教科版高中物理选修3-4第二章第1节机械波的形成和传播(39张,含横波和纵波flash演示)
鲁科版选修3-4 第2章-第1节 波的形成和描述
第1节波的形成和描述1.机械振动在介质中的传播形成机械波，机械波分为横波和纵波两种，横波上有波峰和波谷，纵波上有疏部和密部。
2．机械波传播的是振动形式和能量，质点本身只在平衡位置附近做与波源相同形式的振动，并不随波迁移。
3．描述波的特征量有波长、周期、频率、波速，其关系为v＝λT或 v＝λf。
4．波的图像能形象描述某一时刻各质点相对平衡位置的位移，并可直接读出波长和振幅。
[自读教材·抓基础]1．波的形成：机械振动在介质中传播，形成机械波。
2．波的传播：(1)要有波源，即能够引起其他质点振动的质点。
(2)要有传播振动的介质。
[跟随名师·解疑难]1．机械波的形成⎭⎪⎬⎪⎫波源介质――→质点间的相互作用前一质点带动后一质点―→以振动的形式向外传播―→机械波2．机械波的特点(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，但各质点的起振方向与波源相同。
(4)立场：各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。
(5)实质：机械波向前传播机械振动这种运动形式的同时，也传递能量和信息。
3．机械振动与机械波的比较[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)1．[多选]关于机械波的以下说法中，正确的是( )A．波动发生需要两个条件：波源和介质B．波动过程是介质质点由近及远移动的过程C．波动过程是能量由近及远传递的过程D．介质质点的振动都是受迫振动解析：选ACD 波源(即振源)振动时，依靠介质中的相互作用力带动周围各部分质点振动起来，形成机械波。
作为介质的各质点，只在平衡位置附近做振动，并不随波向外迁移，仅把振源的振动形式和能量传递出去。
相邻的介质中的质点之间存在相互作用，故介质中的质点做受迫运动，不是自由振动。
1.机械波可分为横波和纵波两类2．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。
人教版高中物理选修3-412.1 机械波的形成和传播.docx
高中物理学习材料唐玲收集整理12.1 机械波的形成和传播1．一列波由波源向周围传播，下列说法中错误．．的是（）A．介质中各质点由近及远向外移动B．介质中各质点的振动形式由近及远向外传播C．波源的能量在介质中由近及远传播D．介质中各质点只是振动而没有迁移2．简谐波在传播过程中，关于波上各个质点运动情况的说法正确的是（）A．同一时刻各质点的位移都相等B．同一时刻各个质点运动的速率都相等C．各个质点振动的周期都相等D．各个质点通过平衡位置时，速度都相同3．简谐波在给定的介质中传播时，下列说法中正确的是（）A．振幅越大，则波传播的速度越大B．振幅越大，则波传播的速度越小C．在一个周期内，振动质点走过的路程等于一个波长D．振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短4．为体验波的形成与传播，30位高低差不多的同学来到操场上排成一排，相互间隔半米，然后从排头的同学开始，周期性地蹲下站起，后面的同学比前面的同学迟0.5 s开始蹲下，并依次后传，每个同学完成一次下蹲站起的时间为4 s，则（）A．欲使模拟较为成功的话，同学们应尽量匀速地蹲下、站起B．从第一位同学开始到“波”传到最后一位同学用时15 sC．该“波”的波长为4 mD．第一位同学与第四位同学的动作总是相反5．如图所示，为一简谐横波在某一时刻的波形图，已知此时质点A 正向上运动，如图中箭头所示，由此可断定此横波（ ）A ．向右传播，且此时质点B 正向上运动 B ．向右传播，且此时质点C 正向下运动 C ．向左传播，且此时质点D 正向上运动 D ．向左传播，且此时质点E 正向下运动6．一列横波在某时刻的波形如图所示，此时质点F 的运动方向向下，则下列说法中正确的是 （ ） A ．波水平向右传播B ．质点H 与质点F 的运动方向相同C ．质点C 比质点B 先回到平衡位置D ．此时刻质点C 的加速度为零7．如图所示，S 为振源，其振动频率f ＝100 Hz ，所产生的简谐横波向右传播，波速v ＝80 m/s ，P 、Q 为波的传播途径中的两点，已知SP ＝4.2 m ，SQ ＝5.4 m ，当S 点通过平衡位置向上运动时，则（ ） A ．P 在波峰，Q在波谷 B ．P 在波谷，Q在波峰C ．P 通过平衡位置向上运动，Q通过平衡位置向下运动 D ．P 、Q 都在波峰8．从甲地向乙地发出频率为50 Hz 的声波，当波速为330 m/s 时，刚好在甲、乙两地形成一列有若干个完整波形的波，当波速为340 m/s 时，完整波形的波数减少了两个，求甲、乙两地距离。
2018_2019版高中物理第二章机械波1机械波的形成和传播学案教科版选修3_4
