第三章 机械波 第1节 波的形成(强基课——逐点理清物理观念)(课件PPT)-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册（人教版）

第三章　机械波 选择性必修第一册 波的形成(强基课——逐点理清物理观念) 第 1 节 课标要求 学习目标 1.通过观察，认识波的特征。 2.能区别横波和纵波。 1.理解波的形成过程，会判断质点的振动方向。 2.知道横波和纵波的概念，能够区别横波和纵波。 3.知道机械波的产生条件和传播特点。 逐点清(一) 波的形成及特点 逐点清(二) 横波和纵波 01 02 CONTENTS 目录 逐点清(三) 机械波 课时跟踪检测 03 04 逐点清(一) 波的形成及特点 1.波:______的传播称为波动，简称波。 2.波的形成(以绳波为例) (1)设想把一条绳子分成一个个小段，这些小段可以看作一个个______的质点，这些质点之间存在着_______的作用。 多维度理解 振动 相连 弹性力 (2)当手握绳端上下振动时，绳端______相邻的质点，使它也上下振动，这个质点又带动更远一些的质点……绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点____一些开始振动，绳端这种________________就沿绳子传出去了，整体上形成了凹凸相间的波形。 带动 迟 上下振动的状态 3.波动过程中各质点的运动特点 波动过程中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同，其运动特点为: (1)先振动的质点带动后振动的质点——“带动”。 (2)后振动的质点重复前面质点的振动——“重复”。 (3)后振动的质点的振动状态滞后于先振动的质点的振动状态——“滞后”。 1.对于沿绳传播的波，判断下列说法是否正确。 (1)绳上各质点的振动是有先后顺序的。 ( ) (2)绳上各质点振动的周期是相同的。 ( ) (3)绳上各质点振动的平衡位置不断转换即形成波。 ( ) 全方位练明 √ √ × 2.(多选)艺术体操中的“带操”表演中，运动员手持细棒抖动彩带的一端，彩带像波浪般翻卷，这是波在彩带上传播的结果。如图所示为“带操”表演中某时刻的照片，已知细棒在竖直方向抖动，P为彩带上的一个质点，若认为该波是向右传播的机械波，则下列说法正确的是 (　　) A.图示时刻，质点P正在向右运动 B.质点P的振动频率等于细棒抖动的频率 C.图示时刻，质点P正在向下运动 D.图示时刻，质点P正在向上运动 √ √ 解析:质点不随波迁移，故A错误；质点的振动频率与波源的振动频率相等，故B正确；由于波向右传播，根据先振动的质点带动后振动的质点可得，质点P正在向上运动，故C错误，D正确。 3.(2025·江苏无锡阶段检测)在一条软绳上选18个等间距的质点，质点1在外力作用下首先向上做简谐运动，其余质点在相互作用力的带动下依次振动，从而形成简谐波，由波的形成及图可知，下列说法中正确的是 (　　) A.质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的，每个质点均做简谐运动 B.每个质点开始运动后，均在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐运动 C.绳上的不同质点开始振动时的方向是不同的 D.波沿绳方向匀速传播，故每个质点的动能保持不变 √ 解析:波动过程中，前一质点带动后一质点，后一质点重复前一质点的振动，质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的，每个质点均做简谐运动，由题图可知绳上的每一个质点开始振动时方向都向上，故A正确，C错误；质点只能在平衡位置附近振动，不能沿绳传递，故B错误；每个质点都在平衡位置附近振动，速度时刻发生变化，则动能也时刻发生变化，故D错误。 逐点清(二) 横波和纵波 1.横波:介质中质点的振动方向与波的传播方向_________，这种波称为___波。在___波中，凸起的_______叫作波峰，凹下的_______叫作波谷。 2.纵波:介质中质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上，这种波称为____波。在____波中，质点分布_____的位置叫作密部，质点分布_____的位置叫作疏部。 3.分类依据:横波和纵波是按照_________方向与________方向的关系来区别的。 多维度理解 相互垂直 横 横 最高处 最低处 纵 纵 最密 最疏 质点振动 波传播 4.横波和纵波的对比 名称 横波 纵波 介质 只能在固体介质中传播 在固体、液体和气体介质中均能传播 特征 在波动中交替、间隔出现波峰和波谷 在波动中交替、间隔出现密部和疏部 1.(多选)机械波按质点振动方向与波传播方向的关系可分为横波和纵波。关于介质中质点的振动方向和波的传播方向，下列说法正确的是 (　　) A.在横波中二者方向有时相同 B.在横波中二者方向一定不同 C.在纵波中二者方向有时相同 D.在纵波中二者方向一定不同 全方位练明 √ √ 解析:在横波中质点的振动方向和波的传播方向相互垂直，所以二者方向一定不同，故A错误，B正确；在纵波中二者方向在同一直线上，既可以相同，也可以相反，故C正确，D错误。 2.(2025·内蒙古期末检测)关于机械波，下列说法正确的是 (　　) A.质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫作纵波 B.机械振动在介质中传播，形成了机械波 C.在横波中，凸起的最高处叫作波谷 D.波可以传递能量，但不可以传递信息 √ 解析:质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫作横波，故A错误；机械振动在介质中传播，形成了机械波，故B正确；在横波中，凸起的最高处叫作波峰，故C错误；波可以传递能量，也可以传递信息，故D错误。 