資源簡介

1　波的形成
[學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.理解波的形成過程，會判斷質(zhì)點的振動方向。(難點)2.知道橫波和縱波的概念，能夠區(qū)別橫波和縱波。3.知道機(jī)械波的產(chǎn)生條件和傳播特點(重點)。
一、波的形成及特點
如圖所示，手拿繩的一端，上下振動一次，使繩上形成一個凸起狀態(tài)，隨后形成一個凹落狀態(tài)，可以看到，這個凸起狀態(tài)和凹落狀態(tài)在繩上從一端向另一端移動。如果在繩子上某處做一紅色標(biāo)記，觀察這一紅色標(biāo)記的運動。
(1)紅色標(biāo)記有沒有隨波遷移？紅色標(biāo)記是怎樣運動的？
(2)當(dāng)手停止抖動后，繩上的波會立即停止嗎？
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1．波：________的傳播稱為波動，簡稱波。
2．波的形成(以繩波為例)
(1)一條繩子可以分成一個個小段，這些小段可以看作一個個________的質(zhì)點，這些質(zhì)點之間存在著____________的作用。
(2)當(dāng)手握繩端上下振動時，繩端________相鄰的質(zhì)點，使它也上下振動。這個質(zhì)點又帶動更遠(yuǎn)一些的質(zhì)點……繩子上的質(zhì)點都跟著振動起來，只是后面的質(zhì)點總比前面的質(zhì)點__________一些開始振動，繩端這種________________________就沿繩子傳了出去，整體上形成了凹凸相同的波形。
1．繩上各質(zhì)點開始振動的方向(起振方向)與振源起振的方向有什么關(guān)系？
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2．振源振動停止后，波還能繼續(xù)傳播嗎？
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波動過程中各質(zhì)點的運動特點
波動過程中各質(zhì)點的振動周期都與波源的振動周期相同，其運動特點為：
(1)先振動的質(zhì)點帶動后振動的質(zhì)點——“帶動”
(2)后振動的質(zhì)點重復(fù)前面質(zhì)點的振動——“重復(fù)”
(3)后振動的質(zhì)點的振動狀態(tài)滯后于先振動的質(zhì)點的振動狀態(tài)—“滯后”
例1　如圖所示是某繩波形成過程的示意圖。質(zhì)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(zhì)點依次上下振動，把振動從繩的左端傳到右端。已知t＝0時，質(zhì)點1開始向上運動，t＝時，1到達(dá)最上方，5開始向上運動。問：
(1)t＝時，質(zhì)點6、10、14的運動狀態(tài)(是否運動、運動方向)如何？
(2)畫出t＝時的波形，并說明質(zhì)點6、10、14的運動狀態(tài)。
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二、橫波和縱波
如圖所示：
(1)圖甲是繩波，其中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向是什么關(guān)系？
(2)圖乙是推拉彈簧產(chǎn)生的波，其中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向是什么關(guān)系？
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橫波和縱波的對比
　 名稱 項目 橫波 縱波
概念 在波動中，質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向相互垂直 在波動中，質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向在同一條直線上
介質(zhì) 只能在固體介質(zhì)中傳播 在固體、液體和氣體介質(zhì)中均能傳播
特征 在波動中交替、間隔出現(xiàn)波峰和波谷 在波動中交替、間隔出現(xiàn)密部和疏部
例2　關(guān)于橫波和縱波，下列說法正確的是(　　)
A．對于橫波，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向不一定垂直
B．振源上下振動形成的波為橫波
C．對于縱波，質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向有時相同，有時相反
D．形成縱波的質(zhì)點隨波一起遷移
三、機(jī)械波
1．介質(zhì)
(1)定義：波借以________的物質(zhì)。
