1.波的形成-【勤径学升】2024-2025学年高中物理选择性必修第一册同步练测（人教版2019）

第三章 机械波 1.波的形成 学习目标 核心素养 一→振源 →机做波的形成 →介质 1,理解机械波的形成过程和产生条件 →横波 2.知道横波和纵波的概念 波的形成 ·机械波的分类 3.明确机械波传播的特点。 →纵被 机械波的 传播振动形式、能量、 传播特点 信息，质点不随波迁移 自主学习探新知 深前预习双基落实 一、波的形成 二、横波和纵波 1.形成原因：以绳波为例（如图）。 机械波可分为横波和纵波两类 标识性 定义 实物波形 物理量 质点的据 ①波蜂：在横被 (1)可以将绳分成一个个小段，这些小段可 动方向与 中，凸起的处 以看作一个个相连的 波的传播 ②波谷：在横波 上下外 方向相互 (2)在无外来扰动之前，各个质点排列在同 中，四下的处 的波 一直线上，各个质点所在的位置称为各自的 质点的搬 ①密部：在纵波 动方向与 中，质点分布 波的传播 的位置 (3)由于外来的扰动，会引起绳中的某一质 方向在同 四虢部：在纵被 点振动，首先振动的这个质点称为 中，质点分布 (4)由于绳中各质点之间存在着相互作用 的波 的位置 力，作为波源的质点就 周围质点振 声波是 ,它不仅能在空气中传播， 动，并依次 邻近质点振动，于是振 也能在液体、固体中传播。 动就在绳中由近及远地传播。 三、机械波 2.波的传播：绳端这种上下振动的状态沿绳子 1.介质：波借以传播的物质。 传出去。因此说波传播的是 这种 2.形成： 在介质中传播，形成了 运动形式。 机械波。 54 第三章机械波 3.产生条件 (2)在绳波的形成和传播中，所有质点同时 (1)要有 运动，同时停止运动 ( (2)要有传播振动的 (3)物体做机械振动，一定产生机械波。 4.机械波的实质 (1)传播振动这种运动 (4)质点沿水平方向振动，波沿水平方向传 (2)传递能量的一种 。 依靠介质中 播，这样的波一定是横波。 各个质点间的相互作用力而使各相邻质点 :2.绳波在某时刻的形状如图 依次做机械振动来传递波源的能量。 所示，若O是波源，则此刻 这自我诊断 A点振动方向 ,若 1.判断下列说法的正误。 O是波源，则此刻A点振动方向 (1)质点的振动位置不断转换即形成波。( (均选填“向上”或“向下”) 互动探究解疑难 要点归纳重滩突孩 要点一波的形成、传播及特点 。问题导引 (2)周期（频率）：各质点都在做受迫振动，所 艺术体操也叫韵律体操，是 以各质点振动的周期（频率）均与波源的振 一种艺术性很强的女子竞赛体 动周期（频率）相同。 操项目，19世纪末20世纪初起 (3)步调：离波源越远，质点振动越滞后。 源于欧洲。艺术体操表演项目 (4)运动：各质点只在各自的平衡位置附近 有很多，丝带舞表演就是其中之 丝带年 做往复振动，并不随波迁移。各质点的起振 一，如图所示是一幅丝带舞的表演图。 方向都与波源开始振动的方向相同。 讨论： (1)丝带上的各点有没有随波迁移？ (5)实质：机械波向前传播的是振动这种运 (2)运动员的手停止抖动后，丝带上的波会 动形式，同时也可以传递能量和信息。 立即停止吗？ 3.振动和波动的区别与联系 振动 波动 单个质点在平衡位 振动在介质中的传 口探究升华 研究 置附近的往复运动 播，研究的是大量质 对象 研究的是单个质点 点将波源振动进行 1.机械波的形成 的“个体行为” 传播的“群体行为 波源 质点间的 相互作用 可以由作用在物体 前一质点带动后一质点 别 力的 可以由联系介质中 上的各种性质力 来源 各质点的弹力提供 介质 以振动的形式向外传播 提供 运动 机械波 在同一种均匀介质 质点做变加速运动 性质 中是匀速直线运动 2.机械波的特点 (1)振幅：像绳波这种一维（只在某个方向上 (1)振动是波动的原因，波动是振动的结果： 传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振 联系 有波动必然有振动，但有振动不一定有波动 幅相同。 (2)波动的性质，频率和报幅都与振源相同 55 》高中物理·选择性必修第一册（人教版 典例剖析 (2)t= 3平时质点8、12、16的运动状态 [例1]如图所示是某绳波形成过程的示意 如何？ 图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简 谐运动，带动2、3、4…各个质点依次上下振 动，把振动从绳的左端传到右端。已知t=0 时，质点1开始向上运动，1=T时，1到达最 针对训练 上方，5开始向上运动。问： 1.(多选)关于机械波的形成与传播，下列说法 中正确的是 =01234567891243415161718129 A.物体做机械振动，不一定产生机械波 B.后振动的质点总是跟着先振动的质点重 3678910111213451617181920 复振动，只是时间落后一步 C.参与振动的质点都有相同的频率 (1)t= 时，质点8,12,16的运动状态（是香 D.机械波是质点随波迁移，也是振动能量的 运动、运动方向)如何？ 传递 要点二 横波和纵波 2问题导引 续表 地震是重大的自然灾害，地震后的情境 名称 项目 如图所示。当地震发生时，地震波在地球内 横波 纵波 部和地表传播，有时使人感到左右摇晃，有 只能在固体介质中在固体、液体和气体 介质 时使人感到上下颠簸。请思考： 传播 介质中均能传播 在波动中交替，间隔 特征 在波动中交替、间隔 出现波峰和波谷 出现密部和疏部 [特点提醒] (1)在纵波中各质点的振动方 向与波的传播方向在同一直线上，而不是方 向相同。 (2)绳波是横波，声波是纵波，但水波既不是 (1)地震波是横波还是纵波？ 横波也不是纵波，它属于比较复杂的机械波。 (2)横波与纵波的根本区别是什么？ 典例剖析 [例2]下列关于横波、纵波的说法正确的是 ( A.同一波源在同一介质中形成的机械波中 探究升华 可同时具有横波和纵波 横波与纵波的比较 B.由于横波，纵波的振动方向与波的传播方 向的关系不同，因此横波、纵波不可能沿 名称 项目 同一方向传播 横波 纵波 C.横波，纵波在同一介质中的传播速度一定 在波动中，质点的振在波动中，质点的振 相等 概念 动方向和波的传播动方向和波的传播 D.只要存在介质，不管是固体、液体或气体， 方向相互垂直 方向在一条直线上 均可传播横波和纵波 56 第三章机械波 口针对训练 B.横波中，质点的振动方向也可能与波的传 2.(多选)下列关于横波和纵波的说法中正确 播方向在同一直线上 C.纵波中，波的传播方向就是波中质点的移 的是 ( 动方向 A.横波中，质点的振动方向一定与波的传播 D.纵波中，质点的振动方向一定与波的传播 方向垂直 方向在同一条直线上 随堂巩固促应用 验证反馈迁移运用 1.(机械波的特点)（多选）关于机械波的说法 C.有振动一定有波，但有波不一定有振动 正确的是 ( D.波动的过程是质点的振动形式及能量由 A.相邻的质点要相互做功 近及远的传播过程 B.机械波在真空中也能传播 3.(横波与纵波)对于横波和纵波，下列说法中 正确的是 C.波源开始时怎样振动，其他质点开始时就 A.质点在水平面内振动的波一定是横波 怎样振动 B.质点振动方向与波传播方向都在水平面 D.除波源外，波中各质点都做受迫振动 内的波一定是横波 2.(振动与波的关系)关于振动和波的关系，下 C.某时刻横波中波峰和波谷处的质点位移 列说法正确的是 都是最大 A.如果波源停止振动，在介质中传播的波也 D.横波中波蜂处质点位移最大，波谷处质点 立即停止 位移最小 B.发声体在振动时，一定会产生声波 提示请完成《素能提升训练》训练十一 2.波的描述 学习目标 核心素养 横坐标：在波的传橘方向上 各质点的平衡位置 图像的建立 1,知道什么是波的图像，能在图像中读 纵坐标：某一时刻各质点 出质点振动的振辐 偏离平衡位置的位移 2.能区分振动图像和波的图像。 简谐波的图像是一 3.理解波长的周期、频率，波速的概念 ·波的图像 图像的特点 条正（余）弦曲线 和物理意义。 ·从波的图像可获取的信息 4.掌握被长、颗率和波速的关系式，并 能应用关系式解答有关问题。 