第3章 学案17 波的形成-【智学校本学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册（鲁科版）

鲁科版物理选择性必修第一册 课笔 第3章 机械波 学案17波的形成 学可住务 1.知道机械波产生的条件，理解机械波的形成过程和传播特点。 2.知道纵波和横波的概念，能区分纵波和横波。 3.能根据机械波的形成特点解决相关问题 课堂活动 3.机械波的形成 波源 质点间的 前一质点 把振动的 带动后 形式向外 活动一了解波的形成与传播 介质 相互作用 质点 传播 机械波 4.机械波的特点 》新知导学 (1)机械波传播的是振动形式、能量和信息，介 如图所示，把软绳的一端系在墙上，用手抓住绳子 质中各质点本身并不随波的传播而迁移，而是 的另一端上下振动，可看见沿绳传播的波。如果 在各自的平衡位置附近振动。 在绳子上某处做一红色标记，观察这一红色标记 (2)波动过程介质中的各个质点都做受迫振动， 的运动。 各个质点振动的周期（频率）与波源的周期（频 率)相同。 (3)各质点的起振方向都与波源开始振动的方 向相同。 (4)不考虑能量损失时，各质点振动的振幅 相同。 1.红色标记有没有随波迁移？ 【归纳总结】 (1)振动和波动的区别与联系 振动 波动 2.当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？ 单个质点在平 衡位置附近的 振动在介质中的传播，研 研究 往复运动，研 究的是大量质点将波源 对象 究的是单个质 振动传播的“群体行为” 点的“个体行 新知生成 区 为” 1.波的定义 别 可以由作用在 机械振动在 中传播形成的波称为机械 力的 物体上的各种 联系介质中各质点的弹力 波，简称波。 来源 性质力提供 2.形成条件 (1)波源：做机械振动的物体。 运动 质点做变速 在均匀介质中是匀速直 (2)介质：能传播波的 性质 运动 线运动 1170 波的形成学案17 续表 2.(23一24·四川甘孜期中)关于振动和波的关 听 (1)振动是波动的原因，波动是振动的结 系，下列说法正确的是 ( ) 笔 联 果；有波动必然有振动，有振动不一定有 A.物体做机械振动，一定会产生机械波 系 波动。 B.如果波源停止振动，在介质中传播的波动也 (2)波动的性质、频率和振幅与波源相同。 立即停止 (2)“带动法”判定质点的振动方向 C.介质中有机械波传播，其中的质点不一定在 ①原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点。 做机械振动 ②方法：在质点P靠近波源一方附近的波形图上 D.介质中每一个质点开始振动的方向一定和 另找一点P,P'为先振动的质点，若P'在P上 波源开始振动的方向相同 方，则P向上运动，若P'在P下方，则P向下运 3.(24一25·山东菏泽 动，如图所示。 阶段练习)一列简谐 波沿x轴传播，在某 时刻的波形如图所 示。已知此时质点e的运动方向向下，则 P向上运动 P向下运动 新知应用 A.此波沿x轴正方向传播 1.(多选)在一条软绳上选18个等间距的质点，质 B.质点c此时向下运动 点1在外力作用下首先向上振动，其余质点在 C.质点a将比质点b先回到平衡位置 相互作用力的带动下依次振动，从而形成简谐 D.质点d振幅为0 波，由波的形成及图示可知，下列说法正确的是 ( 活动二 了解波的分类 ) 01 123456789101112131415161718 D新知导学 12方56方890264678 如图所示，思考下列问题。 音叉振动 =723456789102i3i4516178 .456789101112131415161718 声音传播时引起 空气的疏密变化 r2345 乙 ,,789101112131415161718 1.图甲是绳波，其中质点的振动方向与波的传播 A.质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹 方向是什么关系？ 力实现的，因此每个质点均做受迫振动 B.每个质点开始振动后，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 2.图乙是声波，其中质点的振动方向与波的传播 上，振动周期都相同 方向是什么关系？ 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，故每个质点的机械能 守恒 7110 鲁科版物理选择性必修第一册 听 新知生成 000WwW00W001 笔 1.