1 机械波的形成和传播[学习目标]1.知道机械波的产生条件，理解机械波的形成过程.2.知道横波和纵波的概念.3.知道机械波传播的特点.4.掌握波的传播方向与质点振动方向的关系.一、机械波的形成和传播1.机械波的形成和传播(以绳波为例)(1)绳上的各小段可以看做质点.(2)由于绳中各部分之间都有相互作用的弹力联系着，先运动的质点带动后一个质点的运动，依次传递，使振动状态在绳上传播.2.介质能够传播振动的物质.3.机械波(1)定义机械振动在介质中的传播.(2)传播的特点①波传播的是振动这种形式，而介质的每个质点只在自己的平衡位置附近振动，并不随波迁移.②波在传播“振动”这种运动形式的同时，也在传递能量，而且可以传递信息.4.波源：引起初始振动的装置.二、横波与纵波1.波的分类按介质中质点的振动方向和波的传播方向的关系不同，常将波分为横波和纵波.2.横波(1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向垂直的波.(2)标识性物理量①波峰：凸起来的最高处.②波谷：凹下去的最低处.3.纵波(1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向平行的波.(2)标识性物理量①密部：介质中质点分布密集的部分.②疏部：介质中质点分布稀疏的部分.4.简谐波不管横波还是纵波，如果传播的振动是简谐运动，这种波叫做简谐波.[即学即用]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，所有质点同时开始运动，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.(×)2.绳波在某时刻的形状如图1所示，若O是波源，则此刻A点受到方向________的作用力；若O′是波源，则此刻A点受到方向________的作用力(均填“向上”或“向下”).图1答案向上向下一、机械波的形成、传播及特点[导学探究] 如图2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.图2(1)红色标记有没有随波迁移？(2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？答案(1)没有.红色标记只在竖直方向上下振动.(2)不会.[知识深化] 波的形成、传播及特点(1)机械波的形成与传播(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做往复振动，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 如图3所示，是某绳波形成过程的示意图.质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，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 ＝T4时，1到达最上方，5开始向上运动.问：图3(1)t ＝T2时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？(2)t ＝3T4时，质点8、12、16的运动状态如何？答案 见解析解析 各质点在各时刻的情况，如图所示：(1)由甲图可知，t ＝T2时，质点8未达到波峰，正在向上振动，质点12、16未振动.(2)由乙图可知，t ＝3T4时，质点8正在向下振动，质点12向上振动，质点16未振动.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”.针对训练 (多选)下列关于机械波的说法中，正确的是() A.波传播过程中，质点也随着波移动 B.相邻质点间必有相互作用力C.前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动必定落后于前一质点的振动D.离波源越远，质点的振动频率越小 答案 BC 二、横波和纵波[导学探究] 如图4所示，图4(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？ (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 (1)相互垂直.(2)相互平行. [知识深化] 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平行.(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. 例2 关于横波和纵波，下列说法正确的是() A.振源上下振动形成的波是横波 B.振源水平振动形成的波是纵波C.波沿水平方向传播，质点上下振动，这类波是横波D.质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波答案 C解析根据横波和纵波的概念，质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫做横波，质点的振动方向与波的传播方向平行的波叫做纵波，并不是上下振动与水平振动的问题，所以A、B选项错误，C选项正确；质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，并不能说明二者方向平行，故D选项错误.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.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，波立即停止传播答案AB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存在相互作用，一个质点的振动带动相邻质点的振动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伸展的速度，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，不会随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波形图上另找一点P′，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5所示.