3.(2025·广东佛山阶段练习)某同学设计了如图所示的地震测量装置，水平方向X和竖直方向Y的构造相同。地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4 km/s和9 km/s。地震中，假定震源在地震测量装置下方，观察到两振子相差0.5 s开始振动，则下列说法正确的是 (　　) A.两重球处于平衡位置时弹簧弹力均为0 B.X方向传感器接收到的是纵波振动 C.该地震波的振动周期是0.1 s D.该次震源与测试点的距离约为10 km √ 解析:Y方向的重球处于平衡位置时弹簧弹力等于重球的重力，故A错误；纵波的传播速度较快，根据题意Y方向的重球比X方向的重球早0.5 s 开始振动，所以X方向传感器接收到的是横波振动，故B错误；根据Y方向的振动图像可知5T=0.5 s，解得T=0.1 s，故C正确；根据题意可知-=0.5 s，解得该次震源与测试点的距离为x=3.6 km，故D错误。 逐点清(三) 机械波 1.介质 (1)定义:波借以______的物质。 (2)特点:组成介质的质点之间有___________，一个质点的振动会引起___________的振动。 2.机械波 机械振动在______中传播，形成了机械波。机械波的传播离不开介质，没有介质就无法形成机械波。 多维度理解 传播 相互作用 相邻质点 介质 3.机械波中各质点的运动特点 (1)介质中各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同。 (2)离波源越远，质点振动越滞后，但每一个质点的起振方向均与波源的起振方向相同。 (3)机械波向前传播的是振动这种运动形式，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。 4.机械波的特性 (1)波是传递_____的一种方式。 (2)波可以传递______。 能量 信息 5.“带动法”判断质点的振动方向 (1)原理:先振动的质点带动邻近的后振动的质点。 (2)方法:在质点P靠近波源一侧附近的图像上另找一点P'，P'为先振动的质点，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。 1.判断下列说法是否正确。 (1)物体做机械振动，一定产生机械波。 ( ) (2)机械波的传播方向就是介质中质点的振动方向。 ( ) (3)除波源外，机械波中各质点都做受迫振动。 ( ) (4)机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递。 ( ) 全方位练明 × × √ × 2.一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，下列说法正确的是 (　　) A.质点B向右运动 B.质点D和质点F的速度方向相同 C.质点A和质点C的速度方向相同 D.从此时算起，质点B比质点C先回到平衡位置 √ 解析: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，并跟随着离波源近的质点振动，题图所示时刻，D跟随C向上运动，F跟随E向下运动，同理可知A向下运动，故B、C错误；介质中的质点不随波迁移，由于此时B和C都向上运动，则B比C先到达最大位移处，并先回到平衡位置，A错误，D正确。 3.如图是以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形。 (1)请判断此机械波的类型。 答案:横波　 解析:各质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，此机械波是横波。 (2)判断图示时刻Q质点的振动方向。 答案:向上　 解析:P点为波源，Q点在右侧质点的带动下将向上振动。 (3)P点从平衡位置刚开始振动时，是朝着哪个方向运动的? 答案:向上　 解析:由(2)可知，当波恰好传到Q点时，Q点起振方向向上，故波源P点从平衡位置开始振动时的方向也向上。 (4)此波是否为P质点移动到Q质点形成的? 答案:不是 解析:机械波只是传播振动形式，介质中各质点并不随波迁移。 课时跟踪检测 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1.在平静的湖面上漂着一小木条，现向湖中央扔一石子，圆形波纹一圈圈地向外传播，当波传到小木条处时，小木条将 (　　) A.随波纹漂向湖岸 B.不动 C.向波源处漂动 D.在原来位置做上下振动 √ 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 4 5 解析:当波传到小木条处时，小木条在原来位置附近上下振动，不随波纹漂向湖岸，也不向波源处漂动，故选项D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 2.(2025·云南昆明阶段练习)(多选)关于机械振动和机械波，下列说法正确的是 (　　) A.机械波的传播过程是大量介质质点依次重复波源振动的过程 B.单个物体的振动在介质中不会产生波 C.在波的传播过程中，介质质点只振动，不随波迁移 D.在波的传播过程中，介质质点均做受迫振动 √ √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析:机械波的传播过程是大量介质质点依次重复波源振动的过程，故A正确；单个物体可以作为波源，在介质中会产生机械波，故B错误；在波的传播过程中，介质质点只振动，不随波迁移，故C正确；在波的传播过程中，介质质点均做受迫振动，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 3.