根据质点的振动方向和波的传播方向之间的关 标记物 记 系，可把机械波分为 和 两类。 2.横波 A.弹簧上形成的波是横波 (1)定义：质点的振动方向与波的传播方向 B.推、拉弹簧的周期越小，波长越长 的波称为横波。 C.标记物振动的速度就是机械波传播的速度 (2)描述 D.标记物由静止开始振动的现象表明机械波 ①波峰：横波凸起的 处。 能传递能量 ②波谷：横波凹下的 处。 2.(多选)(24一25·湖南怀化阶段 3.纵波 练习)沙漠蝎子可以探测出附近 (Yo (1)定义：质点的振动方向与波的传播方向在 虫子的运动，它是利用虫子运动 上的波称为纵波。 所产生的沿沙漠表面传播的波来探测的，传播 (2)描述 的波有两种类型：横波以速度v1=50m/s传 ①密部：质点分布最 的地方。 ②疏部：质点分布最 的地方。 播，纵波以速度v2=150m/s传播。已知当蝎 【归纳总结】横波与纵波的比较 子附近的虫子在某个时刻突然运动时，蝎子就 可以利用从它最接近虫子的一条腿上面感知到 横波 纵波 的两种波先后到达的时间差△t,从而感知到它 质点的振动方向与波 质点的振动方向与波 定义 的传播方向相互垂直 的传播方向在同一直 和虫子之间的距离，如果蝎子到虫子的距离是 的波 线上的波 37.5cm,下列说法正确的是 () 一般在固体介质中 在固体、液体和气体 A.虫子脚下的沙子随着波的传播运动到蝎子 介质 传播 介质中均能传播 脚下 B.两种波传播到蝎子的时间差为0.005s 在波动中交替、间隔 在波动中交替、间隔 特征 C.无论是纵波还是横波，传播方向均与质点的 出现波峰和波谷 出现密部和疏部 振动方向垂直 波峰 D.波的传播过程中既传播了振动，也传递了信 实物 波谷 cWW香 密疏密疏密 息和能量 波形 部部部部部 绳形成的横波 弹簧形成的纵波 课堂小结 波的定义 新知应用 波的形成与传播 形成条件：①波源②介质 1.如图所示，某同学演示波动实验，将一根长而软 1特点：①带动②重复 ③滞后 的弹簧静置在光滑水平面上，弹簧上系有一个 波的形成 标记物，在左端沿弹簧轴线方向周期性地推、拉 横波：波峰、波谷 弹簧，形成疏密相间的机械波。下列表述正确 波的分类 的是 纵波：密部、疏部 1172 波的形成 学案17 3.一列横波沿绳子向右传 课堂达标 听 播，某时刻绳子形成如图 D八 1.关于机械波的形成，下列说法正确的是( 所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六 记 A.物体做机械振动，一定产生机械波 个质点说法正确的是 B.后振动的质点总是跟着先振动的质点重复 A.质点B向右运动 振动 B.质点D和质点F的速度方向相同 C,物体中质点的振动方向一定垂直于波的传 C.质点A和质点C的速度方向相同 播方向 D.从此时算起，质点B比质点C先回到平 D.机械波的介质随波迁移，传递振动的能量 2.（多选)如图所示，手持 衡位置 较长软绳端点O以周 4.某地发生了5.9级地震，震源深度110千米，地 期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其 震波有横波和纵波。关于地震波的形成与传 他质点振动形成简谐波，该波沿水平方向传播。 播，下列说法正确的是 ( ) 绳上有另一质点P,t=0时，O点位于最高点， A.地震波中横波传播方向与振动方向垂直，波 P质点位于最低点，则 形中形成疏部与密部 A1-哥时，P质点位于平商位置 B.地震波只可以传递信息，不可以传递能量 C,地震波在传播过程中各质点在振动的同时 B:一召时，P质点的速度方向水平向右 还要随波一起向前迁移 C.P质点的起振方向与O点的起振方向相反 D.只要有地震波发出，一定能找到产生地震波 D.P质点的起振方向与O点的起振方向相同 的波源 课后反思 7312.C[两物体一起振动，由题图乙可知，0~t1时间内物体向平3.B[第一次，由动量守恒定律得Mv=(m十M)v',所以o'= 衡位置振动，则速度在增大，加速度在减小，A错误；t2~t3时 间内由振动图像可知加速度在减小，木块受到的摩擦力提供 中此过程中系镜的动能变化AE=号(m+M),”- 加速度，则t2~tg时间内木块受到的摩擦力在减小，B错误； 2M2- 2m十MD<0,机械能有一定的损失，速度为零时 Mmu2 t2时刻对两物体受力分析，有kA=(M十m)a,对木块受力分 弹性势能减小，振幅会减小，即A1<A;第二次，当大物块运 kAm 析，有f=m,解得f=M十mC正确，时刻木块的加速度 动到最大位移C处将一质量为m的小物块轻轻地放在大物 为0，则摩擦力为0，D错误。] 