述 波长一由波源与介质决定 波长，频 颜率→由波源决定 =T= 刘 率和波速 ·波速一由介质决定 575.实验：用单摆测量重力加速度 【互动探究解疑难】 [典例剖析] [例1] [解析](1)主尺读数加游标尺读数的总和等于 最后读数，9 mm+7×1mm=9.7 mm=0.97cm,不需 要估读。 (2)单摆符合简谐运动的条件是最大偏角不超过5°,并 从平衡位置开始计时，故 A错误；若第一次过平衡位置 计为“0”,则周期T=50,若第一次过平衡位置计为“1”, 则周期T=4.5,B错误；由T=2m√g得g=4r2,其 中l为摆长，即悬线长加摆球半径，若为悬线长加摆球 直径，由公式知g偏大，故C正确；为了能将摆球视为质 点和减少空气阻力引起的相对误差，应选密度较大、体 积较小的摆球，故 D错误。 [答案](1)0.97(2)C [例2] [解析] (1)本实验需要测量时间求出周期，并 要测量筒的下端口到摆球球心的距离l,则所需的测量 工具是毫米刻度尺，故选 B。 (2)由单摆周期公式得：T=2m√4h, 得到：T°=4x(+h), 当l=0时，r°=4x2h>0,,则真正的图像是a。 (3)当T?=0时，l=-h,即图像与l轴交点坐标， k=,故h=-l=30 cm=0.30 m,图线的斜率大小 由图并结合数学知识得到k=4 s2/m, 解得g=π2m/s2≈9.86 m/s2。 [答案](1)B(2)a (3)0.30 9.86 [例3] [解析](1)频闪仪的闪光频率f?与水滴滴落的 频率f,的关系为f?=f。 (2)根据匀变速直线运动中时间中点的瞬时速度等于该 过程中的平均速度，有： 两水滴之间的时间为 T=1=30s, 0=BP~2.28m/s, 选择图中的后四段位移，根据逐差法有： so一s=2a,T2, Spg一=2a,T2 g=ata=m+sa4S~9.72 m/s2。 [答案](1)f?=f?(2)9.72 2.28 【随堂巩固促应用】 1.(1)AB(2)12.5 (3)CD 2.(1)BC(2)D(3)D (4)?rL (3)?k3.(1)2.990 (2)偏大 (4)测量摆长时未计入 摆球的半径 (3)k4.(1)98.50 99.8 (2)B 5.(1)N-1 (2)Akk形成了圆锥摆 (3)不会 不会 6.受迫振动 共振 【自主学习探新知】 一、1.干预 2.(1)振幅 阻尼 振幅(2)减小 (3)阻 尼 无阻尼振动 二、1.周期性 2.驱动力 3.驱动力 固有频率 三1.等于 2.振幅 [自我诊断] 1.(1)√ (2)× (3)× (4)×(5)× 2.A f f 【互动探究解疑难】 要点——-[问题导引] 提示：由于乐声受到空气的阻尼作用，振幅越来越小，因 此乐声也就越来越弱了。 「典例剖析 [例1] BD 在单摆振动过程中，因不断克服空气阻力做 功使动能逐渐转化为内能，故选项C错误，选项 D正 确；虽然单摆总的机械能在逐渐减小，但在振动过程中 动能和重力势能仍在不断地相互转化，由于A、B两时 刻，单摆的位移相等，所以重力势能相等，但动能不相 等，故选项 A错误，选项B正确。 [针对训练] 1.B 要点二—--[问题导引] 提示：磬不敲自鸣是因为其固有频率和寺里的钟声频率 相同引起了共振；和尚的朋友用钢锉在磬上锉了几处， 就改变了磬的固有频率，从而破坏了磬和寺里钟声的共 振条件，磬也就不会不敲自鸣了。 [典例剖析] [例2] B 根据受迫振动发生共振的条件可知甲的振幅 较大，因为甲的固有频率等于驱动力的频率，做受迫振 动的物体的频率等于驱动力的频率，所以 B选项正确。 [针对训练] 2.B 【随堂巩固促应用】 1.ABD 2.AC 3.D 第三章 机械波 1.波的形成 【自主学习探新知】 一、1.(1)质点(2)平衡位置(3)波源(4)带动 带动 2.振动 二、垂直 最高 最低 直线 最密 最疏 纵波 三、2.机械振动 3.(1)波源 (2)介质 4.(1)形式 (2)方式 「自我诊断 1.(1)× (2)×(3)×(4)× 2.