图5例4 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 六个质点的说法正确的是()图6A.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 答案 D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，并跟随着离波源近的质点振动，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 比C 先到达最大位移处，并先回到平衡位置，选项A 错误，D 正确.1.(机械波的形成和传播)(多选)如图7所示为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T4质点1开始振动，则下列说法中正确的是()图7A.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T4D.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次振动答案 ACD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T4，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.2.(横波和纵波)有关横波与纵波，下列说法中正确的是() A.对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同 B.对于横波，质点的振动方向与波的传播方向垂直 C.纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能 D.横波只能在固体中传播，纵波只能在液体、气体中传播 答案 B解析 纵波质点的振动方向与波的传播方向平行，方向并不一定相同，故A 选项错误；机械波的质点只是在其平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移，无论横波和纵波都是这样，故C 选项错误；横波只能在固体中传播，纵波可在固体、液体和气体中传播，故D 选项错误. 3.(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 答案 BD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，所以频率、振幅相同，D 对. 4.(由“带动法”确定质点的振动方向)振源A 带动细绳上各点上下做简谐运动，t ＝0时刻绳上形成的波形如图8所示.规定绳上质点向上运动的方向为x 轴的正方向，则P 点的振动图像是()图8答案 B解析由“带动法”可知此时P点从平衡位置开始向下振动，B正确.一、选择题考点一机械波的形成、传播和特点1.在敲响古刹里的大钟时，有的同学发现，停止对大钟的撞击后，大钟仍“余音未绝”，分析其原因是()A.大钟的回声B.大钟在继续振动，空气中继续形成声波C.人的听觉发生“暂留”D.大钟虽停止振动，但空气仍在振动答案 B解析停止对大钟的撞击后，大钟的振动不会立即停止，振动的能量不会立即消失，因此还会在空气中形成声波，这就是余音未绝的原因，所以选项B正确.2.在一平静的湖面上漂浮着一轻木块，向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于木块的运动情况.以下说法正确的是()A.因为“随波逐流”，木块将被推至远处B.因不知道木块离波源的远近如何，所以无法确定木块的运动情况C.无论木块离波源的远近如何，它都不能被波推动，最多只能在湖面上做上下振动D.木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力的大小等情况有关答案 C解析波传播的是振动这种形式，各质点在各自平衡位置附近运动，并不随波迁移，故A、B、D错误，C正确.3.(多选)关于机械波的说法正确的是()A.相邻的质点要相互做功B.机械波在真空中也能传播C.波源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动D.除波源外，波中各质点都做受迫振动答案ACD解析机械波是由于介质中前面的质点带动后面的质点，使波源的振动形式与波源的能量向远处传播而形成的，前、后质点间存在相互作用力，因而相互做功，故A正确；机械波的传播必须有介质，在真空中不能传播，故B错误；波源依次带动后面的质点，每个质点都做受迫振动，每个质点的频率都与波源频率相同，并且都“仿照”波源振动，故C、D正确.4.(多选)关于机械波的形成，下列说法中正确的是()A.物体做机械振动，一定产生机械波B.后振动的质点总是跟着先振动的质点振动，只是时间上落后一步C.参与振动的质点都有相同的频率D.机械波是质点随波迁移，也是振动能量的传递答案BC解析机械波的形成必须具备的两个条件：波源和介质，物体做机械振动，若其周围没有传播这种振动的介质，远处的质点不可能振动起来形成机械波，故A选项错误；形成机械波的各振动质点只在各自的平衡位置附近做简谐振动，并不随波迁移，故D选项错误.5.一列简谐横波在介质中传播，当波源质点突然停止振动时，介质中其他质点的振动及能量传递的情况是()A.所有质点都立即停止振动B.已经振动的质点将继续振动，未振动的质点则不会振动C.能量将会继续向远处传递D.能量传递立即停止答案 C6.关于机械波，下列说法中正确的是()A.自然界所刮的风就是一种机械波B.