高中物理人教版 (新课标)选修31 波的形成和传播导学案及答案

波的形成和传播    学案导学

【思考导学】

1．我们知道水波、声波、地震波等都是机械波，那么机械波是怎样形成的?产生机械波的条件是什么?它又是怎样传播的?机械波的传播有什么特点?对机械波又如何分类?

【自学导引】

1．波的形成：引起波动的振动体叫波源．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，只是后一质点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．机械波产生的条件：(1)要有波源；(2)要有传播振动的介质．

3．机械波的特点：(1)机械波传播的是质点的振动形式，也是传递能量和信息的一种方式．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越滞后．

4．机械波的分类：机械波分成横波和纵波两类．质点振动的方向与波的传播方向垂直的波叫横波．在横波中，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷．质点的振动方向跟传播方向在同一直线上的波叫纵波．在纵波中，质点分布最密的地方叫密部，质点分布最疏的部分叫疏部．

【疑难辨析】

波动与振动的区别：

振动是单个质点在其平衡位置附近做往复运动的“个体行为”；波动则是大量的、彼此相联系的质点将波源的振动在空间传播的“群体行为”．这种“群体行为”虽不同步但却是有秩序的．

根据机械波的定义，机械波产生的条件有两个：(1)有起振的波源；(2)有传播振动的介质．由此可以知道：有波动就一定有振动，因为波中的各个质点都是重复波源的振动；但有振动却不一定有波动，还要看是否有传播振动的介质．例如，放在抽成真空的玻璃罩内的闹钟，尽管铃锤不停地振动敲击铃壳，但是我们却听不到铃响，原因是闹钟周围没有传播声音的介质，不能形成声波．

请同学们再思考：如果波源停止了振动，那么由它引起的波动是否也会立即停止？试举例说明．

【应用指导】

［例1］关于波动的下列说法，正确的是

A．介质中的质点随波的传播而迁移

B．质点振动的方向总是垂直于波的传播方向

C．波不但传递能量，还能传递信息

D．一切波的传播均需要介质

解析：介质中的质点只是随波源在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波形的移动而迁移．选项A错误．

横波中质点振动的方向和波传播的方向垂直，而纵波中质点振动的方向和波的传播方向在同一直线上．选项B错误．

波在传播过程中，传播的不仅是波源振动的形式，还传播波源振动的能量和信息．譬如，老师讲课时，他的喉部和口腔是波源，通过空气介质形成声波，声波传入同学们的耳道引起鼓膜的振动——鼓膜获得了波源传递的能量，同时也获得了声波传递的信息——老师讲课的内容．选项C正确．

传播机械波一定要有介质，但传播电磁波可以没有介质．关于这一点，在后面“电磁波”的教学中还要讲到．选项D错误．

故本题的正确答案是C．

［例2］如图10—1—1是一列向右传播的横波，请标出这列波中a、b、c、d……h等质点这一时刻的速度方向．

解析：由波的形成特点可知，介质中先振动的质点将带动它后面的质点振动，后面质点的振动是前面质点振动的重复．比较沿波传播方向上相邻的两质点，可知后面质点的振动状态总是滞后于前面的质点．

此题中质点c和g此时在最大位移处，速度为零，无速度方向可言．若以此时最大位移处的c点为参照点，由波的形成特点知d点的振动滞后于c，要追随移动到最大位移处，所以速度方向向下，E、f依次跟上，速度都向下；b的振动超前，已从负的最大位移回振，所以速度向上；a超前b，已回到平衡位置，速度最大也向上；同理以g为参照点，可知h点速度向上．

说明：确定波的传播过程中某质点的振动方向，关键是要理解清楚波的形成原因，掌握波的传播特点．

【同步练习】

夯实基础

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

A．介质中的质点随波迁移

B．波源的振动能量随波传递

C．介质中质点振动的频率随着波的传播而减小

D．波源的能量靠振动质点的迁移来传播

解析：介质中质点振动的频率与波源振动的频率相同，不随波的传播而减小．



3．区分横波和纵波是根据

A．质点振动的振幅和波的传播速度的大小

B．质点振动的频率和波的传播能量的多少

C．质点振动的方向和波传播的远近

D．质点振动的方向和波传播的方向

4．在机械波中

A．各质点都在各自的平衡位置附近振动

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

D．各质点也随波的传播而迁移

5．质点的振动方向与波的传播方向_______的波叫横波，质点的振动方向与波的传播方向在一直线上的波叫_______，机械波中的横波、纵波传播时均需要有_______．

6．沿绳传播的一列机械波，当波源突然停止振动时

A．绳上各质点同时停止振动，横波立即消失

B．绳上各质点同时停止振动，纵波立即消失

C．离波源较近的各质点先停止振动，较远的各质点稍后停止振动

D．离波源较远的各质点先停止振动，较近的各质点稍后停止振动

提升能力

7．日常生活中，若发现球掉入池塘里，能否通过往池塘丢入石块，借助石块激起的水波把球冲到岸边呢？说明理由．

8．如图10—1—2所示是沿绳向右传出的一列横波．在图上画出各个质点的振动速度方向，并回答下列几个问题：

(1)速度最大的点是第_______点、第_______点；

(2)第_______点所在的位置是波的波峰，此时该质点振动的速度为_______．

9．AB为一弹性绳，设法在绳上传播一个脉冲的波，如图10—1—3所示，当波从A向B传播时，绳上质点开始振动时，质点振动的速度方向是_______，若当波从B向A传播时，绳上质点开始振动时，质点振动的速度方向是____________．

10．如图10—1—4所示为一列横波在某时刻的波形，已知f质点在此时的运动方向向下，那么下列说法中正确的是

A．波向左传播

B．质点c比b先回到平衡位置

C．质点c和f的振幅相同

D．质点c在此时刻的加速度为零

同步练习题参考答案：

1．BC    2．B    3．D  4．ABC     5．垂直；纵波；介质     6．C   

7．解析：不能．向水中投入石块，水面受到石块的撞击开始振动，形成水波向四周传去．这是表面现象，实际上水波向四周传播时水只是上下振动并不向外迁移，所以球也仅仅是上下振动而不会向岸边运动。      8．答案：图略．(1)3，7(2)5；零      9．答案：向下；向上

10．解析：由波的传播特点可知，当f点向下移动时，与它邻近的E点也将向下运动，E、f两点相比较，f的运动超前于E，f为前一质点，E为后一质点，波由右向左传播．质点c已到达最大位移处，之后c将移向平衡位置，而质点b却正在向最大位移处移动，所以质点c将比b先回到平衡位置．尽管此时c和f的位移不同，但它们的振幅却是相同的．质点c此时处在最大位移处，加速度最大．

答案：ABC