(2)特點：組成介質(zhì)的質(zhì)點之間有________________，一個質(zhì)點的振動會引起________的振動。
2．機(jī)械波
機(jī)械振動在____________中傳播，形成了機(jī)械波。
3．機(jī)械波的特點
(1)介質(zhì)中有機(jī)械波傳播時，介質(zhì)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________。
1．機(jī)械波的特點
(1)機(jī)械波的傳播離不開介質(zhì)，沒有介質(zhì)就無法形成機(jī)械波。
(2)介質(zhì)中各質(zhì)點都在做受迫振動，所以各質(zhì)點振動的周期(頻率)均與波源的振動周期(頻率)相同。
(3)離波源越遠(yuǎn)，質(zhì)點振動越滯后，但每一個質(zhì)點的起振方向與波源起振方向相同。
(4)機(jī)械波向前傳播的是振動這種運動形式，各質(zhì)點只在各自的平衡位置附近振動，并不隨波遷移。
2．幾種常見的波
(1)繩波是橫波；
(2)空氣中產(chǎn)生的聲波是縱波；
(3)地震波中既有橫波，又有縱波；
(4)水波既不是橫波，也不是縱波，是一種比較復(fù)雜的機(jī)械波。
3．振動和波動的聯(lián)系
(1)振動是波動的原因，波動是振動的結(jié)果；有波動必然有振動，有振動不一定有波動。
(2)波動中各質(zhì)點振動的性質(zhì)、頻率和振幅與波源相同。
(1)物體做機(jī)械振動，一定產(chǎn)生機(jī)械波。(　　)
(2)機(jī)械波的傳播方向就是介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向。(　　)
(3)除振源外，機(jī)械波中各質(zhì)點都做受迫振動。(　　)
(4)機(jī)械波是介質(zhì)隨波遷移，也是振動能量的傳遞。(　　)
例3　(2022·江蘇昆山文峰高級中學(xué)高二階段練習(xí))關(guān)于機(jī)械振動和機(jī)械波，下列敘述正確的是(　　)
A．有機(jī)械振動必有機(jī)械波
B．有機(jī)械波必有機(jī)械振動
C．在波的傳播中，振動質(zhì)點隨波的傳播發(fā)生遷移
D．在波的傳播中，若振源停止振動，波的傳播會立即停止
針對訓(xùn)練　(2023·江蘇南通市高二階段練習(xí))以質(zhì)點P為波源的機(jī)械波在繩上傳到質(zhì)點Q時的波形如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．繩波傳播不需要介質(zhì)
B．P點的起振方向朝上
C．繩中質(zhì)點帶動右側(cè)相鄰的質(zhì)點振動
D．當(dāng)P點停止振動時，繩波立即消失
四、“帶動法”判斷質(zhì)點的振動方向
繩波在某時刻的形狀如圖所示，若O是波源，則此刻A點向什么方向運動？若O′是波源，則此刻A點向什么方向運動？
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拓展延伸　
某時刻一列波的形狀如圖所示。
此刻質(zhì)點a正在向上運動，試判斷此刻質(zhì)點b的運動方向。
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1．原理：先振動的質(zhì)點帶動鄰近的后振動的質(zhì)點。
2．方法：在質(zhì)點P靠近波源一方附近的圖像上另找一點P′，P′為先振動的質(zhì)點，若P′在P上方，則P向上運動，若P′在P下方，則P向下運動，如圖所示。
例4　一列橫波沿繩子向右傳播，某時刻繩子形成如圖所示的形狀，對此時繩上A、B、C、D、E、F六個質(zhì)點，下列說法正確的是(　　)
A．質(zhì)點B向右運動
B．質(zhì)點D和質(zhì)點F的速度方向相同
C．質(zhì)點A和質(zhì)點C的速度方向相同
D．從此時算起，質(zhì)點B比質(zhì)點C先回到平衡位置
1　波的形成
[學(xué)習(xí)目標(biāo)]　1.理解波的形成過程，會判斷質(zhì)點的振動方向。(難點)2.知道橫波和縱波的概念，能夠區(qū)別橫波和縱波。3.知道機(jī)械波的產(chǎn)生條件和傳播特點(重點)。
一、波的形成及特點
如圖所示，手拿繩的一端，上下振動一次，使繩上形成一個凸起狀態(tài)，隨后形成一個凹落狀態(tài)，可以看到，這個凸起狀態(tài)和凹落狀態(tài)在繩上從一端向另一端移動。如果在繩子上某處做一紅色標(biāo)記，觀察這一紅色標(biāo)記的運動。
(1)紅色標(biāo)記有沒有隨波遷移？紅色標(biāo)記是怎樣運動的？
(2)當(dāng)手停止抖動后，繩上的波會立即停止嗎？
答案　(1)沒有，紅色標(biāo)記只在豎直方向上下振動。
(2)不會，當(dāng)手停止抖動后，波仍向右傳播。
1．波：振動的傳播稱為波動，簡稱波。
2．波的形成(以繩波為例)
