第3章 学案18 波的描述-【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 学案18 波的描述 记 学匀住多 1.理解波的图像的物理意义。 2.掌握描述波的特征的物理量及它们之间的关系，并会进行相关计算。 3.会用不同的方法判断波的传播方向和质点的振动方向。 2.简谐波 课堂活动 波源做简谐运动时，在各个时刻波的图像是一 条正弦（或余弦）曲线，这种波称为简谐波。 活动一了解波的图像 3.对波的图像的理解 新知导学 (1)波的图像反映了介质中的 在 的位移情况。 简谐运动的图像是一条正弦（或余弦）曲线，横波 (2)简谐波的图像是正（余）弦曲线，介质中的质 中的各质点做简谐运动时，其图像也是一条正弦 点做简谐运动。 (或余弦)曲线，如图所示的两图像中，一个是振动 【归纳总结】判断质点振动方向的方法 的图像，另一个是波的图像。 (1)带动法：后面质点依次重复前面质点的振动。 (2)上下坡法：沿波的传播方向看，“上坡”的点向 M 下运动，“下坡”的点向上运动，简称“上坡下，下坡 上”（如图甲所示）。 1.如何区分振动图像和波的图像？ 坡 上坡下 (3)同侧法：在波的图像上的某一点，沿x轴方向 2.两种图像的物理意义分别是什么？ 画一个箭头表示波的传播方向，并设想在同一点 沿y轴方向画出一个箭头表示质点运动方向，那 么这两个箭头总是在曲线的同侧（如图乙所示）。 3.如何获得下一时刻的图像？ (4)微平移法：如图丙所示，实线为t时刻的波形 新知生成 T 1.波的图像：用横坐标x表示沿波传播方向上各 图，作出微小时间△t(△t<4)后的波形如虚线所 个质点的 ,用纵坐标y表示各个质点 示，由图丙可见t时刻的质点P,(P2)经△t后运 离开平衡位置的 ,规定位移方向向上 动到P,'(P,')处，这样就可以判断出质点的运动 为正值。在坐标平面内，以 时刻 方向。 质点的x、y值描出各对应点，再把这 些点用平滑曲线连接起来，就得到该时刻波的 图像，也称波形曲线或波形。 1174 波的描述 学案18 D新知应用 活动二了解波的特征 听 1.（多选)根据图甲和图乙，判断下列说法正确 的是 新知导学 记 y/cm y/cm 阅读教材，思考下列问题。 1.某时刻，波上两个相邻的、位移相同的质点间的 距离一定等于波长吗？ C A.图甲是振动图像，图乙是波的图像 B.图甲是波的图像，图乙是振动图像 2.波在一个周期内传播的距离是一个波长，那么 C.图甲中A质点向下运动，图乙中B时刻质 在一个周期内质点通过的路程是否为一个波长？ 点向下运动 为什么？ D.图甲中A质点向上运动，图乙中B时刻质 点向下运动 2.(24一25·河南濮阳期 未)体操运动员用手握 新知生成 住彩带的右端，连续抖 1.周期T、频率f 动，可以看到波向左传 (1)周期（频率）：在波动中，各个质点的 播。如图所示，建立x轴和y轴，在彩带上标 叫波的周期（或频率）。 记四个点a、b、c、d。在波传播的过程中，下列 (2)周期T和频率f的关系：T= 说法正确的是 ( A.a点此时沿着x轴负方向运动 2.波长入 B.此时d点的加速度方向沿y轴负方向 (1)定义：两个 的、相对平衡位置的位 C.此时b点和c点之间的直线距离等于半 移和振动方向总是 的质点间的距离。 个波长 (2)特征 D.再过一个周期，a点运动到b、c之间的平衡 ①在横波中，两个相邻 或两个相邻 位置 之间的距离等于波长。 3.(24一25·河北邢台期末)一列沿x轴正方向 ②在纵波中，两个相邻 或两个相邻： 传播的简谐横波在某时刻的波的图像如图所 中央的距离等于波长。 