2018年沪科版物理选修3-4第2章 2.1 机械波的产生

2.1 机械波的产生
[先填空]
1.机械波
机械振动在物质中的传播叫做机械波.
2.产生条件
波源和介质.
3.产生过程
沿波的传播方向上各质点的振动都受它前一个质点的带动而做受迫振动，对简谐波而言各质点振动的振幅和周期都相同，各质点只在自己的平衡位置附近振动，并不“随波逐流”，波传播的只是振动和能量.
[再判断]
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，所有质点同时开始运动，同时停止运动.(×)
3.在绳波的形成和传播中，所有质点的运动是近似的匀速直线运动.(×)
[后思考]
1.振动和波的关系是什么？有振动是否一定有机械波？
【提示】波源和介质是形成机械波的必要条件，二者缺一不可，有振动不一定有机械波，有机械波一定有振动.
2.机械波形成后，若波源停止振动，机械波会立即消失吗？
【提示】不会.波源停止振动后，机械波传递的能量并没有立即消失，因此机械波不会立即消失.
[核心点击]
1.机械波的形成
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：各质点振动的周期均与波源的振动周期相同.
(3)步调：离波源越远，质点振动越滞后.
(4)立场：各质点只在各自的平衡位置振动，并不随波迁移，且起振方向与振源的起振方向相同.
(5)机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也传递能量和信息.
1.如图2-1-1是一列沿着绳向右传播的绳波波形，此时波刚传到B点，由图可判断波源A点开始的振动方向是________.
图2-1-1
【解析】由于波刚刚传到B点，所以B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可以知道，B质点此时正向上振动，
所以波源A 质点刚开始的振动方向向上.
【答案】 向上
2.将一个小石子投向平静的湖面中心，会激起一圈圈向外传播的波纹，如果此时水面上有一片树叶，那么树叶运动情况是怎样的？
【解析】 波在传播过程中，只传递振动能量和波源所发出的信息，而各质点不随波迁移，只在各自的平衡位置附近振动.
【答案】 在原位置上下振动
3.如图2-1-2所示是某绳波形成过程的示意图，质点1在外力作用下沿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 ＝T
4时，1到达最上方，5开始向上运动.问：
图2-1-2
(1)t ＝T
2时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？ (2)t ＝3T
4时，质点8,12,16的运动状态如何？ 【解析】 各质点在各时刻的情况，如图所示.
(1)由甲图可知，t ＝T
2时，质点8未到达波峰，正在向上振动，质点12,16未
振动.(2)由乙图可知，t ＝3T
4时，质点8正在向下振动，质点12向上振动，质点16未振动.
【答案】 见解析
机械波的形成和传播特点
1.机械波的形成过程及特点可以概括为“带动、重复、落后”，即前一质点“带动”后一质点振动，后一质点“重复”前一质点的振动形式，并且后一质点的振动“落后”于前一质点.
2.就整个物体来说，呈现的现象是波动，而就构成物体的单个质点来说，所呈现的现象是振动.
3.要画另一时刻的波形图，应先确定特殊点的位置，即此时刻在平衡位置或最大位移处的点，如波源1和质点5、9、13这些点的位置确定后，其他点可顺势找出
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[先填空] 1.对比
声波是纵波，它不仅能在空气中传播，也能在固体、液体中传播3.波传递的能量和信息
(1)介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，因此说它传播的只是振动这种运动形式.
(2)介质中本来静止的质点，随着波的传来而发生振动，可见波是传递能量的一种方式.
(3)我们能用语言进行交流，说明波可以传播信息.
(4)介质中质点开始振动的方向均与波源开始振动的方向相同. [再判断]
1.质点的振动方向与波的传播方向垂直的波都是横波.(√)
2.如果波源停止振动，介质中的波也会立即停止.(×)
3.横波在固体、液体、气体中都能传播，纵波只能在气体中传播.(×) [后思考]
1.机械波的传播有哪些特点？
【提示】 (1)传播振动这种运动形式，介质中各点不随波迁移. (2)传递能量. (3)传递各种信息.
2.地震波既有横波也有纵波，试分析哪一种波对地面建筑物的破坏力大. 【提示】 横波振动方向与波前进方向垂直，而纵波振动方向与传播方向一致.在震中区，地震波直接入射地面，横波表现为左右摇晃.纵波表现为上下跳动.另外，横波振幅比纵波大，破坏力大，所以横波的水平晃动力是造成建筑物破坏的主要原因
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[核心点击] 1.横波和纵波的比较
4.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做横波
B.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
C.横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部
D.地震波是纵波
E.声波是横波
【解析】本题考查纵波和横波的概念.由定义知，A、B、C正确.声波是纵波，但地震波中既有横波，又有纵波，故D、E不正确.
【答案】ABC
5.关于横波和纵波，下列说法正确的是()
A.对于纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反
B.对于横波，质点的运动方向与波的传播方向一定垂直
C.形成纵波的质点随波一起迁移
D.空气介质只能传播纵波
E.空气介质只能传播横波
【解析】质点的振动方向与波的传播方向垂直的波是横波，质点的振动方向与波的传播方向平行的波是纵波；纵波质点的运动方向与波的传播方向有时相同，有时相反，A、B正确；无论横波还是纵波，质点都不随波迁移，C错误；横波不能在空气中传播，空气只能传播纵波，D正确，E错误.
【答案】ABD
6.一列横波沿绳子向右传播，传播过程无能量损失，某时刻绳子形成如图2-1-3所示的凹凸形状.对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点，下列说法正确的是()
图2-1-3
A.它们的振幅相同
B.质点D和F的速度方向相同
C.质点A和C的速度方向相同
D.从此时算起，质点B比C先回到平衡位置
E.从此时算起，质点E比F先到达波峰
【解析】波源振动时，绳上各质点通过相互间的作用跟着做受迫振动，不考虑传播中的能量损耗时，各质点的振幅均相同，选项A正确；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，并跟随着离波源近的质点振动.由题图可知，波源在左端，因此，质点D跟随离波源近的质点C正向上运动，质点F跟随离波源近的质点E正向下运动，两者速度方向相反，选项B错误；同理，此时质点A正向下运动，质点C正向上运动，两者速度方向也相反，选项C错误；由于此时B、C两质点都向上运动，B比C先到最大位移处，故B 比C先回到平衡位置，选项D正确.同理知选项E正确.
【答案】ADE
解答波动问题的两个关键
1.波在传播过程中，质点只在其平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移.
2.根据质点做简谐运动的特点确定质点的位置和速度方向.。