1、第十二章 机械波 1.波的形成和传播 1.知道波的形成过程。2.知道什么是横波、波峰和波谷,知道什么是纵波、密部和疏部,能区分横波和纵波。3.理解什么是机械波和机械波形成的条件,确认波是传播振动形式和传递能量的一种方式。1 2 3 1.波的形成与传播(1)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。这个质点又带动更远一些的质点绳子上的质点都很快振动起来,只是后面的质点总比前面的质点迟(选填“早”或“迟”)一些开始振动。(2)波的传播:绳端这种上下振动的状态沿绳子传出去。因此说波传播的是振动这种运动形式。1 2 3 2.横波和纵波 项目 定义 标识性物理量 实物波形 横波
2、质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的波 波峰:凸起的最高处波谷:凹下的最低处 绳上形成横波 纵波 质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波 密部:质点分布最密的位置疏部:质点分布最疏的位置 纵波 1 2 3 若一列横波在x轴上传播,a点是波传播方向上的某一质点,则质点a的振动方向一定上下振动吗?提示：不一定。因为此波为横波,可知质点的振动方向与波的传播方向相互垂直,此波在x轴上传播,可知质点a的振动方向应在过a点且垂直于x轴的平面内,即质点a的振动方向可沿此平面的任意方向,不一定是上下方向的振动。1 2 3 3.机械波(1)机械振动在介质中的传播,形成了机械波。波借以传播的物质叫作介质。
3、(2)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。1 2 3 把定好时间的闹钟放入玻璃罩里,用抽气机抽出罩内的空气,当闹铃振动时,外面却听不到声音,这是为什么呢?提示：由于罩内无空气即没有传播振动的介质,所以外面听不到声音。(3)介质中本来静止的质点,随波的传来而发生振动,可见波是传递能量的一种方式。(4)波不但能传递能量,而且可以传递信息。一 二 三 一、机械波都有哪些特点?1.机械波的形成过程实际上是离波源较近的前面质点的振动带动着离波源较远的后面质点的振动,后面质点的振动重复着前面质点的振动,并且后面质点的振动总是滞后于前面质点的振动。可以归纳为三
4、个词,即带动、重复、滞后。2.机械波传播的是振动形式、能量和信息,介质中各质点本身并不随波的传播而迁移,而是在自己的平衡位置附近振动。3.由于波的形成实际上是从波源开始依次带动介质中的各个质点参与振动,所以各个质点都在做受迫振动。因此各质点振动的周期(频率)与波源的周期(频率)相同。一 二 三 4.在不考虑能量损失时,各质点振动的振幅相同;各质点刚开始振动的方向(起振方向),都与波源开始振动时的方向相同。特别警示振动质点只是在自己的平衡位置附近振动,并没有随波向外迁移,也就是没有“随波逐流”。一 二 三 二、“带动看齐”法分析质点的振动方向 在波的传播中,靠近波源的质点带动后面的质点运动,离波
5、源远的质点追随离波源近的质点。用“带动看齐”的思路可分析各个质点的振动方向。方法:在质点P靠近波源一方附近的图象上另找一点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,如图所示。一 二 三 三、波动和振动的区别与联系 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。(3)运动性质不同振动是质点的变加速运动;而波动是匀速直线运动,传播距
6、离与时间成正比。一 二 三 2.联系。(1)振动是波动的起因,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。特别警示振动是从个体的角度分析组成介质的无数质点的运动形式,而这种振动形式的传播使得各质点依次振动,产生位移不同的情形,从而使我们看到了诸多个体所形成的群体行为,即机械波。类型一 类型二 机械波的形成【例1】一列横波沿绳子向右传播,某时刻绳子形成如图所示的形状,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 类型一 类型二
7、 点拨：在机械波的形成过程中,离波源较近的质点带动离波源较远的质点振动,即后面质点的振动重复前面质点的振动,准确把握机械波形成过程的这一特点是解决此类问题的关键。解析：波中各质点均做受迫振动,不考虑能量损耗,各质点振幅相同,所以选项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,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比B后到最大位移处,C回到平衡位置也比B较迟,所以选项D正确。答案：AD 类型一 类型二 题后反思解决这类问题要关注波源的位置,确定介质质点的振动是由哪个质点带动
8、的,然后即可判断出该质点的振动方向。类型一 类型二 振动和波的关系【例2】关于振动和波的关系,下列说法正确的是()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 点拨：正确理解振动和波动的区别与联系,然后结合各自的特点判断。类型一 类型二 解析：机械波的产生条件是有波源和介质。介质中的质点被波源由近及远依次带动传播而形成波,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,在均匀介质中其速度大小不变;而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化,所以选项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,即使波源停止振动,波也继续向前传播,所以选项D错误。答案：AB 题后反思波形成的两个条件是波源和介质,但如果波源停止振动,波还可以继续向前传播,即波可以离开波源独立向外传播,而不是波源停止振动,波立即消失。