出去的是能量和信息，质点不随波的传播而迁移，形式、携带出去的是能量和信息，质点不随波的传播而迁移，故选项故选项B B、C C、D D正确正确. .7.7.在敲响古刹里的大钟时在敲响古刹里的大
21、钟时, ,有的同学发现有的同学发现, ,停止对大钟的撞击停止对大钟的撞击后后, ,大钟仍大钟仍“余音未绝余音未绝”, ,分析其原因是分析其原因是( )( )A.A.大钟的回声大钟的回声B.B.大钟在继续振动大钟在继续振动C.C.人的听觉发生人的听觉发生“暂留暂留”的缘故的缘故D.D.大钟虽停止振动大钟虽停止振动, ,但空气仍在振动但空气仍在振动【解析解析】选选B.B.停止对大钟的撞击后停止对大钟的撞击后, ,大钟的振动不会立即停止大钟的振动不会立即停止, ,振动的能量不会凭空消失振动的能量不会凭空消失, ,它会再振动一段时间然后因为阻尼它会再振动一段时间然后因为阻尼而停止而停止, ,因此还会在
22、空气中形成声波因此还会在空气中形成声波, ,这就是余音未绝的原因这就是余音未绝的原因, ,所以选项所以选项B B正确正确. .8.8.一列横波在某时刻的波形图象如图所示，此时质点一列横波在某时刻的波形图象如图所示，此时质点F F的运动的运动方向向下，则下列说法正确的是方向向下，则下列说法正确的是( )( )A.A.波水平向右传播波水平向右传播B.B.质点质点H H与质点与质点F F的运动方向相同的运动方向相同C.C.质点质点C C比质点比质点B B先回到平衡位置先回到平衡位置D.D.此时刻质点此时刻质点C C的加速度为零的加速度为零【解析解析】选选C.C.由于质点由于质点F F要追随和它邻近的
23、并且离波源稍近的要追随和它邻近的并且离波源稍近的质点运动，又知道质点质点运动，又知道质点F F的运动方向是向下的，则与它邻近的的运动方向是向下的，则与它邻近的离波源稍近的质点的位置应在它的下方，对照图象可以判定离波源稍近的质点的位置应在它的下方，对照图象可以判定出波源在质点出波源在质点F F的右方，故波是向左传播的，所以选项的右方，故波是向左传播的，所以选项A A是错是错误的误的. .与质点与质点H H邻近的并且离波源稍近的质点邻近的并且离波源稍近的质点I I的位置在质点的位置在质点H H的上方，则质点的上方，则质点H H的运动方向是向上的，所以选项的运动方向是向上的，所以选项B B也是错误也
24、是错误的的. .用同样的方法可以判断出质点用同样的方法可以判断出质点C C要向下运动直接回到平衡要向下运动直接回到平衡位置，而质点位置，而质点B B则先向上运动到达最大位移处后再返回平衡位则先向上运动到达最大位移处后再返回平衡位置，这样质点置，这样质点C C要比质点要比质点B B先回到平衡位置，故选项先回到平衡位置，故选项C C是正确的是正确的. .质点质点C C此时处在最大位移处，其加速度最大，所以选项此时处在最大位移处，其加速度最大，所以选项D D是错是错误的误的. . 二、非选择题二、非选择题9.20119.2011年年3 3月月1111日日, ,日本福岛发生了里氏日本福岛发生了里氏9.
25、09.0级大地震，已知地级大地震，已知地震中的纵波和横波在地表附近的传播速度分别是震中的纵波和横波在地表附近的传播速度分别是9.1 km/s9.1 km/s和和3.7 km/s3.7 km/s，在某地的观测站中，记录了纵波和横波到达该地，在某地的观测站中，记录了纵波和横波到达该地的时间差为的时间差为5.4 s.5.4 s.(1)(1)求这个观测站距震中的距离求这个观测站距震中的距离. .(2)(2)观测站首先观察到的是上下振动还是左右摇晃？观测站首先观察到的是上下振动还是左右摇晃？【解析解析】根据纵、横波传到观测站的时间差，根据纵、横波传到观测站的时间差， =5.4 s,=5.4 s,求出求出
26、s=33.67 km,s=33.67 km,先传到的是纵波，所以是左右晃动先传到的是纵波，所以是左右晃动. .答案：答案：(1)33.67 km(1)33.67 km(2)(2)先传到的是纵波，所以是左右摇晃先传到的是纵波，所以是左右摇晃10.10.图图a a中有一条均匀的绳中有一条均匀的绳,1,1、2 2、3 3、4 4、是绳上一系列等间是绳上一系列等间隔的点隔的点. .现有一列简谐横波沿此绳传播现有一列简谐横波沿此绳传播. .某时刻某时刻, ,绳上绳上9 9、1010、1111、1212四点的位置和运动方向如图四点的位置和运动方向如图b b所示所示( (其他点的运动情况其他点的运动情况未画
27、出未画出),),其中点其中点1212的位移为零的位移为零, ,向上运动向上运动, ,点点9 9的位移达到最大的位移达到最大值值. .试在图试在图c c中画出再经过中画出再经过 周期时点周期时点3 3、4 4、5 5、6 6的位置和速的位置和速度方向度方向, ,其他点不必画其他点不必画.(.(图图c c的横、纵坐标与图的横、纵坐标与图a a、b b完全相同完全相同) )【解析解析】如图所示如图所示. .根据横波的形成原理根据横波的形成原理, ,由题中给出由题中给出9 9、1010、1111、1212四点的位置四点的位置和运动方向和运动方向, ,可画出其他各点此时的运动方向可画出其他各点此时的运动
28、方向, ,即可找到再过即可找到再过 T T各个质点的位置和运动方向各个质点的位置和运动方向, ,如图中虚线所示如图中虚线所示. . 【方法技巧方法技巧】质点振动方向的判定方法质点振动方向的判定方法在波的传播过程中在波的传播过程中, ,判定质点振动方向的方法有很多判定质点振动方向的方法有很多, ,但深刻但深刻理解波的产生和传播过程是解决此类问题的关键理解波的产生和传播过程是解决此类问题的关键, ,具体要点是具体要点是: :1.1.形成机械波的各质点都做受迫振动形成机械波的各质点都做受迫振动, ,必须受到周围质点对它必须受到周围质点对它的作用的作用, ,必具有相同的振动频率必具有相同的振动频率振源
29、振动频率振源振动频率. .2.2.振源的振动使其周围质点依次振动振源的振动使其周围质点依次振动, ,之所以能依次振动下去之所以能依次振动下去, ,就依靠了相邻质点间的相互作用力就依靠了相邻质点间的相互作用力; ;沿波的传播方向沿波的传播方向, ,后一质后一质点的振动必滞后于前一质点的振动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质点只在平衡位置附近振动动, ,并不随波迁移并不随波迁移. .明确波的形成条件及传播特点是解答波动明确波的形成条件及传播特点是解答波动问题的基础问题的基础. .3.3.要确定波的传播过程中某质点的振动方向要确定波的传播过程中某质点的振动方向, ,关键是理解清楚关键是理解清楚波的形成原因波的形成原因, ,掌握波的传播过程掌握波的传播过程. .从波的形成原因入手从波的形成原因入手, ,利用利用“带动看齐带动看齐”法是判断质点振动方向的有效方法之一法是判断质点振动方向的有效方法之一. .同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
