沪教版高中物理选修3-4 2.1机械波的产生_学案3

机械波的产生

【学习目标】
1.理解机械波形成过程和产生条件。
2.知道机械波的种类---理解横波和纵波的概念。
3.明确机械波的传播特点。
4.通过对波的认识和理解，逐步提高学生的空间想象能力
【学习重点】
理解机械波形成过程和产生条件 。
【学习难点】
明确机械波的传播特点。
【学习过程】
一、波的形成和传播
1.机械振动在 ，形成机械波。
2.产生条件： ， 。
3.机械振动与波的关系：振动引起波动，有机械波 机械振动，有机械振动 机械波。（填“一定，可能”）
二、机械波的分类
按波的传播方向和质点的振动方向可以将波分为两类： 和 。
4.横波
定义：质点的振动方向和波的传播方向 （如绳波）
波形特点：凹凸相间的的波纹（观察横波演示器）又叫起伏波，凸部称为 ，凹部称为 。
5.纵波
定义：质点的振动方向与波的传播方向 。（如声波）
波形特点：疏密相间的波形，又叫疏密波。
三、机械波的特点
6.机械波传播时介质中的每一质点都以它的平衡位置为中心做简谐运动；后一质点的振动总是 于带动它的前一质点的振动。
7.波传播的只是 ，传递的只是振动的 和 ，介质中的质点 随波迁移。
合作探究
实验目的：探索波的形成原因和传播规律
实验（一），学生分组实验：每两人一条丝带（60cm左右），观察丝带上凹凸相间的波。
实验步骤：
（1）、将丝带一端用手指按在桌面上，手持另一端沿水平桌面抖动，在丝带上产生一列凹凸相间的波向另一端传播。
（2）、在丝带上每隔大约2~3cm用墨水染上一个点，代表丝带上的质点。重复步骤（1）。观察丝带上的质点依次被带动着振动起来，振动沿丝带传播开去，在丝带上形成凹凸相间的波。
①思考：丝带的一端振动后，为什么后面的质点能被带动着运动起来？_________________。如果将丝带剪断，后面的质点还能运动吗？___________
②分析：丝带上凹凸相间的波形是怎样产生的？___________________（可以参阅课本）
③观察丝带上的质点是否随波向远处迁移？__________
实验（二），观察波动演示器上凹凸相间的波：
实验步骤：
（1） 逆时针转动摇柄，演示屏上的质点排成一条水平线。（表示各质点都处在平衡位置）
（2） 顺时针转动摇柄，各个质点依次振动起来。（注意观察各个质点振动的先后顺序）
现象：①后面的质点总比前面的质点开始振动的时刻_______，从总体上看形成凹凸相间的波。
②各质点的振动沿________方向，波的传播沿_______方向，质点振动方向与波的传播方向_______。
③质点是否沿波的传播方向迁移？_______
这种波叫做横波，在横波中凸起的最高处叫做波峰，凹下的最低处叫做波谷。
实验（三），观察弹簧上产生的疏密相间的波。
实验步骤：
（1）、拨动水平悬挂的柔软长弹簧一端，产生一列疏密相间的波沿弹簧传播。
（2）、在弹簧上某一位置系一根红布条，代表弹簧上的质点，重复步骤（1）。
①观察：：红布条是否随波迁移？________说明了什么？_____________
②分析：弹簧上疏密相间的波形是怎样产生的？____________________（类比丝带上波产生的分析方法，锻炼学生的知识迁移能力）
实验（四），观察波动演示器上疏密相间的波：
实验步骤：
（1）、逆时针转动摇柄，演示屏上的质点排成一条水平线。
（2）、顺时针转动摇柄，各个质点依次振动起来。
现象：①后面的质点总比前面的质点开始振动的时刻________，从总体上看形成疏密相间的波。
②各质点的振动沿________，波的传播沿_______方向，质点振动方向与波的传播方向_______。
③质点是否沿波的传播方向迁移？_______
这种波叫做纵波，在纵波中最密处叫做密部，最疏处叫做疏部。
分析实验得出结论：
①不论横波还是纵波，介质中各个质点发生振动并不随波迁移。因此，波传播的是_________________，而不是介质本身。
②波传来前，各个质点是静止的，波传来后开始振动，说明他们获得了能量。这个能量是从波源通过前面的质点传来的。因此：波是传递_________的一种方式。
【达标检测】
1. 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
2.科学探测表明，月球表面无大气层，也没有水，更没有任何生命存在的痕迹。在月球上，两宇航员面对面讲话也无法听到，这是因为( )
A．月球太冷，声音传播太慢
B．月球上没有空气，声音无法传播
C．宇航员不适应月球，声音太轻
D．月球上太嘈杂，声音听不清楚
3. 一列横波在某时刻的波形图象如图所示，此时质点F的运动方向向下，则下列说法正确的是( )
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
4.一列波在介质中向某一方向传播，右图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( )
A．波源是M，由波源起振开始计时，P点已经振动时间T
B．波源是N，由波源起振开始计时，P点已经振动时间3T/4
C．波源是N，由波源起振开始计时，P点已经振动时间T/4
D．波源是M，由波源起振开始计时，P点已经振动时间T/4
5.细绳的一端在外力作用下从t=0时刻开始做简谐振动，激发出一列简谐横波。在细绳上选取15个点，图1为t=0时刻各点所处的位置，图2为t=T/4时刻的波形图（T为波的周期）。在图3中画出t=3T/4时刻的波形图。

6．关于振动和波的关系，下列说法正确的是( )
A．有机械波必有振动 B．有机械振动必有波
C．离波源远的质点振动周期长 D．波源停振时，介质中的波动立即停止
7．如图所示，为波沿着一条固定的绳子向右刚传播到B点时的波形，由图可判断出A点刚开始的振动方向是( )
A．向左 B．向右
C．向下 D．向上

8．下列关于横波与纵波的说法中，正确的是( ）
A．声波一定是纵波
B．声波可能是横波
C．地震波既有横波，也有纵波
D．横波只能在固体中传播，纵波既可以在固体中传播，也可以在液体、气体中传播
9．地震振动以波的形式传播，地震波有纵波和横波之分。
(1)右图是某一地震波的传播图，其振幅为A，波长为λ，某一时刻质点a的坐标为(λ，o)经1/4周期该质点的坐标是多少？该波是纵波还是横波？( )
A．（5λ/4，0）纵波 B．(λ，-A)横波
C．(λ，A)纵波 D．(5λ/4，A)横波
(2)若a，b两处与c处分别相距300 km和200 km。当c处地下15 km处发生地震，则( )
A．c处居民会感到先上下颠簸，后水平摇动 B．地震波是横波
C．地震波传到a地时，震动方向垂直于地面 D．a、b两处强度可能不同
10、一列横波沿水平方向传播，某一时刻的波形如图所示。则图中a、b、c、d四点在此时刻具有相同运动方向的是( )
A．a和c B．a和d
C．b和c D．b和d

a b

c d