高中物理人教版 (2019)選擇性必修第一冊(cè)1 波的形成學(xué)案設(shè)計(jì)-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

知識(shí)點(diǎn)一波的形成
1．波：振動(dòng)的傳播稱(chēng)為波動(dòng)，簡(jiǎn)稱(chēng)波。
2．波的形成(以繩波為例)
(1)設(shè)想將繩分成許多小段，每一段都可以看成質(zhì)點(diǎn)。
(2)相鄰質(zhì)點(diǎn)間有相互作用，當(dāng)振源質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)，會(huì)帶動(dòng)相鄰質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)。這一質(zhì)點(diǎn)又會(huì)帶動(dòng)下一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)。
(3)后面質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)重復(fù)前面質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。
(4)后面質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)滯后前面質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，同一時(shí)刻，各質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移是不同的，從而形成凹凸相間的波形。
1：思考辨析(正確的打√，錯(cuò)誤的打×)
(1)在波的形成過(guò)程中，各質(zhì)點(diǎn)平衡位置不斷移動(dòng)。(×)
(2)在繩波的形成和傳播中，所有質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是近似的勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。(×)
(3)如果波源停止振動(dòng)，介質(zhì)中的波也會(huì)立即停止。(×)
知識(shí)點(diǎn)二橫波和縱波
1．橫波與縱波的比較
2．聲波
聲波是縱波，聲波不僅能在空氣中傳播，也能在固體、液體中傳播。
橫波和縱波的分類(lèi)依據(jù)是什么？
提示：波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的關(guān)系。
2：思考辨析(正確的打√，錯(cuò)誤的打×)
(1)橫波中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直。(√)
(2)在水平方向傳播的波是橫波，在豎直方向傳播的波是縱波。(×)
(3)橫波在固體、液體、氣體中都能傳播，縱波只能在氣體中傳播。(×)
知識(shí)點(diǎn)三機(jī)械波
1．介質(zhì)：波借以傳播的物質(zhì)，如繩、彈簧、水、空氣等。
2．機(jī)械波的形成：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播，形成機(jī)械波。
3．特點(diǎn)
(1)介質(zhì)中有機(jī)械波傳播時(shí)，介質(zhì)本身并不隨波一起傳播，因此說(shuō)它傳播的只是振動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)形式。
(2)介質(zhì)中本來(lái)靜止的質(zhì)點(diǎn)，隨著波的傳來(lái)而發(fā)生振動(dòng)，可見(jiàn)波是傳遞能量的一種方式。
(3)我們能用語(yǔ)言進(jìn)行交流，說(shuō)明波可以傳遞信息。
3：思考辨析(正確的打√，錯(cuò)誤的打×)
(1)振源做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)形成的波中，各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況完全相同。(×)
(2)機(jī)械波向右傳播時(shí)，右方的質(zhì)點(diǎn)比左方的質(zhì)點(diǎn)早一些振動(dòng)。(×)
(3)機(jī)械波的傳播過(guò)程也是能量的傳遞過(guò)程。(√)