块上时，由于二者水平方向的速度都是0，所以不会有机械能 活动三 的损失，振幅不变，即A2=A。综上可知，A1<A2=A,故B 新知应用 正确，A、C、D错误。] 1.C[当物体振动到最高点时，弹簧正好为原长，物体只受重 第3章 机械波 力，加速度为g,方向竖直向下，根据简谐运动的对称性可知， 物体在最低点时的加速度大小也为g,方向竖直向上，故A 学案17 波的形成 错误；由能量守恒知，弹簧的弹性势能和物体的动能、重力势 课堂活动 能三者的总和不变，故B错误；从最高点到最低点，动能变化 活动一 量为0，重力势能减小2mgA,则弹性势能增加2mgA,而物体 新知导学 在最高点时弹簧的弹性势能为0，则在最低，点弹性势能最大， 提示：1.没有。红色标记只在竖直方向上下振动。 大小为2mgA,故C正确；当物体运动到平衡位置时，动能最 2.不会。当手停止抖动后，波仍向右传播。 大，根据系统机械能守恒，有mgx=Ep弹十Em,又mg=kx, 新知生成 故En<mg,故D错误，] 1.介质 k 2.(2)物质 2.B[振动系统的能量与振幅有关，振幅越大，振动系统的能 新知应用 量越大，故A正确，不符合题意；在振动过程中，物体A和弹 1.AC[机械波的形成原因是质点间的相互作用，前一质点带 簧组成的系统机械能守恒，但物体A的机械能不守恒，故B 动后一质点，后一质点重复前一质点的振动，每个质点都做 错误，符合题意；系统的机械能守恒，动能和势能之和不变， 受迫振动，振动的周期都相同，所以质点2是被质点1对它的 在C点时，物体A的动能最小，所以系统势能最大，在O点 弹力带动起来的，由题图可知绳上的每一个质点开始振动 时，物体A的动能最大，所以系统势能最小，故C正确，不符 时，方向都向上，故A、C正确；质点只能在平衡位置附近振 合题意；在B点时，物体A的动能为零，重力势能最小，所以 动，故B错误；绳上波的传播过程也是能量的传递过程，每个 机械能最小，故D正确，不符合题意。] 质，点均做等幅的受迫振动，但每个质点的机械能并不守恒， 课堂达标 故D错误。] 1.B[质点运动的过程如图所示， 2.D[物体做机械振动，不一定会产生机械波；介质中有机械 l2=1s 波传播，其中的质点一定在做机械振动，故A、C错误；如果波 源停止振动，在介质中传播的波动并不会立即停止，故B错 其中由A到B所用时间为t1=1s,从第一次经过B到第二 误；介质中每一个质点开始振动的方向一定和波源开始振动 次经过B所用时间为t2=1s,虚线为补出的对称运动，从图 的方向相同，故D正确。] 像中可以观察到由A到第二次通过B经过的路程为2A,则 3.B[由e点是向下运动的及e点右侧的质点在下方可知，右 振幅A为6cm;由A到第二次经过B所用的时间恰好为半 侧的质点在带动e点振动，故波沿x轴负方向传播；质点d、c 都向下运动，质点a向上运动，b比a先回到平衡位置，各质 个周期，即2=41十2=28，故周期为T=48。故选B。] ,点的振幅均相同，不为零，故选B。门 2.BC[t=0.1s时手机的加速度为零，弹簧弹力大小等于手 活动二 机的重力，故A错误；t=0.2s时，加速度大小为5m/s2,方 新知导学 向竖直向上，可知弹簧的弹力最大，方向竖直向上，则弹簧的 提示：1.相互垂直。 形变量最大，弹簧的弹性势能最大，故B正确；t=0至t= 2.在同一条直线上。 0.1s,加速度逐渐减小，位移逐渐减小，手机的动能增大，平 新知生成 衡位置动能最大，故C正确：t=0.4s时，手机的加速度大小 1.横波纵波 为5m/s2,方向竖直向下，由牛顿第二定律得mg一F'=ma, 2.(1)垂直(2)①最高②最低 解得F'=m(g-a)=1N,方向竖直向上，故D错误。] 3.(1)同一直线(2)①密②疏 124 新知应用 2.振动图像表示介质中“某一个质点”在“各个时刻”的位移，波 1.D[弹簧上形成的波的振动方向与传播方向平行，是纵波， 的图像表示介质中“各个质点”在“某一时刻”的位移。可以形 故A错误；同一介质中，波的传播速度相同，则波的传播速度 象地说：波的图像是“照相式”的，而振动图像是“录像式”的。 不变，推、拉弹簧的周期越小，波的周期越小，由公式入=T 3.