示，图中质点a、f均处于波峰，质点c处于波 (3)波长与周期的关系：经过一个周期T,振动 谷，质点b、e偏离平衡位置的位移相同，质点d 在介质中传播的距离等于 恰好处于平衡位置。下列说法正确的是() 3.波速 (1)定义：振动传播的 与传播 之比。 (2)决定因素：由 本身的性质决定，在 不同的介质中，波速是 的，在同一介质 中，不同的波，波速 (均选填“相同” A.此时质点b、e的速度相同 或“不同”) B.此时质点b、e的加速度相同 入 C.此时质点d正在沿y轴正方向运动 (3)波长、周期、频率和波速的关系：v= D.此时质点a、c、f的加速度相同 7510 鲁科版物理选择性必修第一册 【归纳总结】周期和频率、波长、波速的决定因素 2.(2023·新课标卷)船上的人和水下的潜水员都 课 及关系 能听见轮船的鸣笛声。声波在空气中和在水中 物理量 决定因素 关系 传播时的 () 记 A.波速和波长均不同 周期和 取决于波源，而与v、入无直 频率 接关系 B.频率和波速均不同 C.波长和周期均不同 波长入只取决于v和T,只 v=λf或 D.周期和频率均不同 波长 要v、T其中一个发生变化， 3.(多选)(24一25·河北邯郸期末)战绳运动是用 入值必然发生变化 来减脂的一项爆发性运动。某人在做战绳运动 时，用手抓紧绳子的一端O点并在竖直方向上 取决于介质的物理性质，它 波速 做简谐运动，P为绳上的另一质点。t=0时O 与T、入无直接关系 质点由平衡位置开始向下振动，经过时间t。 D新知应用 后，质点O和质点P之间第一次出现如图乙所 1.(24一25·广东潮州期末改编)某同学探究一绳 示的波形，已知质点O和质点P平衡位置间的 波的产生和传播，经过处理得到如图甲所示一 距离为d,质点O做简谐运动的振幅为A,则 列沿x轴正方向传播的简谐横波，已知波的周 () 期是0.4s,求： y/m y/m 0.2 x/m 0 2 3x/m 00 -0.2 A.波形如图乙所示时质点P振动的方向向下 (1)波的传播速度； B.波形如图乙所示时质点P振动已通过的路 (2)经过1s,波传播的距离； 程s=2A (3)在图乙中画出0.5s后的波形图。 C.绳波的波长A=3d 2 D.绳波的波速v= Ad 3to 课堂小结 意义：各个质点在某一时 刻的位移图像 波的图像 简谐波：正弦（或余弦） 曲线 波的描述 质点振动方向的判断 周期、频率 波的特征 波长（入） 关系：=分 1176 波的描述 学案18 3.(24一25·山西太原期 y/cm 课堂达标 听 0 中)简谐横波某时刻的 5 1.一列简谐横波在x轴上传播，在某时刻的波的 波形图如图所示，波沿 x/m 课笔记 图像如图所示，已知此时质点F的运动方向为 x轴正方向传播，波长 -10 沿y轴的负方向，则 ( ) λ=0.8m,质点P偏离平衡位置的位移y= 5cm,且每经过0.4s完成一次全振动。 (1)求该波的传播速度v的大小； 01 (2)求质点P在1s内通过的路程s; (3)若从此时刻开始计时，写出质点P的振动 方程。 A.此波沿x轴正方向传播 B.质点D此时向上运动 C.质点C比质点B先回到平衡位置 D.质点E的振幅为零 2.位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传 播的简谐横波。t=0时波源开始振动，其位移y 随时间t变化的关系式为y=Asin(),则t T时的波形图为 课后反思 7710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■ y/m 学案19波的反射和折射 0.2 课堂活动 3 x/m -0.2 活动一 [答案](1)5m/s(2)5m(3)见解析图 新知导学 2.A[机械波从一种介质传到另一种介质，是通过质点间受迫 提示：1.