波不仅能传递能量，而且参与振动的质点也在随波迁移C.波将波源的振动形式传播出去的同时，也可以传递信息D.传播机械波的介质一定是可以自由流动的答案 C考点二横波和纵波7.区分横波和纵波的依据是()A.是否沿水平方向传播B.质点振动的方向和波传播的远近C.质点振动的方向和波传播的方向是相互垂直还是相互平行D.质点振动的快慢答案 C8.关于横波和纵波，下列说法正确的是()A.对于横波和纵波，质点的振动方向和波的传播方向都是有时相同，有时相反B.对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同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 答案 D9.某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4km/s 和9 km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振子P 和水平弹簧振子H 组成(如图1所示).在一次地震中，震源在地震仪下方，观察到两振子相差5s 开始振动，则()图1A.P 先开始振动，震源距地震仪约36kmB.P 先开始振动，震源距地震仪约25kmC.H 先开始振动，震源距地震仪约36kmD.H 先开始振动，震源距地震仪约25km 答案 A解析 横波速度小于纵波速度，所以P 先开始振动.由x 9km/s ＋5s ＝x4km/s ，可得x ＝36km ，则A 正确，B 、C 、D 错误.考点三 由“带动法”确定质点的振动方向10.如图2所示为波沿一条固定的绳子向右刚传播到B 点时的波形，由图可判断A 点刚开始的振动方向是()图2A.向左B.向右C.向下D.向上 答案 D解析 根据“带动法”可知B 点要向上振动，且所有点的起振方向都相同，所以D 正确. 11.一列简谐横波沿左右方向传播，某时刻的波形如图3所示，已知此时质点F 的运动方向向下，则()图3A.此波向右传播B.此时质点C 向上运动C.质点C 将比质点B 先回到平衡位置D.质点E 的振幅为零答案 C解析 已知质点F 的运动方向向下，即F 质点正在“模仿”右边质点的振动，这说明波源在右边，波从右向左传播，选项A 错误；此时质点C 刚到达最大位移处，速度为0，此后向下运动，选项B 错误；质点B 要先向上运动到达波峰位置再回到平衡位置，而质点C 直接从波峰位置回到平衡位置，所以选项C 正确；振幅指的是质点离开平衡位置的最大距离，虽然此时质点E 的位移为零，但其振幅不为零，选项D 错误.12.一列波在介质中向某一方向传播，图4为此波在某一时刻的波形图，并且此时振动还只发生在M 、N 之间，已知此波的周期为T ，Q 质点速度方向在波形图中是向下的，下面说法中正确的是()图4A.波源是M ，由波源起振开始计时，P 质点已经振动的时间为TB.波源是N ，由波源起振开始计时，P 质点已经振动的时间为3T 4C.波源是N ，由波源起振开始计时，P 质点已经振动的时间为T 4D.波源是M ，由波源起振开始计时，P 质点已经振动的时间为T 4答案 C解析 由于此时Q 质点向下振动，且Q 质点右边邻近质点在Q 质点下方，则波向左传播，N是波源.经过一个周期，振动从N 点传播到M 点，又因从波源N 起振开始计时，需经34T ，P 质点才开始振动，故P 质点已振动了T 4，选项C 正确. 二、非选择题13.(机械波的形成和传播)如图5甲所示为波源的振动图像，图乙为均匀介质中同一条直线上等间距的质点在t＝1s时的振动状态，其中质点4刚开始振动.请在图丙中画出t＝5s时质点的振动状态.图5答案见解析图解析由题图甲知波源振动周期T＝4s，根据波传播的规律知t＝5s时，波源出现在波峰，质点16刚开始振动.如图所示.。
教科版高中物理选修3-4 2.1 机械波的形成和传播(导学案)
第二章机械波第1节机械波的形成和传播【学习目标】1. 通过演示实验，让学生认识机械波及其形成条件。
2.小组合作实验探究，分析讨论理解机械波的概念、实质和特点，以及与机械振动的关系。
3.激情投入，机械波与横波的联系和区别。
【重难点】1、对机械波在传播过程中，介质质点在各自平衡位置的振动情况和振动在介质中传播形成波的理解。
2、关于机械波与横波的联系和区别。
【课程内容标准】1、通过波的模型的建立，提高学生的空间想象能力。
2、通过对波的模型进行分析判断，提高分析推理能力3. 通过机械波形成时某个质点与介质中群体质点的关系，体会个别和整体的关系。
【课前预习案】【使用说明】1．同学们要先通读教材，然后依据课前预习案再研究教材；通过梳理掌握：机械波概念，知道横波和纵波，能够初步区分横波和纵波。
2．勾划课本并写上提示语．标注序号；完成学案，熟记基础知识，用红笔标注疑问。
（一）教材助读1、机械波的形成和传播：（1）．波的形成：波源振动带动它相邻质点发生振动，并依次带动离波源更远的质点振动，只是的振动比前一质点的振动迟一些．于是，波源的振动逐渐传播开去．（2）．介质:能够传播_______的物质。