藝術(shù)體操也叫韻律體操，是一種藝術(shù)性很強(qiáng)的女子競(jìng)賽體操項(xiàng)目。19世紀(jì)末20世紀(jì)初起源于歐洲。藝術(shù)體操表演項(xiàng)目有很多，絲帶舞表演就是其中之一，如圖所示是一幅絲帶舞的表演圖。
絲帶舞
(1)絲帶上的各點(diǎn)有沒(méi)有隨波遷移？
(2)運(yùn)動(dòng)員的手停止抖動(dòng)后，絲帶上的波會(huì)立即停止嗎？
提示：(1)沒(méi)有 (2)不會(huì)
考點(diǎn)1 波的形成和傳播
1．機(jī)械波的形成
2．波的特點(diǎn)
(1)機(jī)械波傳播的是振動(dòng)形式、能量和信息，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)本身并不隨波傳播而遷移，而是在各自的平衡位置附近振動(dòng)。
(2)由于波的形成實(shí)際上是從波源開(kāi)始依次帶動(dòng)介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)參與振動(dòng)，所以各個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在做受迫振動(dòng)，因此各個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期(頻率)與波源的周期(頻率)相同。
(3)在不考慮能量損失時(shí)，各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅相同，各質(zhì)點(diǎn)的起振方向都與波源開(kāi)始振動(dòng)的方向相同。
(4)機(jī)械波傳播的是波源的信息
我們用語(yǔ)言進(jìn)行交流，是利用聲波傳遞信息。
(5)機(jī)械波是一種“集體運(yùn)動(dòng)”
波的形成離不開(kāi)介質(zhì)中大量質(zhì)點(diǎn)的集體振動(dòng)，個(gè)別質(zhì)點(diǎn)形不成波。
(1)波源和介質(zhì)是形成機(jī)械波的必需條件，二者缺一不可。有振動(dòng)不一定有機(jī)械波，有機(jī)械波一定有振動(dòng)。
(2)機(jī)械波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)中的各點(diǎn)不隨波向前遷移，只在各自平衡位置附近做往復(fù)振動(dòng)。
【典例1】如圖所示是某繩波形成過(guò)程的示意圖，質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下沿垂直直線(xiàn)方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)其余質(zhì)點(diǎn)依次上下振動(dòng)，把振動(dòng)從繩的左端傳到右端。已知t＝0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)1開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，t＝eq \f(T,4)時(shí)，1到達(dá)最上方，5開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)。問(wèn)：
(1)t＝eq \f(T,2)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)8、12、16的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(是否運(yùn)動(dòng)、運(yùn)動(dòng)方向)如何？
(2)t＝eq \f(3T,4)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)8、12、16的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何？
思路點(diǎn)撥：解答此題要注意以下三點(diǎn)：
(1)波在傳播過(guò)程中前一質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)。
(2)各質(zhì)點(diǎn)的起振方向都與波源相同。
(3)各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率都與波源的頻率相同。
[解析] 各質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的情況，如圖所示。
甲
乙
(1)由甲圖可知，t＝eq \f(T,2)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)8未到達(dá)波峰，正在向上振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)12、16未振動(dòng)。(2)由乙圖可知，t＝eq \f(3T,4)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)8正在向下振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)12向上振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)16未振動(dòng)。
[答案] 見(jiàn)解析
機(jī)械波的形成和傳播特點(diǎn)
(1)機(jī)械波的形成過(guò)程及特點(diǎn)可以概括為“帶動(dòng)、重復(fù)、落后”，即前一質(zhì)點(diǎn)“帶動(dòng)”后一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，后一質(zhì)點(diǎn)“重復(fù)”前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)形式，并且后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)“落后”于前一質(zhì)點(diǎn)。
(2)就整個(gè)物體來(lái)說(shuō)，呈現(xiàn)的現(xiàn)象是波動(dòng)，而就構(gòu)成物體的單個(gè)質(zhì)點(diǎn)來(lái)說(shuō)，所呈現(xiàn)的現(xiàn)象是振動(dòng)。
(3)要畫(huà)另一時(shí)刻的波形圖，應(yīng)先確定特殊點(diǎn)的位置，即此時(shí)刻在平衡位置或最大位移處的點(diǎn)，如波源1和質(zhì)點(diǎn)5、9、13這些點(diǎn)的位置確定后，其他點(diǎn)可順勢(shì)找出。
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
1．如圖所示，水平放置的彈性長(zhǎng)繩上有一系列均勻分布的質(zhì)點(diǎn)1、2、3…使質(zhì)點(diǎn)1沿豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)將沿繩向右傳播，從質(zhì)點(diǎn)1經(jīng)過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，當(dāng)振動(dòng)傳播到質(zhì)點(diǎn)13時(shí)，質(zhì)點(diǎn)1恰好完成一次全振動(dòng)。此時(shí)質(zhì)點(diǎn)10的加速度( )
A．為零B．小于質(zhì)點(diǎn)1的加速度
C．方向向上D．方向向下
D [根據(jù)題意，當(dāng)振動(dòng)傳播到質(zhì)點(diǎn)13時(shí)，質(zhì)點(diǎn)1恰好完成一次全振動(dòng)；故此時(shí)質(zhì)點(diǎn)1～13間波形為一個(gè)完整的正弦波形，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)10處于正向最大位移處，回復(fù)力最大，方向指向平衡位置，即向下；根據(jù)牛頓第二定律，可知加速度最大，且方向也指向平衡位置，即向下，故選D。]
考點(diǎn)2 橫波和縱波
1．橫波和縱波的比較
特別提醒：在現(xiàn)實(shí)生活中，繩上波為橫波，聲波為縱波，有些機(jī)械波既有橫波，也有縱波。例如：地震波既有橫波成分，又有縱波成分。
2．振動(dòng)與波動(dòng)的聯(lián)系和區(qū)別
【典例2】一列橫波沿一條長(zhǎng)繩傳播，當(dāng)波源突然停止振動(dòng)時(shí)( )
A．所有質(zhì)點(diǎn)都立即停止運(yùn)動(dòng)
B．已經(jīng)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)繼續(xù)振動(dòng)，尚未振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)不會(huì)振動(dòng)
C．離波源近的質(zhì)點(diǎn)先停止振動(dòng)，然后才是遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)停止振動(dòng)