当用手附在耳旁时，手就可以反射一部分声波进入人 振动传播的，频率都等于波源的频率，保持不变，周期T= 耳，以提高人耳的接收能力。 子，则周期也不变，而机械波在不同介质中传搭时波速不同， 1 2.在波的反射现象中，反射波和入射波的频率都与波源的频率 根据V=入∫可知，波长随波速变化，故A正确，B、C、D错误。门 相同；反射时波在同种介质中传播，波速相同，由⑦=入f可知， 3.BD[波向右传播，根据“同侧法”可知波形如题图乙所示时 波长也相同。 质，点P的振动方向竖直向上，故A错误；t=0时O质点由平 新知生成 衡位置开始向下振动，由质点O和质点P间第一次出现如题 1.(1)传播时间(2)传播方向垂直 图乙所示的波形，可知质点P已经振动半个周期，质点O和 2.(1)球面(2)平面 质点P平衡位置间的距离为X,质点0已经扳动了两个周 3.(1)返回(2)法线法线等于 新知应用 期，质点P经过的路程s=2X4A=2A,故B正确：质点0 1.C[不管是平面波，还是球面波，其波面与波线均垂直，A、B 错误；任何波的波线都表示波的传播方向，C正确，D错误。] 和质点P平衡位置间的距离为d,由题图乙可知d=之1，则 3 2.D[反射波跟入射波波速相同（由介质决定）、频率相同（由 绳波的波长人-子4，故C错误：质点0振动了两个月期，即 成源决定)，泼长相同（由A=号决定），所以AB,C相同；波 。2T,说淀的浅建。-会解臀。 Ad ,故D正确。] 在传播及反射过程中能量有损失，故振幅逐渐变小，即反射 课堂达标 波与入射波振幅不同，故D正确。] 1.C[因为此时质点F的运动方向为沿y轴的负方向，则根据 品[解折]（①D由了=号得f-3 Hz=340 Hz 1 “同侧法”可知，此波沿x轴负方向传播，A错误；波沿x轴负 因波的频率不变，则在海水中的波速为 方向传播，则质点D此时向下运动，B错误；因为质点B向上 振动，而质点C在最高点，所以质点C比质点B先回到平衡 ℃海=入f=4.5X340m/s=1530m/s。 位置，C正确；质点E的位移为零，但是振幅不为零，D (2)入射声波和反射声波用时相同，则海水深度为 错误。] t 5=*21530×025 m=382.5m。 2.D[由于t=0时波源从平衡位置开始振动，则由振动方程 可知，波源起振方向沿y轴正方向，且t=T时波的图像应和 (3)物体与声音运动的过程示意图如图所示。 t=0时的相同，根据“上坡下，下坡上”可知t=T时的波形图 物体· 为D,故D正确] 声 3.[解析](1)每经过0.4s完成一次全振动，则周期T=0.4s, 10.8 声 该波的传桥递度u=子-0.m/s=2m/s。 (2)由题图可知振幅A=10cm 又t=1s=2.5T 设听到回声的时间为t',则 所以质点P在1s内通过的路程s=2.5X4A 0轴t/十口海t'=25。 解得s=1m。 代入数据解得t'≈0.498s。 (3)从此时刻开始计时，设质点P的振动方程为 [答案](1)340Hz1530m/s(2)382.5m(3)0.498s y=Asin (wt+p)=10sin (at+o)cm 活动二 2π 又u=T=5mrad/s 新知导学 当t=0时，y=5cm 提示：1.入射波线、法线、折射波线在同一平面内，入射波线与 可得9=君 折射波线分居法线两侧。 2.波的折射现象中，频率不变，波速和波长发生改变，从介质1 所以y=10sin(5t+若）em。 到介质2波速减小、波长变短。 [答案]（①）2m/s(2)1m(3)y=10sin(5t+5）cm 3.由1-2及0=xf,f不变，知ni- sinr v2 sinrλ2 1126