3.1 波的形成 导学案-2025-2026学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

该高中物理导学案聚焦“机械波”核心内容，涵盖波的形成与传播、横纵波分类、振动与波的关系及质点振动方向判断等知识点。通过绳波实例和水面波纹、声波等生活现象导入，衔接振动知识，以“带动法”等学习支架帮助学生理解质点不随波迁移而传播振动形式的关键。 资料特色在于设计小组讨论与思维探究活动，结合生活案例分析横纵波差异，培养科学探究能力。例题与变式训练紧扣“带动、重复、落后”规律，强化物理观念和科学思维，助力学生建立波与振动的联系，提升分析解决问题的能力。

第三章 机械波 1 波的形成 【学习目标】 1．认识常见的波动现象，了解波动的普遍性,知道波是报动的传播。 2．了解介质、波源的概念，知道机械波是机械振动在介质中的传播。 3．了解机械振动在介质中的传播机制，知道介质本身并不随波迁移。 4．会从形态上区别横波、纵波,知道横波与纵波的定义；知道声波是纵波。 5．知道波传播的是振动形式和能量，波可以传播信息。 【学习重难点】 重点：机械波在传播过程中，对介质中质点在各自平衡位置附近的振动情况以及振动以波的形式在介质中传播的理解。 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而迁移。 课本导练 必备知识 一、波的形成、传播及特点 1．波：____________________． 2．波的形成和传播（以绳波为例） （1）一条绳子可以分成一个个小段，一个个小段可以看作一个个相连的质点，这些质点之间存在着弹性力的作用． （2）当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻质点，使它也上下振动．这个质点又带动更远一些的质点. 绳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迟一些开始振动． 二、横波和纵波 1．横波：____________________ 垂直的波. （1）波峰：____________________ （2）波谷：____________________ 2．纵波：____________________ （1）密部：____________________ （2）疏部：____________________ 三、振动与波的关系 1．介质 （1）定义：____________________． （2）特点：____________________． 2．机械波 ___________，形成了机械波． 3．机械波的特点 （1）____________________． （2）____________________． （3）____________________． 四、由“带动法”确定质点的振动方向 1．原理：____________________． 2．方法：_______________________________________．如图所示． 1．举出一个生活中的例子，说明机械波是“质点振动”这种运动形式在介质中的传播，质点并没迁移。 展示讨论 小组讨论课本导练内容，并完成下列问题讨论且进行展示 1．如图所示，是某绳波形成过程的示意图，质点1在外力作用下垂直直线方向做简谐运动，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，t＝时，1质点到达最上方，5质点开始向上运动，问： (1)t＝时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？ (2)t＝时，质点8、12、16的运动状态如何？ (3)t＝T时，质点8、12、16的运动状态如何？ 2．如图是以质点为波源的机械波在绳上传到质点时的波形。 （1）请判断此机械波的类型。 （2）点从平衡位置刚开始振动时，是朝着哪个方向运动的？ 一、波的形成、传播及特点 机械波的形成与传播 波的特点 （1）振幅：像绳波这种一维（只在某个方向上传播）机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同． （2）周期（频率）：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． （3）步调：离波源越远，质点振动越滞后． （4）运动：各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移．各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同． （5）实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也可以传递能量和信息． 