（选必1）3.1 波的形成（导学案）

skybamboo · 发表于 7 小时前

3.1波的形成

了解机械波形成过程和产生条件。

2了解形成机械波的两个条件：波源和介质，理解机械横波的概念。
3．了解波动与其它物体运动形式的区别。知道波传播的只是运动形式，介质并没有随波迁移。
4．观察日常生活中常见的“波”，体会“波”与振动的区别，学习观察与分析的方法。

【重点】对机械波在传播过程中，介质中质点在各自平衡位置的振动情况和振动以波的形式在介质中传播的理解，弄清机械振动与横波的关系和区别；
【难点】机械波传播的是振动形式和能量，而质点本身并不随波的传播方向而迁移。
【课前自主学习】
一、知识前置
什么是机械波
1．机械波定义：________
2．机械波产生的条件：
（1）要有_____________；
（2）要有传播振动的_____________。
3．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。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_____________。
4．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。
【思考问题】
1．以绳波为例，探究波在传播过程中，介质中的质点随波一起传播吗？
2．波中各质点开始振动时振动方向有何规律？
二、新知学习

1.想一想：

在艺术体操的带操表演中，运动员手持细棒抖动彩带的一端，彩带随之波浪翻卷。彩带上的波浪向前传播时，彩带上的每个点也在向前运动吗？

彩带上的波浪翻卷实际是振动在彩带上传播的结果。振动的传播称为波动，简称波（wave）。波是怎样形成的？

1.波的形成

定义：_______机械波。
有振动_______存在波，有波_______存在振动

产生条件：① _______② _______

波源（振源）：能够维持振动的传播，不间断的输入能量,并能发出波的物体或物体所在的初始位置。

如:我们的声带、各种乐器在发声时、各种机器在运转时就是波源。

介质：_______叫做介质。

如：水能传播_______、绳子可传播_______、空气可传播_______波、大地可传播_______等等，则水、绳子、空气、大地等都可叫做_______。

机械波的形成过程：_______

波的传播过程质点的运动特点：_______

因此:波传递的是_______

横波和纵波

横波

特征：_______

②波形特点：_______

③波峰与波谷： _______

【做一做】：
一组学生手挽手排成一行，从左边第一位同学开始，周期性地下蹲、起立，依次带动旁边的同学重复他的动作，只是后边的一位总比前边的一位稍迟一点点。这样就会看到凹凸相间的波沿着队伍传播开来，而每个学生的位置并没有移动。运动会上的团体操表演常常用这种办法来表现波浪（图）

2、纵波
①特征：_______ 。
②波形特点：_______ 。
例如:_______ 是纵波,_______ 既有横波成份,又有纵波成份。水波既不是横波，也不是纵波。
思考与讨论
观察弹簧形成的波
如图，将一根长而软的弹簧水平放置在光滑平面上，在左端沿弹簧轴线方向不断推、拉弹簧，观察实验现象

波的特征：
沿着波的传播方向向前看去，前面各质点的振动位相都依次落后于波源的振动位相.
地震波既有_______ 又有_______ 。(水波既不是横波也不是纵波，叫做水纹波。)
机械波向外传播的是波源(及各质点)的_______
机械波
机械振动在介质中的传播称为_______ 。
① _______ 是构成介质的无数质点的一种共同运动形式。
② 当波源的介质发生振动时，各个质点在各自的平衡位置附近往复运动，质点本身并不随波迁移，_______ 的形式。
③ 波是传播_______ 的一种方式。
机械波的规律（特点）
1）介质中各个质点不是同时起振的，离振源近的质点先起振。（步调不一致）前面的质点带动后面的质点振动，后面的质点_______ 的振动，并且后面的质点的_______ 的质点。
2）介质中质点在各自的平衡位置附近做_______ ，质点本身并不随波迁移。
3）传播过程中各质点的振动都是受迫振动，驱动力来源于波源。介_______ 。（具有周期性）
4）波向前传播的是_______ 。
做一做
有一盆平静的水，上面漂着一片小纸屑。用笔尖轻点水面，观察产生的水波。使笔尖周期性地轻点同一处水面，观察水波的传播和纸屑的运动。