向上 向下 8 【互动探究解疑难】 要点———[问题导引] 提示：(1)没有(2)不会 [典例剖析] [例1] [解析] 各质点在各时刻的情况如图所示： =2 910111213141516171819 甲 t=4T 920 乙 (1)由甲图可知，1=2时，质点8未达到波峰，正在向上 振动，质点12、16未振动。 (2)由乙图可知，t=3T时，质点8正在向下振动，质点 12向上振动，质点16未振动。 [答案] 见解析 [针对训练] 1.ABC 要点二 [问题导引] 提示：(1)地震波既有横波成分也有纵波成分。 (2)横波与纵波的根本区别是质点的振动方向与波的传 播方向之间的关系。 [典例剖析] [例2] A 同一波源产生的波中可同时具有横波、纵波， 如地震波，故选项 A正确；虽然传播这两种波的介质质 点振动方向与波传播方向的关系不同，但并不妨碍两者 沿同一方向传播，故选项B错误；在同一介质中，横波和 纵波传播速度一般不同，如地震波中纵波比横波传播得 快，故选项C错误；横波可以在固体内传播，不可以在液 体、气体中传播，而纵波可在固体、液体和气体中传播， 故选项 D错误 [针对训练] 2.AD 【随堂巩固促应用】 1.ACD 2.D 3.C 2.波的描述 【自主学习探新知】 一、1.平衡位置 位移 2.x?,y? x?,y? xg,y? 3.平滑 波的图像 波形图 4.(1)正弦波 (2)波形图(3)振动图像 二、1.(1)相邻 (2)①波峰 波谷 ②密部 疏部 2.(2)倒数 (3)一个周期 3.(2)介质 不同 (3)λf (4)③波速 频率 [自我诊断] 1.(1)√ (2)√(3)×(4)√(5)×(6)× 2.10 上 下 减小 增大 【互动探究解疑难】 要点———[问题导引] 提示：(1)波的图像是正弦曲线。 (2)由图像可读出：①该时刻各质点的位移；②各质点振 动的振幅；③波长。 [典例剖析] [例1] [解析](1)由于波沿x轴正方向传播，质点A 在“下坡区”,所以它向上运动；质点C、质点 D均在“上 坡区”,所以质点C、D都向下运动。 过会T,(2)再经 ,质点 A又回到平衡位置，所以质点 A 通过的路程为 4 cm;质点C也回到平衡位置，其位移 为0。 [答案](1)上 下 下(2)4 0 [针对训练] 1.ACD 要点二- [问题导引] 提示：波的图像横坐标表示各质点的平衡位置，纵坐标 表示某时刻各质点离开平衡位置的位移；而振动图像横 坐标表示某质点运动的时间，纵坐标表示该质点在不同 时刻离开平衡位置的位移。波的图像表示某时刻各质 点的位移；振动图像表示质点的位移随时间变化的 规律。 [典例剖析] [例2] [解析](1)题图甲中AA'表示质点A的振幅或 1.0 s时质点A的位移，大小为0.2 m,方向为负。题图 乙中AA'表示质点P的振幅，也是质点P在0.25 s时 的位移，大小为0.2 m,方向为负。 (2)题图甲中OAB段图线表示O到B之间所有质点在 1.0 s时的位移。由题图乙看出质点P在1.0 s时向y 轴负方向振动，所以图甲中波向左传播。 (3)由题图乙可知周期为1.0 s,再经 3.5 s各质点在题 图甲的基础上运动3.5个周期，用特殊点法描出 A、B、 C、P四点的位置，连线可得到 3.5 s 时的波的图像，如 图所示。 +y/m 0.2 0 /m2\1 3 4 -0.2 [答案] 见解析 [针对训练] 2.BD 要点三——[问题导引] 提示：(1)纵波的速度大。 (2)波的传播速度取决于介质。 [典例剖析] [例3] [解析] 本题主要考查了波长、频率、波速三者 之间的关系及学生的空间想象能力，此题创新之处在于 虽在同一介质中波速却发生了变化，有人认为这题有问 题，其实不然，虽是同一介质，当温度发生变化时，波速 也随之变化。 由题意得两次波长分别为 λ?=9=30m,λ?=学=30m。 设波速为330 m/s时，甲、乙两地间有 n个完整波形。 据题意有(n—1)λ?=nλg, 所以n=x-x=343-330=34, 所以甲、乙两地间的距离为 s=nλ?=34×330m=224.4 m. [答案] 224.4 m 9