(1)一條繩子可以分成一個個小段，這些小段可以看作一個個相連的質(zhì)點，這些質(zhì)點之間存在著彈性力的作用。
(2)當(dāng)手握繩端上下振動時，繩端帶動相鄰的質(zhì)點，使它也上下振動。這個質(zhì)點又帶動更遠(yuǎn)一些的質(zhì)點……繩子上的質(zhì)點都跟著振動起來，只是后面的質(zhì)點總比前面的質(zhì)點遲一些開始振動，繩端這種上下振動的狀態(tài)就沿繩子傳了出去，整體上形成了凹凸相同的波形。
1．繩上各質(zhì)點開始振動的方向(起振方向)與振源起振的方向有什么關(guān)系？
答案　繩上各點的起振方向與振源起振方向相同。
2．振源振動停止后，波還能繼續(xù)傳播嗎？
答案　能夠繼續(xù)傳播。
波動過程中各質(zhì)點的運動特點
波動過程中各質(zhì)點的振動周期都與波源的振動周期相同，其運動特點為：
(1)先振動的質(zhì)點帶動后振動的質(zhì)點——“帶動”
(2)后振動的質(zhì)點重復(fù)前面質(zhì)點的振動——“重復(fù)”
(3)后振動的質(zhì)點的振動狀態(tài)滯后于先振動的質(zhì)點的振動狀態(tài)—“滯后”
例1　如圖所示是某繩波形成過程的示意圖。質(zhì)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(zhì)點依次上下振動，把振動從繩的左端傳到右端。已知t＝0時，質(zhì)點1開始向上運動，t＝時，1到達(dá)最上方，5開始向上運動。問：
(1)t＝時，質(zhì)點6、10、14的運動狀態(tài)(是否運動、運動方向)如何？
(2)畫出t＝時的波形，并說明質(zhì)點6、10、14的運動狀態(tài)。
答案　見解析
解析　(1)各質(zhì)點在t＝時的情況如圖甲所示：
由圖甲可知，t＝時，質(zhì)點6正在向上運動，質(zhì)點10、14未運動。
(2)t＝T時的波形如圖乙所示，質(zhì)點6正在向下運動，質(zhì)點10向上運動，質(zhì)點14未運動。
二、橫波和縱波
如圖所示：
(1)圖甲是繩波，其中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向是什么關(guān)系？
(2)圖乙是推拉彈簧產(chǎn)生的波，其中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向是什么關(guān)系？
答案　(1)相互垂直　(2)在同一條直線上
橫波和縱波的對比
名稱 項目 橫波 縱波
概念 在波動中，質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向相互垂直 在波動中，質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向在同一條直線上
介質(zhì) 只能在固體介質(zhì)中傳播 在固體、液體和氣體介質(zhì)中均能傳播
特征 在波動中交替、間隔出現(xiàn)波峰和波谷 在波動中交替、間隔出現(xiàn)密部和疏部
例2　關(guān)于橫波和縱波，下列說法正確的是(　　)
A．對于橫波，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向不一定垂直
B．振源上下振動形成的波為橫波
C．對于縱波，質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向有時相同，有時相反
D．形成縱波的質(zhì)點隨波一起遷移
答案　C
解析　橫波的特征就是質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直，A項錯誤；并非上下振動產(chǎn)生的波就是橫波，如上下振動且上下傳播的波是縱波，B項錯誤；縱波中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上，方向有時相同，有時相反，C項正確；無論是橫波還是縱波，傳播的是振動的形式，而質(zhì)點只在自己的平衡位置附近振動，并不隨波遷移，D項錯誤。
三、機(jī)械波
1．介質(zhì)
(1)定義：波借以傳播的物質(zhì)。
(2)特點：組成介質(zhì)的質(zhì)點之間有相互作用，一個質(zhì)點的振動會引起相鄰質(zhì)點的振動。
2．機(jī)械波
機(jī)械振動在介質(zhì)中傳播，形成了機(jī)械波。
3．機(jī)械波的特點
(1)介質(zhì)中有機(jī)械波傳播時，介質(zhì)本身并不隨波一起傳播，它傳播的只是振動這種運動形式。
(2)波是傳遞能量的一種方式。
(3)波可以傳遞信息。
1．機(jī)械波的特點
(1)機(jī)械波的傳播離不開介質(zhì)，沒有介質(zhì)就無法形成機(jī)械波。
(2)介質(zhì)中各質(zhì)點都在做受迫振動，所以各質(zhì)點振動的周期(頻率)均與波源的振動周期(頻率)相同。