D．離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)先停止振動(dòng)，然后才是近的質(zhì)點(diǎn)停止振動(dòng)
C [當(dāng)波源突然停止振動(dòng)時(shí)，由于波是質(zhì)點(diǎn)間相互帶動(dòng)，并且重復(fù)，同時(shí)后一個(gè)質(zhì)點(diǎn)比前一個(gè)質(zhì)點(diǎn)滯后，所以離波源近的質(zhì)點(diǎn)先停止振動(dòng)，然后才是遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)停止振動(dòng)；波的形式仍在質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)下傳播。最終所有質(zhì)點(diǎn)將會(huì)停止振動(dòng)，但靠近波源先停止，遠(yuǎn)離波源后停止振動(dòng)，故A、D錯(cuò)誤，C正確。已經(jīng)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)繼續(xù)振動(dòng)，尚未振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，將在波的形式傳播后，停止振動(dòng)，故B錯(cuò)誤。]
波動(dòng)過(guò)程中介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律
波動(dòng)過(guò)程中介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期都與波源的振動(dòng)周期相同，其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)可用三句話(huà)來(lái)描述：
(1)先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)。
(2)后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)前面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。
(3)后振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)落后于先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)。
概括起來(lái)就是“帶動(dòng)、重復(fù)、落后”。
[跟進(jìn)訓(xùn)練]
2．關(guān)于橫波和縱波，下列說(shuō)法不正確的是( )
A．對(duì)于縱波，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向有時(shí)相同，有時(shí)相反
B．對(duì)于橫波，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向一定垂直
C．形成縱波的質(zhì)點(diǎn)隨波一起遷移
D．空氣介質(zhì)只能傳播縱波
C [質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波是橫波，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向平行的波是縱波；縱波質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向有時(shí)相同，有時(shí)相反，A、B正確；無(wú)論橫波還是縱波，質(zhì)點(diǎn)都不隨波遷移，C錯(cuò)誤；橫波不能在空氣中傳播，空氣只能傳播縱波，D正確。]
3．關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是( )
A．有振動(dòng)一定有波動(dòng)，波是振動(dòng)的傳播
B．振動(dòng)是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，波是許多質(zhì)點(diǎn)聯(lián)合起來(lái)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象
C．波的傳播速度就是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度
D．波源停止振動(dòng)時(shí)，波立即停止傳播
B [機(jī)械波的產(chǎn)生條件是有波源和介質(zhì)，由于介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)依次帶動(dòng)由近及遠(yuǎn)傳播而形成波，所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；波的傳播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均勻介質(zhì)中其速度大小不變，而質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度和方向都隨時(shí)間周期性地發(fā)生變化，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；波源一旦將振動(dòng)傳播給了介質(zhì)，振動(dòng)就在介質(zhì)中向遠(yuǎn)處傳播，而當(dāng)波源停止振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)在介質(zhì)中仍然繼續(xù)傳播，不會(huì)隨波源停止振動(dòng)而停止傳播，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]
1．關(guān)于機(jī)械波的形成和傳播，下列說(shuō)法中正確的是( )
A．機(jī)械波在介質(zhì)中傳播，波源周?chē)绻麤](méi)有介質(zhì)，也能形成機(jī)械波
B．離波源較近的質(zhì)點(diǎn)總比離波源較遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)得遲一些
C．離波源較近的質(zhì)點(diǎn)總比離波源較遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)得早一些
D．一旦波源振動(dòng)起來(lái)，介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)也就立刻振動(dòng)起來(lái)
C [機(jī)械波形成的條件是有波源和介質(zhì)，兩者缺一，不能形成機(jī)械波；機(jī)械波的形成可表述為離波源近的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，故離波源近的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)得早一些。所以選項(xiàng)C正確。]
2．區(qū)分橫波和縱波的依據(jù)是( )
A．質(zhì)點(diǎn)沿水平方向還是沿豎直方向振動(dòng)
B．波沿水平方向還是沿豎直方向傳播
C．質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向是相互垂直還是在一條直線(xiàn)上
D．波傳播距離的遠(yuǎn)近
C [橫波與縱波分類(lèi)的依據(jù)是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波傳播方向的關(guān)系，若兩者互相垂直，為橫波，若兩者在一條直線(xiàn)上，為縱波，故答案為C。]
3．一列橫波某時(shí)刻的波形如圖所示，則關(guān)于質(zhì)點(diǎn)A在此時(shí)刻的受力情況，下列說(shuō)法正確的是( )
A．如果波向右傳播，則質(zhì)點(diǎn)A受到向上的作用力
B．如果波向右傳播，則質(zhì)點(diǎn)A不受作用力
C．如果波向左傳播，則質(zhì)點(diǎn)A受到向上的作用力
D．如果波向左傳播，則質(zhì)點(diǎn)A受到向下的作用力
D [波在介質(zhì)中傳播的過(guò)程中任何質(zhì)點(diǎn)都參與波的傳播，都會(huì)振動(dòng)。振動(dòng)需要回復(fù)力，質(zhì)點(diǎn)A所受的回復(fù)力總是指向平衡位置，所以題圖中A受到的力向下，與波的傳播方向無(wú)關(guān)。故選項(xiàng)D正確。]
4．(新情境題，以地震為背景，考查縱波和橫波)據(jù)某校地震測(cè)報(bào)組消息：1999年9月21日凌晨，臺(tái)灣南投地區(qū)發(fā)生了7.6級(jí)大地震，它是由臺(tái)灣中部大茅—雙冬及車(chē)籠埔兩塊斷層受到擠壓，造成劇烈上升及平行移位而形成。已知地震波分三種：橫波(S波)，波速vS＝4.5 km/s；縱波(P波)，波速vP＝9.9 km/s；面波(L波)，vL

相關(guān)學(xué)案

相關(guān)學(xué)案更多

相關(guān)學(xué)案

相關(guān)學(xué)案 更多

相關(guān)學(xué)案更多