高二物理波的形成和传播知识精讲 新课标 人教版

高二物理波的形成和传播知识精讲【根底知识诱思】池塘中的水面上漂着一片落叶，当你拿着一粒石子投入水中，但是石子没击中落叶，你会发现水面上有一圈圈起伏不平的水波向四周传播，并发现落叶也会上下浮动．你能解释为什么石子没击中落叶而落叶也动吗？这是一种什么运动？再例如体育课上你拿一根拔河比赛的大绳平展在地上，你用力拿绳子的一端上下抖动，你会发现过一会儿绳子这端的振动会传到绳子的另一端，我们把绳子的这种运动形式称为波动〔像前面提到的水波的运动也是波动〕．如何才能产生波动呢？它又是如何传播的呢？【重点难点解读】问题一：机械波的形成解读：机械振动在介质中传播，可以形成机械波，这句话同时也指出了波形成的两个必要条件，即做机械振动的振源和传播机械振动的介质．由于介质之间存在着相互作用力，就可以通过振源的振动带动周围介质振动，周围介质再带动邻近介质振动，于是振动就在介质中由近与远地传播．波一旦在介质中形成，就可以脱离波源在介质中传播，且传播过程中各质点的振动都是受迫振动，驱动力来源于振源，各质点开始振动时与振源开始振动时的情况完全一样，其频率等于振源频率．问题二：振动与波动的区别与联系解读：振动是质点在某一平衡位置两侧所做的往复运动，是单个质点的“个体行为〞．而机械波是机械振动在介质中的传播，是介质中彼此之间具有相互作用的大量质点一起传播波源振动形式的“群体行为〞；机械波所传播的只是波源的振动形式，介质中的各个质点只在平衡位置附近做往复运动，并未沿波的方向发生迁移．有机械波一定有机械振动，而有机械振动却不一定产生机械波．【解题技法点拨】一、如何区分横波与纵波？〔1〕按质点的振动方向跟波的传播方向间的关系区分：质点的振动方向跟波的传播方向垂直的波是横渡，如绳波等；质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上的波是纵波，如声波、弹簧波．地震波中既有横波也有纵波．〔2〕横波只能在固体中传播，而纵波可以在气、液、固体中传播．例1 区分横波和纵波的依据是〔〕A．质点振动的振幅和波传播速度的大小B．质点振动的频率和波传播能量的多少C．质点振动的类别和波传播的远近D．质点的振动方向和波的传播方向点拨：横波和纵波是按波的传播力向和质点振动方向的关系来分类的，应当选项A、B、C均错误，正确选项为D．答案：D二、用机械波形成和传播的特点分析机械波〔1〕介质中各质点的振动周期一样，同于波源的振动周期．〔知波源振动便知质点振动〕〔2〕离波源越远的质点的振动越滞后，后一质点的振动总是落后于带动它振动的前一质点的振动．〔由此可判断波的传播方向〕例2 一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图10．1-1所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点〔〕A．它们的振幅一样B．质点D和F的速度方向一样C．质点A和C的速度方向一样D．从此时算起，质点B比C先回到平衡位置点拨：波中各点均做受迫振动，不考虑能量损耗，各质点振幅一样，所以选项A正确.波传播时．离波源远的质点的振动滞后于离波源近的质点的振动，并跟随着近的质点振动.D跟随C正向上运动，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和C错误由于此时B和C两点都向上运动，C到达最大位移处比B迟，C回到平衡位置也比B迟，所以选项D正确.正确选项为A和D.答案：AD【经典名题探究】考点一：纵波和横波的概念例1 关于横波与纵波的说法中，正确的答案是〔〕A．振源上下振动形成的波是横波B．振源左右振动形成的波是纵波C．振源振动方向与波的传播方向互相垂直形成的是横波D．在固体中传播的波一定是横波分析：质点上下振动或左右振动并不能说明振动方向和传播方向的关系，所以A、B选项错误，C正确；横波能在固体中传播，但纵波也能在固体中传播，故D错．答案：C探究：常见的横波有绳波，纵波有声波，而地震波既有横波，又有纵波.姊妹题区分纵波和横波的依据是〔〕A．沿水平方向传播还是竖直方向传播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方向的关系D．