(3)離波源越遠(yuǎn)，質(zhì)點振動越滯后，但每一個質(zhì)點的起振方向與波源起振方向相同。
(4)機(jī)械波向前傳播的是振動這種運動形式，各質(zhì)點只在各自的平衡位置附近振動，并不隨波遷移。
2．幾種常見的波
(1)繩波是橫波；
(2)空氣中產(chǎn)生的聲波是縱波；
(3)地震波中既有橫波，又有縱波；
(4)水波既不是橫波，也不是縱波，是一種比較復(fù)雜的機(jī)械波。
3．振動和波動的聯(lián)系
(1)振動是波動的原因，波動是振動的結(jié)果；有波動必然有振動，有振動不一定有波動。
(2)波動中各質(zhì)點振動的性質(zhì)、頻率和振幅與波源相同。
(1)物體做機(jī)械振動，一定產(chǎn)生機(jī)械波。(　×　)
(2)機(jī)械波的傳播方向就是介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向。(　×　)
(3)除振源外，機(jī)械波中各質(zhì)點都做受迫振動。(　√　)
(4)機(jī)械波是介質(zhì)隨波遷移，也是振動能量的傳遞。(　×　)
例3　(2022·江蘇昆山文峰高級中學(xué)高二階段練習(xí))關(guān)于機(jī)械振動和機(jī)械波，下列敘述正確的是(　　)
A．有機(jī)械振動必有機(jī)械波
B．有機(jī)械波必有機(jī)械振動
C．在波的傳播中，振動質(zhì)點隨波的傳播發(fā)生遷移
D．在波的傳播中，若振源停止振動，波的傳播會立即停止
答案　B
解析　機(jī)械波的產(chǎn)生條件是機(jī)械振動在介質(zhì)中的傳播，所以沒有機(jī)械振動就沒有機(jī)械波，有機(jī)械波必有機(jī)械振動，但是有機(jī)械振動不一定有機(jī)械波，故A錯誤，B正確；在機(jī)械波形成的過程中，介質(zhì)中各質(zhì)點只在各自的平衡位置附近振動，并不隨波一起遷移，傳播的是振動形式和能量，故C錯誤；當(dāng)波源停止振動，波的傳播方向上波形會繼續(xù)向前傳播，波的傳播不會立即停止，故D錯誤。
針對訓(xùn)練　(2023·江蘇南通市高二階段練習(xí))以質(zhì)點P為波源的機(jī)械波在繩上傳到質(zhì)點Q時的波形如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．繩波傳播不需要介質(zhì)
B．P點的起振方向朝上
C．繩中質(zhì)點帶動右側(cè)相鄰的質(zhì)點振動
D．當(dāng)P點停止振動時，繩波立即消失
答案　B
解析　繩波是機(jī)械波，機(jī)械波的傳播需要介質(zhì)，故A錯誤；Q點的起振方向朝上，P點的起振方向也朝上，故B正確；由于波向左傳播，繩中質(zhì)點帶動左側(cè)相鄰的質(zhì)點振動，故C錯誤；振源停止振動，在介質(zhì)中傳播的振動不會立即停止，故D錯誤。
四、“帶動法”判斷質(zhì)點的振動方向
繩波在某時刻的形狀如圖所示，若O是波源，則此刻A點向什么方向運動？若O′是波源，則此刻A點向什么方向運動？
答案　若O點為波源，A點左側(cè)的質(zhì)點將帶動A向上振動；若O′是波源，A點右側(cè)的質(zhì)點將帶動A點向下振動。
拓展延伸　某時刻一列波的形狀如圖所示。
此刻質(zhì)點a正在向上運動，試判斷此刻質(zhì)點b的運動方向。
答案　由于此刻質(zhì)點a在前一個質(zhì)點的帶動下正在向上運動。可知波源在質(zhì)點a的左側(cè)，因此該列波由左向右傳播，質(zhì)點b在左側(cè)質(zhì)點的帶動下將向下運動。
1．原理：先振動的質(zhì)點帶動鄰近的后振動的質(zhì)點。
2．方法：在質(zhì)點P靠近波源一方附近的圖像上另找一點P′，P′為先振動的質(zhì)點，若P′在P上方，則P向上運動，若P′在P下方，則P向下運動，如圖所示。
例4　一列橫波沿繩子向右傳播，某時刻繩子形成如圖所示的形狀，對此時繩上A、B、C、D、E、F六個質(zhì)點，下列說法正確的是(　　)
A．質(zhì)點B向右運動
B．質(zhì)點D和質(zhì)點F的速度方向相同
C．質(zhì)點A和質(zhì)點C的速度方向相同
D．從此時算起，質(zhì)點B比質(zhì)點C先回到平衡位置
答案　D
解析　波傳播時，離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點的振動落后于離波源近的質(zhì)點的振動，并跟隨著近的質(zhì)點振動，D跟隨C向上運動，F(xiàn)跟隨E向下運動，同理可知A向下運動，由此可知選項B、C錯誤；介質(zhì)中的質(zhì)點不隨波遷移，由于此時B和C都向上運動，所以B比C先到達(dá)最大位移處，并先回到平衡位置，選項A錯誤，D正確。

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