1．（单选）一根粗细均匀的绳子，右侧固定，使左侧的S点上下振动，产生一列向右传播的机械波，某时刻的波形如图所示．下列说法中正确的是(　　)

该波的波速逐渐增大

B．该波的波速逐渐减小
C．该波的频率逐渐增大
D．该波的频率逐渐减小
2．（单选）声音在空气中传播的过程中，以下说法正确的是(　　)
A．波速不断减小
B．频率不断减小
C．振幅不断减小
D．波长不断减小
3.　区分横波和纵波的依据是(　　)
A．质点沿水平方向还是沿竖直方向振动
B．波沿水平方向还是沿竖直方向传播
C．质点的振动方向和波的传播方向是相互垂直还是在一条直线上
D．质点振动的快慢
4.（单选）用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波．某一时刻的波形如图所示，绳上a、b两质点均处于波峰位置．下列说法正确的是(　　)

A．a、b两点之间的距离为半个波长
B．a、b两点振动开始时刻相差半个周期
C．b点完成全振动次数比a点多一次
D．b点完成全振动次数比a点少一次
5．（单选）一列沿x轴正方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图所示．P为介质中的一个质点，从该时刻开始的一段极短时间内，P的速度v和加速度a的大小变化情况是(　　)

A．v变小，a变大
B．v变小，a变小
C．v变大，a变大
D．v变大，a变小
6.一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，波长不小于10 cm.O和A是介质中平衡位置分别位于x＝0和x＝5 cm处的两个质点．t＝0时开始观测，此时质点O的位移为y＝4 cm，质点A处于波峰位置：t＝<Object: word/embeddings/oleObject1.bin>s时，质点O第一次回到平衡位置，t＝1 s时，质点A第一次回到平衡位置．求
(1)简谐波的周期、波速和波长；
(2)质点O的位移随时间变化的关系式．

参考答案

【答案】C

【解析】波速是由介质的性质决定的，与波长无关，故该波的波速保持不变，故A、B错误．由图看出，该波的波长逐渐减小，而波速一定，由波速v＝λf分析得知频率逐渐增大，故C正确，D错误．

2.【答案】C

【解析】声音是由物体的振动产生的，声音在空气中的传播过程中，传播速度、频率以及波长均不发生变化；但其振幅随着距离的增大而减小，故A、B、D错误，C正确，

3.【答案】C

【解析】横波与纵波在教材中唯一一个分类的标准是看质点振动方向和波传播方向的关系，若互相垂直，为横波，若在一条直线上，为纵波，因此只有选项C正确．
4.【答案】D
【解析】相邻的两个波峰之间的距离为一个波长，A错误．波在一个周期内向前传播的距离为一个波长，a点比b点早振动一个周期，完成全振动的次数也比b点多一次，故B、C错误，D正确．

5.【答案】D

【解析】从波的图像可以判断此时P点向上运动，正靠近平衡位置，做加速度逐渐减小的加速运动，故D项正确．
6.【答案】(1)4 s　7.5 cm/s　30 cm
(2)y＝0.08cos(＋)(国际单位制)或y＝0.08sin(＋π)
【解析】(1)设振动周期为T.由于质点A在0到1  s内由最大位移处第一次回到平衡位置，经历的是个周期，由此可知T＝4  s
由于质点O与A的距离5 cm小于半个波长，且波沿x轴正向传播，O在t＝s时回到平衡位置，而A在t＝1 s时回到平衡位置，时间相差s．两质点平衡位置的距离除以传播时间，可得波的速度
v＝7.5  cm/s
由公式λ＝vT，得简谐波的波长λ＝30  cm
(2)设质点O的位移随时间变化的关系为
y＝Acos(＋φ0)
代入数据得
4＝Acosφ0
0＝Acos(＋φ0)
解得φ0＝，A＝8  cm
质点O的位移随时间变化的关系为
y＝0.08cos(＋)(国际单位制)
或y＝0.08sin(＋)(国际单位制)

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