质点振动的快慢答案：C考点二：振动与波的关系例2 关于振动和波的关系，如下说法正确的答案是〔〕A．如果波源停止振动，在介质中传播的波也立即停止B．发声体在振动时，一定会产生声波C．波动的过程是介质质点由近与远的传播过程D．波动的过程是质点的振动形式与能量由近与远的传播过程分析：考查波的传播与质点振动的关系．波源将振动传给介质后，振动这种运动形式就在介质并由近与远上传播开去，当波源停振后，已形成的波会在介质中继续传播，波不会因振源而立即停止，故A项错，D正确；发声体振动，如果没有介质传播，就不会形成声波，故B错；波传播的是运动形式和能量，介质的质点并未迁移，所以C错.答案：D探究：在太空中漫步的两名宇航员，如果不借助通讯设备，他们能听见自己的说话声吗？能否听到对方的说话声？〔提示：波的传播需要介质，声波是机械波，传播亦需要介质，故太空中声音不能传播．不能听到对方的说话声，但能听见自己的说话声〕姊妹题关于振动与波的关系，如下说法正确的答案是〔〕A．如果没有机械振动，一定没有机械波B．只要物体做机械振动，一定有机械波产生C．机械波的传播速度与振源的振动速度一样D．机械波的频率与振源的频率一样答案：AD考点三：传播机械波的介质的振动特点例3 关于机械波在传播过程中的特点，以下说法正确的答案是〔〕A．后振动的质点总是跟着重复前一个带动它振动的质点振动B．在任何情况下，所有质点都以同样的频率做简谐运动C．介质中的各个质点只在自己的平衡位置附近做振动D．机械波的传播必须有介质分析：机械波的传播过程是振源振动形式的传播过程，介质中各质点在平衡位置上下振动，不随波迁移．介质中各质点距波源近的先振动，距波源远的后振动，振动形式之所以能够在介质中传播，是由于介质之间存在相互作用力，所以B错，A、C、D正确．答案：ACD探究：绳波在传播时，我们在视觉上感觉到好似绳也向前传播，这种感觉对吗？不对，波是振动形式的传播而不是质点的传播，各质点在其平衡位置附近振动．姊妹题波在传播过程中，正确的说法是〔〕A．介质中的质点随波迁移B．波源的振动能量随波传递C．振动质点的频率随波的传播而降低D．波源的能量随振动质点的迁移而随波传递答案：B考点四：机械波传播的特点例4 如下关于机械波的应用说法正确的答案是〔〕A．要让放在河中的纸船逐渐靠近河岸，可向比纸船更远处投掷石子形成水波B．两个在水中潜泳并且靠得较近的运动员也能利用语言交流，是声波在液体中传播的应用C．宇航员在宇宙飞船里，击打船壁能引起机械振动，但不能形成声波D．以上说法均正确分析：此题考查机械波的传播特点．介质中有机械波传播时，介质中的物质并不随波一起传播，故A选项错误；由于声波是纵波，不仅能在气体中传播，也能在液体、固体中传播，故B、C正确．答案：BC探究：人在岸边行走时，水中的鱼儿会因听到人的说话声和脚步声而逃走，故钓鱼的人在岸边静候，而不喧闹．姊妹题如下说法中，正确的答案是〔〕A．打开香水瓶盖，较远处的人也能闻到香水味，这是因为香水随着波传播B．掉到池塘中的皮球，不能通过不断击打水面使它靠岸C．地震波中既有横波，也有纵波，在一段时间内只有横波，另一段时间内只有纵波D．纵波中的疏部和密部是介质中的质点原来就分布好的，是固定不动的答案：B【思维误区诊断】易错点：机械波产生的条件与机械波传播与传播机械波的介质振动的关系．易因条件把握不牢和关系混乱而出错．例如下关于波的现象中，正确的答案是〔〕A．只要有机械波产生，一定可以找到产生机械波的波源B．把小石头扔到平静的湖面上，便激起水波，水波将促使水面上的漂浮物向远方运动C．某空间找不到机械波，在这一空间一定没有波源D．横波与纵波，其质点的振动方向不同，因此，横波和纵波不可能沿同一方向传播[误点诊断] 错解：AC正确．因为产生机械波的条件有二个，一要有波源；二要有介质．所以只要有机械波就一定可以找到波源，无机械波如此无波源．造成这种错误认识的原因是没有把握好机械波产生的条件，假设有波源无介质时也不能产生机械波，故C错．[名师批答] 我们在解决问题时，不能把几个并列的条件分开来看，A选项中有机械波存在如此一定具备了两个必要条件，所以A正确；假设只有波源而无介质，也不能产生机械波，所以C错．