（3）．机械波产生的条件：(1)要有；(2)要有传播振动的2、机械波的特点：(1)机械波传播的是质点的，也是传递和的一种方式．介质中的质点只是在平衡位置附近振动，并不随波的传播而迁移．(2)波动是大量质点的集体行为，各个质点的振动有一个时间差，离波源越远的质点振动3、机械波的分类：机械波分成和两类．质点振动的方向与波的传播方向的波叫横波．在横波中，凸起的最高处叫，凹下的最低处叫．质点的振动方向跟传播方向的波叫纵波．在纵波中，质点分布最密的地方叫，质点分布最疏的部分叫．（二）预习自测1．关于机械波的下列说法正确的是（）A．有机械振动就有机械波B．有机械波就一定有机械振动C．机械波是机械振动在介质中的传播过程，它是传递能量的一种方式D．没有机械波就没有机械振动2．波在传播过程中，正确的说法是（）ABC．介质中质点振动的频率随着波的传播而减小D3．区分横波和纵波是根据（）ABCD4．一个小石子投向平静的湖面中心，会激起一圈圈波纹向外传播，如果此时水面上有一片树叶，下列对树叶运动情况的叙述正确的是()A．树叶慢慢向湖心运动B．树叶慢慢向湖岸漂去C．在原处上下振动D．沿着波纹做圆周运动※5、AB为一弹性绳，设法在绳上传播一个脉冲的波，如图10-3所示，当波从A向B传播时，绳上质点开始起振时，质点振动的速度方向是向________；当波从B向A传播时，绳上质点开始起振时，质点振动的速度方向是向______（填“上”或“下”）【问题反馈】：请将你在预习本节中遇到的问题写在下面。
高中物理教科版选修(3-4)2.1 教学课件 《机械波的形成和传播》(教科版)
复力的作用
各质点间存在相互作用的弹力
教育科学出版社 高二| 选修3-4
振动
波动
振动系统的动能与势能相互转化， 波源将机械能传递给它相邻的质点，
能量变化
动能最大时势能最小， 势能最大时动能为零，
这个质点再将能量传递给下一个质点， 当波源停止
(1)振动是波的起因，波是振动的传播 (2)有波动一定有振动，有振动不一定有波动 (3)波动的周期等于质点振动的周期
教育科学出版社 高二| 选修3-4
即时应用 A
2．(2011年开封高二检测)关于振动和波的关系，下列说法正确的是( ) A．有机械波必有机械振动 B．有机械振动必有机械波 C．波就是振动，振动就是波 D．离波源远的质点振动得慢
教育科学出版社 高二| 选修3-4
波的形成和传播 如图12－1－2甲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＝¼T时，1到达最上方，5开始向上运 动．问： 1、t=½T时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？
教育科学出版社 高二| 选修3-4
1.介质特点：一条绳子可以分成一个个小段，如图12－1－1所示， 一个个小段可以看做一个个______的质点，这些质点之间存在着
相连 __相__互___作__用___．
图12－1－1
教育科学出版社 高二| 选修3-4
2．波的形成：当手握绳端上下振动时，绳端___带__动___相邻质点，使它也上下振动．这
1．横波：质点的振动方向与波的传播方向相互_______的波，叫做横波． 凸起的最高处
(1)波峰：在横波中，__凹__下__的__最___低__处___叫做波峰． (2)波谷：在横波中，________________叫做波在谷同．一直线上
机械波的形成与传播
机械波的形成与传播教材分析：本节课是教科版高中物理选修3-4第二章《机械波》的第一节，前一章研究过机械振动，描述一个质点作振动的情形，本章研究一群质点形成的波动。
从教材结构看，这一部分呈现了从具体直观到抽象的认知过程。
从具体的绳波出发，引出对机械波的形成和传播的认知，本节教学重在使学生掌握机械波的形成过程及传播规律。
《机械振动》一章中对振幅、频率和受迫振动有所认识，本节问题中可以涉及，从各质点都做受迫振动方面分析，学生理解起来就少了一些障碍，同时也为下一节的教学降低了台阶。
教学目标：1、知识目标：①知道直线上机械波的形成过程②知道什么是横波,波峰和波谷③知道什么是纵波,密部和疏部④知道“机械振动在介质中传播，形成机械波”，知道波在传播运动形式的同时也传递了能量2、能力目标：①培养学生进行科学探索的能力②培养学生观察、分析和归纳的能力③培养学生的空间想象能力和思维能力教学重点、难点分析机械波的形成过程及传播规律是本节课的重点，也是本节课的难点。
教学方法实验探索和课件辅助教学教学资源PPT课件、钢锯条、丝带、音叉等演示器材教学过程2、绳子一端固定，手拿另一端水平拉直，上下抖动．看到什么现象？对于第一个问题，学生思考作出类似回答：以击水点为中心，振动（波浪）远离中心向四周传播，直到很远录像播放演示水波，激发兴趣。
对于第二个问题，学生思考作出类似回答：看到一列凸凹相间的波形（振动形式）向绳子的另一端传去展示绳波演示实验：手握绳的一端使其做简谐运动,其余的点运动不运动?做何运动?新课教学:绳波的形成过程：1．绳子各部分看成许多质点组成，各部分之间存在着相互作用的弹力．2．前一个质点带动后一个质点，后一个质点摸仿前一个质点，后一个质点比前一个质点振动迟．3．振动的形式传播出去形成波．观看课件: 横波的形成一.机械波的形成和传播1、波的形成条件：①波源：能够产生振动的物体或质点②介质：传播机械振动的物质总结：通过实验观察可见波产生的条件是：不但要有波源而且还要有介质，两者缺一不可2、机械波形成过程：教师解说: 波的形成和传播过程的特点机械波的概念：机械波就是机械振动在介质中的传播过程二．横波与纵波按质点振动方向与波的传播方向的关系，机械波可分为横波与纵波两类横波：质点振动方向与波的传播方向垂直，呈凹凸相间的波形纵波：质点振动方向与波的传播方向在同一直线上，呈疏密相间的波形观看课件，教师讲解总结。
版高中物理 第二章 机械波 1 机械波的形成和传播学案 教科版选修3-4