(2025·江苏徐州阶段练习)下列关于简谐运动和简谐波的说法，正确的是 (　　) A.介质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等 B.介质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等 C.波的传播方向一定和介质中质点振动的方向相同 D.横波的波峰与波谷在振动方向上的距离不一定是质点振幅的两倍 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析:简谐波传播过程中，介质中质点在驱动力作用下做受迫振动，振动周期等于波的周期，A正确；简谐波在同一均匀介质中传播时速度不变，而质点做简谐运动的速度随时间做周期性变化，B错误；纵波的传播方向一定和介质中质点振动的方向在同一直线上，既可以相同，也可以相反，横波的传播方向与质点的振动方向相互垂直，C错误；横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍，D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 4.(2025·山东淄博开学考试)多姿多彩的波点缀着人类的生活。下列关于机械波的说法正确的是 (　　) A.波只能被利用，不会产生破坏 B.波既能传递信息，又能传递能量 C.水波离开了它产生的地方，而那里的水也随之向前运动 D.在横波中，质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析:机械波向外传播的是波源的振动形式和能量，机械波传播的实质是能量的传播，这种能量既可以被利用(如潮汐发电)，也会产生破坏(如海啸)，故A错误；机械波是机械振动在介质中的传播，它既可以传递信息，也可以传递能量，故B正确；水波离开了它产生的地方，而那里的水仍然在原来的位置做简谐运动，故C错误；在横波中，质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 5.如图甲所示，用手握住长绳的一端，t=0时刻在手的带动下O点开始上下振动，选向上为正方向，其振动图像如图乙所示，则以下四幅图中能正确反映t1时刻绳上形成的波形的是 (　　) √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析:经过t1时间，波源振动一个周期，形成的波形为一个完整的波形；因波源起振的方向为向下，可知在t1时刻波传播到的位置处的质点振动方向向下，可知此时的波形如图D。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 6.(多选)一次某同学去公园游玩，他向一处平静的水面丢进一颗石子，激起一圈圈水波，他观察到，石子落点平静后，远处的水波依然在向更远扩散，下列说法正确的是 (　　) A.石子落点处的水振动后，引起相邻的水依次振动形成了水波 B.石子落点处的水迁移到了远处，所以远处的水波可以继续传播 C.波源停止振动后，水波仍旧可以传播 D.波源停止振动后，远处的水由于获得了能量，所以还可以振动 √ √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析:石子落点处的水振动后，由于质点间相互作用，所以引起相邻的水依次振动形成了水波，故A正确；质点只在平衡位置附近振动，不随波迁移，故B错误；机械波传播的是机械振动的形式、能量，所以波源停止振动后，水波仍旧可以传播，水波传到的地方，质点还可以振动，故C、D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 7.用手上下抖动绳的一端，产生一列向右传播的横波。某时刻波形如图所示，其中a、b、c是绳上的三个质点，则 (　　) A.a向上振动 B.c向下振动 C.a 速率最大 D.b速率最大 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析:由于波向右传播，根据先振动的质点带动后振动的质点，可知质点a、b均向下振动，质点c向上振动，并且质点a恰好通过平衡位置，速率最大。故选C。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 8.如图所示为波沿着一条右端固定的绳子传播到B点的波形示意图，由图可判断出A开始振动的方向是 (　　) A.向左 B.向右 C.向上 D.向下 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析:由题图可知波传播到B点时，B点将开始向上振动，波的传播过程中各质点的振动是在波源的带动下依次进行的，每个质点开始的振动方向一定和波源的起振方向相同，所以A开始振动的方向向上，C正确，A、B、D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 9.(多选)如图所示，手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波，该波沿水平方向传播。绳上有另一质点P，t=0时，O点位于最高点，P点位于最低点，则 (　　) A.t=时，P点位于平衡位置 B.t=时，P点的速度方向水平向右 C.P点的起振方向与O点的起振方向相反 D.P点的起振方向与O点的起振方向相同 √ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析:t=时，P点从最低点经历个周期后回到平衡位置，故A正确；t=时，P点的速度方向向上，向平衡位置运动，故B错误；每一个质点的起振方向都跟波源的起振方向相同，故C错误，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 10.