例1． （多选）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振动，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，因此每个质点均做受迫振动 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．绳上的每一个质点开始振动时，方向都向上，振动周期都相同 D．绳上波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做等幅振动，每个质点的机械能守恒 变式训练1． 如图所示是某绳波形成过程的示意图，质点1在外力作用下垂直绳方向做简谐运动，带动其余质点依次上下振动，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， 时，1质点到达最上方，5质点开始向上运动，问： 时，质点8、12、16的运动状态（是否运动、运动方向）如何？ 时，质点8、12、16的运动状态如何？ （3）t=T时，质点8、12、16的运动状态如何？（课本第66页练习与应用2） 二、横波和纵波 思维探究 波是能量通过介质或空间的传播方式，可以分为横波和纵波．在横波中，介质的振动方向与波的传播方向相互垂直；在纵波中，介质的振动方向与波的传播方向在同一条直线上． （1）观察海面波浪的运动和听到来自远方的声音，思考这两种情况下波的传播方式分别属于横波还是纵波，并解释为何． （2）当你振动一根紧绷的弦时，弦上形成的波动是如何传播的？请描述这是横波还是纵波，并给出理由． （3）试列举一些日常生活中的例子，其中能量的传输涉及横波和纵波，并讨论它们各自的特点． 横波和纵波的区别 （1）质点的振动方向与波的传播方向的关系不同：横波中，质点的振动方向与波的传播方向相互垂直；纵波中，质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上,有时同向,有时反向． （2）特征不同：横波中交替、间隔出现波峰和波谷；纵波中交替、间隔出现密部和疏部． （3）传播介质不同：横波只能在固体介质中传播；纵波在固体、液体和气体介质中均能传播. 例2． 关于横波和纵波，下列说法不正确的是（ ） A．质点的振动方向和波的传播方向相互垂直的波叫横波 B．质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波 C．横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部 D．地震波是横波，声波是纵波 变式训练2． 下列关于横波、纵波的说法正确的是（ ） A．凸凹相间的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷 B．质点的振动方向与波的传播方向垂直的波为纵波 C．沿横向传播的波叫横波，沿纵向传播的波叫纵波 D．沿横向传播的波叫纵波，沿纵向传播的波叫横波 三、振动与波的关系 区别 （1）研究对象不同——振动是单个质点在平衡位置附近的往复运动，是单个质点的“个体行为”；波动是振动在介质中的传播，是介质中彼此相连的大量质点将波源的振动传播的“群体行为”． （2）力的来源不同——产生振动的力是回复力，可以由作用在物体上的各种性质的力提供；而引起波动的力，则总是介质中各质点相互作用的弹力． （3）运动性质不同——振动是质点的变加速运动；而波动是匀速直线运动，传播距离与时间成正比． 联系 （1）振动是波动的起因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动． （2）波上的各个质点振动的频率和振幅均与振源相同． 例3． 关于机械振动和机械波，下列说法不正确的是（ ） A．有机械振动必有机械波 B．在空气中传播的声音是纵波 C．在机械波的传播中质点并不随波迁移 D．机械波是传递能量的一种方式 变式训练3． 下列关于机械波与机械振动的说法正确的是（ ） A．小明课间用球拍向地面拍打乒乓球，乒乓球的运动属于机械振动 B．机械振动的传播称为波动，但机械波的传播离不开介质，机械波的波速由介质本身的性质决定 C．任何机械振动都会形成机械波 D．做简谐运动的物体经过平衡位置时，合力一定为零，速度最大 四、由“带动法”确定质点的振动方向 问题探究 你在一个平静的池塘边丢下一颗石头，观察到从石头入水处形成的波纹向四周传播．现在，想象你在房间里向墙壁拍掌，声波在空气中向外传播． （1）描述你如何能够看到池塘中水波纹的移动，尽管水中的每个水分子实际上只在自己的位置附近上下振动． （2）当拍手形成的声波在空气中传播时，分析空气分子是如何传递这个声波的，并解释这个过程中介质的运动特性． （3）如果水波遇到池塘中间的一个浮标，浮标会如何运动？同样，当声波遇到房间里不同的物体（如家具或墙壁），它们会如何影响声波的传播？ 