1 机械波的形成和传播[学习目标] 1.知道机械波的产生条件，理解机械波的形成过程.2.知道横波和纵波的概念.3.知道机械波传播的特点.4.掌握波的传播方向与质点振动方向的关系.一、机械波的形成和传播1.机械波的形成和传播(以绳波为例)(1)绳上的各小段可以看做质点.(2)由于绳中各部分之间都有相互作用的弹力联系着，先运动的质点带动后一个质点的运动，依次传递，使振动状态在绳上传播.2.介质能够传播振动的物质.3.机械波(1)定义机械振动在介质中的传播.(2)传播的特点①波传播的是振动这种形式，而介质的每个质点只在自己的平衡位置附近振动，并不随波迁移.②波在传播“振动”这种运动形式的同时，也在传递能量，而且可以传递信息.4.波源：引起初始振动的装置.二、横波与纵波1.波的分类按介质中质点的振动方向和波的传播方向的关系不同，常将波分为横波和纵波.2.横波(1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向垂直的波.(2)标识性物理量①波峰：凸起来的最高处.②波谷：凹下去的最低处.3.纵波(1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向平行的波.(2)标识性物理量①密部：介质中质点分布密集的部分.②疏部：介质中质点分布稀疏的部分.4.简谐波不管横波还是纵波，如果传播的振动是简谐运动，这种波叫做简谐波.[即学即用]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，所有质点同时开始运动，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.( ×)2.绳波在某时刻的形状如图1所示，若O是波源，则此刻A点受到方向________的作用力；若O′是波源，则此刻A点受到方向________的作用力(均填“向上”或“向下”).图1答案向上向下一、机械波的形成、传播及特点[导学探究] 如图2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.图2(1)红色标记有没有随波迁移？(2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？答案(1)没有.红色标记只在竖直方向上下振动.(2)不会.[知识深化] 波的形成、传播及特点(1)机械波的形成与传播(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做往复振动，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 如图3所示，是某绳波形成过程的示意图.质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，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 ＝T4时，1到达最上方，5开始向上运动.问：图3(1)t ＝T2时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？(2)t ＝3T4时，质点8、12、16的运动状态如何？答案 见解析解析 各质点在各时刻的情况，如图所示：(1)由甲图可知，t ＝T2时，质点8未达到波峰，正在向上振动，质点12、16未振动.(2)由乙图可知，t ＝3T4时，质点8正在向下振动，质点12向上振动，质点16未振动.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”.针对训练 (多选)下列关于机械波的说法中，正确的是( ) A.波传播过程中，质点也随着波移动 B.相邻质点间必有相互作用力C.前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动必定落后于前一质点的振动D.离波源越远，质点的振动频率越小 答案 BC 二、横波和纵波[导学探究] 如图4所示，图4(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？ (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 (1)相互垂直. (2)相互平行. [知识深化] 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平行.(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. 例2 关于横波和纵波，下列说法正确的是( ) A.振源上下振动形成的波是横波 B.振源水平振动形成的波是纵波C.波沿水平方向传播，质点上下振动，这类波是横波D.质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波答案 C解析根据横波和纵波的概念，质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫做横波，质点的振动方向与波的传播方向平行的波叫做纵波，并不是上下振动与水平振动的问题，所以A、B选项错误，C选项正确；质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，并不能说明二者方向平行，故D选项错误.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.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，波立即停止传播答案AB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存在相互作用，一个质点的振动带动相邻质点的振动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伸展的速度，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，不会随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波形图上另找一点P′，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5所示.