丢石块使漂浮物远去，但这不是激起的水波所产生的效果，如果仅靠水波，漂浮物只可能在原平衡位置做上下振动，丢石块最好击中漂浮物或与漂浮物相隔很近，靠石块对漂浮物的水平冲击力使漂浮物远去，故B选项错．横波和纵波的质点振动方向不同，但当沿同一方向传播时，根据运动的合成和分解可知，质点可同时参与直线方向和垂直直线方向的运动，所以D错．答案：A【同步达纲练习】[根底知识]1．以下各种波，属于机械波的是〔〕A．水波B．光波C．无线电波D．地震波2．关于振动方向与波的传播方向，如下说法正确的答案是〔〕A在横波中，二者方向有时一样B．在横波中，二者方向一定不同C．在纵波中，二者方向一定一样D．在纵波中，二者方向有时一样3．关于声波，如下说法中正确的答案是〔〕A．空气中的声波一定是纵波B．声波不仅能在空气中传播，也能在固体、液体和真空中传播C．能听到声音是因为声源处的空气进入了耳朵D．空气能传播声源的能量和信息4．如下关于横波与纵波的说法中，正确的答案是〔〕A．固体只能传播横波B．液体只能传播纵波C．气体不能传播机械波D．地震波既有横波，也有纵波5．关于机械振动与机械波的关系，应是〔〕A．有振动必有波B．有振动不一定有波C．有波必有振动D．有波不一定有振动6．以下说法正确的答案是〔〕A．机械波在传播过程中相邻的质点要相互做功B．纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能C．振源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动D．波中各质点的振动频率是一样的7．A、B、C、D是一列横波上的四个点，某时刻波形如图10．l－2所示，那以如果A此时速度是向上的，如此C点必是，如果B点此时速度是向上的，如此波向传播，A、B两点加速度方向.C、D 两点加速度方向．8．有一个圆形的湖，湖水平静，一只排球漂浮在湖中离岸8m远处，为了使球回到岸边，一位同学将一块大石头抛向湖中央，激起的一圈圈起伏不平的水波以1m／s的速度向周围传播，湖半径为R＝10m，排球漂到岸边的时间是．[能力提升]1．如下说法中错误的答案是〔〕A．在纵波中，质点的疏部中心位移和密部中心位移均为零B．横波中，质点在波谷时动能最小C．纵波中，疏部中心质点动能最小D．机械波是波的一种方式2．机械波传播的是〔〕A．介质中的质点B．质点的运动形式C．能量D．信息3．一列横渡沿水平方向传播，某一时刻的波形如图10．l－3所示，如此图中a、b、c、d四点在此时刻具有一样运动方向的是〔〕A．a和cB．a和dC．b和cD．b和d4．一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图象如图10．l－4所示， a、b、c、d 为介质中的四个质点，a点在波峰上、b点在波谷处，c点在平衡位置，d点在振幅的一半处，如此这四个质点此时刻瞬时速度的大小关系是〔〕A．v a＝v b＝v c＝v d B．v a＝v b＞v d＞v cC．v c＞v d＞v a=v b D．v a＞v d＞v c＞v b5．一机械横波在x轴上传播，在某时刻的波形如图10．l－5所示，此时质点f的运动方向向下，如此〔〕A．此波朝x轴的负方向传播B．质点d此时向下运动C．质点b将比质点c先回到平衡位置D．质点e此时的位移为零6．的传播形成机械波，它是传递的一种方式，在波的传播过程中，质点做.7．在一大玻璃缸中盛满水，拿两块石头在水中撞击，能否听到撞击声？试分析．8．如图10．l－6所示，是一列横波某时刻的波形，质点A此时刻的运动方向如下列图，试分析该波的传播方向和该时刻B、C质点的振动方向．[参考答案]1．AD 2．BD 3．AD 4．D 5．BC 6．ACD 7．速度向上左向下向上8．时间无限长1．C 2．BCD 3．BC 4．C 5．BCD 6．机械振动在介质中能量机械振动7．能听到撞击声分析：因为声波是纵波，既可以在固体中传播，也可以在液体和气体中传播．8．该机械波向左传播，质点B向下运动，质点C向上运动分析：由波的形成可知，介质中质点总是重复波源的振动形式，起振方向一样，但开始振动的时刻不同，后面的质点总是落后于前面的质点，由图知，A点右侧有一点已到达波峰，因而A点落后于该点，所以波向左传播，依次推导，如此B向下运动，C向上运动．。