【答案】 （1）我们能够看到池塘中水波纹的移动是因为水分子在波的传播过程中进行周期性的上下振动，这个振动通过连续水分子的相互作用向外传播，形成了我们可以看到的波纹. （2）拍手形成的声波在空气中传播时，通过空气分子间相互碰撞和压缩的方式传递能量，空气分子在自己的位置附近前后振动（纵向振动），形成了纵波，介质整体并不沿声波传播方向移动，只是局部振动. （3）当水波遇到池塘中的浮标时，浮标会随波上下振动，表现出水波能量的传递. 声波遇到房间里的物体时，会发生反射、折射或者被吸收，这些效应改变了声波的传播方向和强度，并可导致回声、声音改变或逐渐消失. 波动过程中各质点的运动规律 1．先振动的质点带动后振动的质点． 2．后振动的质点重复前面质点的振动． 3．后振动的质点的振动状态落后于先振动的质点． （概括起来就是“带动、重复、落后”） 判断质点的振动方向的方法 在质点P靠近波源一方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. 例4． 如图所示是一列横波在某一时刻的波动图像，已知f质点此时刻的运动方向向下，以下说法正确的是（ ） A．波向左传播，质点h的运动方向向下 B．波向右传播，质点c的速度为零 C．波向左传播，质点b的运动方向向上 D．波向右传播，质点g的运动方向向上 变式训练4． （多选）一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图所示的凹凸形状，不考虑能量损耗，对此时绳上A、B、C、D、E、F6个质点，下列说法正确的是 （ ） A．它们的振幅相同 B．其中D和F的速度方向相同 C．其中A和C的加速度方向相同 D．从此时起，B比C先回到平衡位置 小结小测 一、课堂小结 二、课堂小测 判断题 (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)除振源外，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。（ ） 【参考答案】 课本导练 必备知识 【答案】 一、波的形成、传播及特点 1．波：振动的传播称为波动，简称波． 2．波的形成和传播（以绳波为例） （1）一条绳子可以分成一个个小段，一个个小段可以看作一个个相连的质点，这些质点之间存在着弹性力的作用． （2）当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻质点，使它也上下振动．这个质点又带动更远一些的质点. 绳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迟一些开始振动． 【答案】 二、横波和纵波 1．横波：质点的振动方向与波的传播方向相互 垂直的波. （1）波峰：凸起的最高处. （2）波谷：凹下的最低处. 2．纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波. （1）密部：质点分布最密的位置. （2）疏部：质点分布最疏的位置. 【答案】 三、振动与波的关系 1．介质 （1）定义：波借以传播的物质． （2）特点：组成介质的质点之间有相互作用，一个质点的振动会引起相邻质点的振动． 2．机械波 机械振动在介质中传播，形成了机械波． 3．机械波的特点 （1）介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，它传播的只是振动这种运动形式． （2）波是传递能量的一种方式． （3）波可以传递信息． 【答案】 四、由“带动法”确定质点的振动方向 1．原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点，后振动的质点重复前面质点的振动. 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．【答案】见解析 展示讨论 1．【答案】见解析 2．【答案】（1）横波；（2）向上 一、波的形成、传播及特点 例1．【答案】AC 变式训练1．【答案】 （1）见解析 （2）见解析 （3）见解析 二、横波和纵波 【答案】 思维探究 （1）海面波浪的运动是横波，因为水面粒子的振动方向与波浪传播方向垂直. 听到来自远方的声音是因为纵波，在这种波中，空气粒子的振动方向与声波传播方向相同. （2）振动一根紧绷的弦产生的波动是横波，因为弦上的点上下（或侧向）振动，而波沿弦的长度方向传播，所以振动方向与波传播方向垂直. （3）横波的例子包括吉他弦的振动、水面的涟漪；纵波的例子包括响亮音乐中震动窗户的声音、地震中的P波（初至波）. 横波的特点是介质的振动方向垂直于波的传播方向，而纵波的特点是介质的振动方向与波的传播方向一致. 例2．【答案】D 变式训练2．【答案】A 三、振动与波的关系 例3．【答案】A 变式训练3．【答案】B 四、由“带动法”确定质点的振动方向 例4．【答案】C 变式训练4．【答案】ACD 小结小测 二、课堂小测 【答案】 错误 错误 正确 错误 学科网（北京）股份有限公司 $