振动图像是在原图像的后面延续，而波的图像需要将现在的 可知，波长越短，故B错误；标记物振动的速度反映的是标记 图像向左或向右“平移”相应的距离。 物在平衡位置附近往复运动的快慢，机械波的传播速度是波 新知生成 在介质中的传播速度，二者不是同一个速度，故C错误；标记 1.平衡位置位移某一各个 物由静止开始振动，说明它获得了能量，这是因为机械波使 3.（1)各个质点某一时刻 能量传递给标记物，则标记物由静止开始振动的现象表明机 械波能传递能量，故D正确。] 新知应用 2.BD[虫子脚下的沙子在平衡位置附近振动，不会随着波的 1.BD[波的图像的横坐标为波的传播方向上各质点的平衡位 置，振动图像的横坐标为时间，故A错误，B正确；题图甲中 传播而迁移，故A错误；两种波传播到蝎子的时间差△=工 1 A质点被其左侧的质，点带动向上运动，题图乙中B时刻后质 ,=0.375s一0.375s=0.005s,故B正确：横波的传播方 ,点位移由零变为负值，质点向下运动，故C错误，D正确。] v250 2.B[波向左传播，根据“同侧法”，此时a点沿着y轴负方向 向与质，点的振动方向垂直，纵波的传播方向与质点的振动方 运动，故A错误；质点的加速度方向总是指向平衡位置，可知 向平行，故C错误；波的传播过程中既传播了振动形式，也传 递了信息和能量，故D正确。] 此时d点的加速度方向沿y轴负方向，故B正确；此时b点 课堂达标 和c,点的平衡位置之间的距离等于半个波长，而不是b点和c 1.B[有机械振动不一定有机械波，还必须有传播振动的介 点之间的直线距离等于半个波长，故C错误；质点只在自身 质，A错误；机械波中各振动质点都在重复波源的振动，只是 平衡位置附近上下振动，并不随波迁移，故D错误。] 离波源越远，振动步调越滞后，B正确；在纵波中质点的振动 3.B[简诺横波在传播过程中，介质中各质点都做同频率的简 方向和波的传播方向在一条直线上，并不垂直，C错误；机械 谐运动，根据同侧法可知，此时质点b沿y轴正方向运动，质 波向外传播振动的形式、传递信息和振动的能量，介质并不 点e沿y轴负方向运动，速度方向不同，A错误；质点b、e偏 随波迁移，D错误。] 离平衡位置的位移相同，加速度相同，B正确；质点d正在沿 2.AD[每一个质，点的起振方向都跟波源的起振方向相同，振 y轴负方向运动，C错误；质，点a、c、f的加速度大小相等，质 动形式也相同，故C错误，D正确：0一T 时，P质点从最低点 点a、f的加速度沿y轴负方向，质点c的加速度沿y轴正方 向，D错误。] 向平衡位置运动，4 时P质点位于平衡位置，故A正确；t 活动二 8时，P质点的速度方向向上，向平衡位置运动，故B错误] 新知导学 提示：1.不一定。只有沿波的传播方向上相邻的两质点位移总 3.D[波传播时，离波源远的质点的振动滞后于离波源近的质 是相同，它们之间的距离才等于波长。 点的振动，并跟随着近的质点振动，质点D跟随C向上运动， 2.不是。因为波在一个周期内传播的距离与介质有关，而质点 质点F跟随E向下运动，同理，A向下运动，C向上运动，B 在一个周期内通过的路程与振幅有关，为振幅的四倍，它们无 C错误；由于此时B和C都向上运动，所以B比C先到达最 必然联系。 大位移处，并先回到平衡位置，A错误，D正确。] 4.D[地震波中横波传播方向与振动方向垂直，波形中形成波 新知生成 峰与波谷，A错误；地震波既可以传递信息，也可以传递能 1.(1)振动周期（或频率） 量，B错误；根据波的传播特点，前一个质点带动后一个质点 2.(1)相邻相同(2)①波峰波谷②密部疏部(3) 振动，但每一个质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随 个波长 波迁移，C错误；机械波的产生应满足两个条件，一是波源，二 3.(1)距离时间(2)介质不同相同(3)入f 是介质，二者缺一不可，有波源未必有波动，但有波动一定有 新知应用 波源，D正确。] 1.[解析](1)由题图甲可知，该波波长入=2m,则波速为 学案18波的描述 入 2 ==0.4m/s=5m/s。 课堂活动 (2)经过1s,波传播的距离为x=t=5m。 活动一 新知导学 (8)经0.5s后，m=7-1号 提示：1.看横轴，振动图像中横坐标t表示时间，波的图像中横 由于该波沿x轴正方向传播，根据波的平移可知0.5s后的 坐标x表示波传播方向上各质点的平衡位置，所以题图a是振 动图像，题图b是波的图像。 波形为题中波形向右平移子周期，如圈所示。 251■