图5例4 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 六个质点的说法正确的是( )图6A.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 答案 D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，并跟随着离波源近的质点振动，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 比C 先到达最大位移处，并先回到平衡位置，选项A 错误，D 正确.1.(机械波的形成和传播)(多选)如图7所示为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T4质点1开始振动，则下列说法中正确的是( )图7A.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T4D.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次振动答案 ACD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T4，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.2.(横波和纵波)有关横波与纵波，下列说法中正确的是( ) A.对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同 B.对于横波，质点的振动方向与波的传播方向垂直 C.纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能 D.横波只能在固体中传播，纵波只能在液体、气体中传播 答案 B解析 纵波质点的振动方向与波的传播方向平行，方向并不一定相同，故A 选项错误；机械波的质点只是在其平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移，无论横波和纵波都是这样，故C 选项错误；横波只能在固体中传播，纵波可在固体、液体和气体中传播，故D 选项错误. 3.(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 答案 BD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，所以频率、振幅相同，D 对. 4.(由“带动法”确定质点的振动方向)振源A 带动细绳上各点上下做简谐运动，t ＝0时刻绳上形成的波形如图8所示.规定绳上质点向上运动的方向为x 轴的正方向，则P 点的振动图像是( )图8答案 B解析由“带动法”可知此时P点从平衡位置开始向下振动，B正确.一、选择题考点一机械波的形成、传播和特点1.在敲响古刹里的大钟时，有的同学发现，停止对大钟的撞击后，大钟仍“余音未绝”，分析其原因是( )A.大钟的回声B.大钟在继续振动，空气中继续形成声波C.人的听觉发生“暂留”D.大钟虽停止振动，但空气仍在振动答案 B解析停止对大钟的撞击后，大钟的振动不会立即停止，振动的能量不会立即消失，因此还会在空气中形成声波，这就是余音未绝的原因，所以选项B正确.2.在一平静的湖面上漂浮着一轻木块，向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于木块的运动情况.以下说法正确的是( )A.因为“随波逐流”，木块将被推至远处B.因不知道木块离波源的远近如何，所以无法确定木块的运动情况C.无论木块离波源的远近如何，它都不能被波推动，最多只能在湖面上做上下振动D.木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力的大小等情况有关答案 C解析波传播的是振动这种形式，各质点在各自平衡位置附近运动，并不随波迁移，故A、B、D错误，C正确.3.(多选)关于机械波的说法正确的是( )A.相邻的质点要相互做功B.机械波在真空中也能传播C.波源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动D.除波源外，波中各质点都做受迫振动答案ACD解析机械波是由于介质中前面的质点带动后面的质点，使波源的振动形式与波源的能量向远处传播而形成的，前、后质点间存在相互作用力，因而相互做功，故A正确；机械波的传播必须有介质，在真空中不能传播，故B错误；波源依次带动后面的质点，每个质点都做受迫振动，每个质点的频率都与波源频率相同，并且都“仿照”波源振动，故C、D正确.4.(多选)关于机械波的形成，下列说法中正确的是( )A.物体做机械振动，一定产生机械波B.后振动的质点总是跟着先振动的质点振动，只是时间上落后一步C.参与振动的质点都有相同的频率D.机械波是质点随波迁移，也是振动能量的传递答案BC解析机械波的形成必须具备的两个条件：波源和介质，物体做机械振动，若其周围没有传播这种振动的介质，远处的质点不可能振动起来形成机械波，故A选项错误；形成机械波的各振动质点只在各自的平衡位置附近做简谐振动，并不随波迁移，故D选项错误.5.