一列横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，质点a、b均处于平衡位置。则下列说法正确的是 (　　) A.该时刻质点a正向下运动 B.该时刻质点b正向上运动 C.该时刻质点a、b的速度相同 D.质点a、b的振动周期相同 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析:由“带动法”知该时刻质点a正向上运动，质点b正向下运动，A、B错误；该时刻质点a、b的速度大小相等，但方向相反，C错误；质点a、b的振动周期都等于波源的振动周期，因此质点a、b的振动周期相同，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 11.振源A带动细绳上下振动，某时刻在绳上形成的横波波形如图所示，规定绳上各质点在AP所在直线上方时位移x为正方向，从波传播到细绳上的P点开始计时，下列四幅x⁃t图像中能表示P点振动图像的是 (　　) √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析:波向右传播，开始计时时P点在平衡位置且将向下振动，故A正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 12.《枫桥夜泊》中有名句:“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船。”其中，当钟声传到客船时，对大钟的撞击早已停止了，但仍感觉“余音未绝”，分析其原因可能是 (　　) A.大钟的回声 B.大钟在继续振动，空气中继续形成声波 C.人的听觉发生“暂留” D.大钟虽停止振动，但空气仍在振动 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析:停止对大钟的撞击后，大钟做阻尼振动，仍在空气中形成声波；随着能量的减弱，钟声逐渐消失，故B正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 13.沙漠蝎子可以探测出附近虫子的运动，它是利用虫子运动所产生的沿沙漠表面传播的波来探测的，传播的波有两种类型:横波以速度v1=50 m/s传播，纵波以速度v2=150 m/s 传播。已知该虫子在某个时刻突然运动，蝎子就可以从它最接近虫子的一条腿上面感知到两种波先后到达的时间差Δt，从而感知到它和虫子之间的距离，如果蝎子到虫子的距离是37.5 cm，下列说法正确的是 (　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 A.虫子脚下的沙子随着波的传播运动到蝎子脚下 B.两种波传播到蝎子的时间差为0.003 75 s C.无论是纵波还是横波，传播方向均与振动方向垂直 D.波的传播过程中既传播了振动，也传播了信号和能量 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析:虫子脚下的沙子在平衡位置附近上下振动，不会随着波的传播而移动，故A错误；两种波传播到蝎子的时间差为Δt=-= s - s=5×10-3 s，故B错误；横波的传播方向与振动方向垂直，纵波的传播方向与振动方向平行，故C错误；波的传播过程中既传播了振动，也传播了信号和能量，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 14.如图所示是某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4、…为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向。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。t=0时质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动。下列判断正确的是 (　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 A.t=时，质点5的运动方向向下 B.t=时，质点8的加速度方向向上 C.t=时，质点12的运动方向向上 D.t=T时，质点16开始运动 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析:根据质点起振方向与波源起振方向相同，确定质点的振动方向。质点5起振方向与质点1相同，为竖直向上，故A错误；t=T时，质点9开始振动，质点8位于平衡位置上方，加速度竖直向下，故B错误；t=时，质点13开始振动，质点12位于平衡位置上方，正在向上运动，故C正确；t=T时，质点16在平衡位置上方，已经运动了，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 15.体操彩带由短杆和一定长度的彩带组成。运动员周期性地上下抖动短杆，彩带上形成简谐波，某一时刻彩带的形状如图所示。彩带重力不计，下列说法正确的是 (　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 A.图中彩带上的质点a正在向下运动 B.彩带上的质点b向右移动，把能量传递给质点a C.短杆与彩带的接触点在竖直方向做匀速运动 D.由于短杆在竖直方向振动，所以该简谐波为纵波 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2 3 4 解析:题图中波向右传播，根据“带动法”可知，彩带上的质点a正在向下运动，A正确；机械波传播过程中，质点只在自己的平衡位置附近振动，而不随波迁移，B错误；短杆与彩带的接触点在竖直方向做简谐运动，C错误；由于短杆在竖直方向振动，波向右传播，波源振动方向与波的传播方向垂直，所以该简谐波为横波，D错误。 本课结束 $$