一列简谐横波在介质中传播，当波源质点突然停止振动时，介质中其他质点的振动及能量传递的情况是( )A.所有质点都立即停止振动B.已经振动的质点将继续振动，未振动的质点则不会振动C.能量将会继续向远处传递D.能量传递立即停止答案 C6.关于机械波，下列说法中正确的是( )A.自然界所刮的风就是一种机械波B.波不仅能传递能量，而且参与振动的质点也在随波迁移C.波将波源的振动形式传播出去的同时，也可以传递信息D.传播机械波的介质一定是可以自由流动的答案 C考点二横波和纵波7.区分横波和纵波的依据是( )A.是否沿水平方向传播B.质点振动的方向和波传播的远近C.质点振动的方向和波传播的方向是相互垂直还是相互平行D.质点振动的快慢答案 C8.关于横波和纵波，下列说法正确的是( )A.对于横波和纵波，质点的振动方向和波的传播方向都是有时相同，有时相反B.对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同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 答案 D9.某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4km/s 和9 km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振子P 和水平弹簧振子H 组成(如图1所示).在一次地震中，震源在地震仪下方，观察到两振子相差5s 开始振动，则( )图1A.P 先开始振动，震源距地震仪约36kmB.P 先开始振动，震源距地震仪约25kmC.H 先开始振动，震源距地震仪约36kmD.H 先开始振动，震源距地震仪约25km 答案 A解析 横波速度小于纵波速度，所以P 先开始振动.由x 9km/s ＋5s ＝x4km/s ，可得x ＝36km ，则A 正确，B 、C 、D 错误.考点三 由“带动法”确定质点的振动方向10.如图2所示为波沿一条固定的绳子向右刚传播到B 点时的波形，由图可判断A 点刚开始的振动方向是( )图2A.向左B.向右C.向下D.向上 答案 D解析 根据“带动法”可知B 点要向上振动，且所有点的起振方向都相同，所以D 正确. 11.一列简谐横波沿左右方向传播，某时刻的波形如图3所示，已知此时质点F 的运动方向向下，则( )新人教部编版初高中精选试卷图3A.此波向右传播B.此时质点C 向上运动C.质点C 将比质点B 先回到平衡位置D.质点E 的振幅为零答案 C解析 已知质点F 的运动方向向下，即F 质点正在“模仿”右边质点的振动，这说明波源在右边，波从右向左传播，选项A 错误；此时质点C 刚到达最大位移处，速度为0，此后向下运动，选项B 错误；质点B 要先向上运动到达波峰位置再回到平衡位置，而质点C 直接从波峰位置回到平衡位置，所以选项C 正确；振幅指的是质点离开平衡位置的最大距离，虽然此时质点E 的位移为零，但其振幅不为零，选项D 错误.12.一列波在介质中向某一方向传播，图4为此波在某一时刻的波形图，并且此时振动还只发生在M 、N 之间，已知此波的周期为T ，Q 质点速度方向在波形图中是向下的，下面说法中正确的是( )图4A.波源是M ，由波源起振开始计时，P 质点已经振动的时间为TB.波源是N ，由波源起振开始计时，P 质点已经振动的时间为3T 4C.波源是N ，由波源起振开始计时，P 质点已经振动的时间为T 4D.波源是M ，由波源起振开始计时，P 质点已经振动的时间为T 4答案 C解析 由于此时Q 质点向下振动，且Q 质点右边邻近质点在Q 质点下方，则波向左传播，N是波源.经过一个周期，振动从N 点传播到M 点，又因从波源N 起振开始计时，需经34T ，P 质点才开始振动，故P 质点已振动了T 4，选项C 正确. 二、非选择题13.(机械波的形成和传播)如图5甲所示为波源的振动图像，图乙为均匀介质中同一条直线新人教部编版初高中精选试卷。
高中物理选修3-4机械振动机械波教材分析资料
的位移（正弦曲线）
位移（正弦曲线）
课程标准的要求
机械振动
（1）通过观察和分析，理解简谐运动的特征。 能用公式和图像描述简谐运动的特征。
（2）通过实验，探究单摆的周期与摆长的关系。
（3）知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系。 会用单摆测定重力加速度。
（4）通过实验，认识受迫振动的特点。了解产 生共振的条件以及在技术上的应用。
3.科学思想方法
本章的物理思想方法
1、理想模型的方法 2、应用图象探索和表述物理规律。 3、应用数学方法研究物理规律 4、实验探究方法 5、累积法
两章整体教学建议
• 做好实验，通过观察实践增加感性知识，为 深入理解打下良好的基础。
• 利用好视频、课件等多种资源，激发学生兴 趣，促进学生对相关知识的理解
第二章 机械波
1．机械波的形成和传播 2．波速与波长、频率的关系 3．波的图像 4．惠更斯原理 波的反射与折射 5. 波的干涉、衍射 6. 多普勒效应
两种教材简谐运动的定义不同
• 如果质点的位移与时间的 • 如果质点所受的力与它
关系遵从正弦函数的规律， 偏离平衡位置位移的大
即它的振动图象(x-t图象)
教科版选修3-4
第一章 机械振动 第二章 机械波 教材分析
教科版与旧教材的比较
旧人教版
• 第九章 机械振动 • 一、简谐运动 • 二、振幅 周期和频率 • 三、简谐运动的图像 • 四、单摆 • 五、简谐运动的能量 阻尼振动 • 六、受迫振动 共振
新教科版
第一章 机械振动 1．简谐运动 2．单摆 3．简谐运动的图像和公式 4．阻尼振动 受迫振动 5．学生实验：用单摆测定重力加速度
教科版 2011
第十一章 机械振动