3.1.机械波的形成和传播-【正禾一本通】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（教科版）

本讲义聚焦机械波的形成与传播核心知识点，系统梳理机械波产生条件（波源、介质）、传播特点（质点振动不迁移，传递运动形式与能量），以及横波与纵波的本质区别（振动方向与传播方向关系），通过情境导入、教材梳理、任务探究、例题巩固等学习支架构建完整知识脉络。 该资料以情境化问题驱动科学探究，如“人浪”现象导入机械波概念，结合绳波实验任务链（质点振动顺序、带动机制等）引导科学推理，建构波的传播模型，强化运动与相互作用观念。地震波实例联系实际培养社会责任，课中师生互动提升教学效率，课后分层练习（随堂演练、课时测评）助力学生查漏补缺，兼顾课堂教学与自主学习需求。

1．机械波的形成和传播 【素养目标】　1.知道机械波的产生条件，理解机械波的形成过程。　2.知道横波和纵波的概念。　3.知道机械波传播的特点。 知识点一　机械波的形成和传播 【情境导入】　如图所示，一组学生手挽手排成一行，从左边第一位同学开始，周期性地完成下蹲、起立动作，依次带动相邻的同学重复他的动作。 (1)我们会看到什么现象？ (2)物理学中怎样描述这种现象？ 提示：(1)我们会看到凹凸相间的“人浪”沿着队伍传播开来。 (2)物理学中用波的概念描述这种现象。 【教材梳理】 (阅读教材P64—P66完成下列填空) 1．机械波的形成原因 以绳波为例(如图) (1)可以将绳分成许多小段，每一段都可以看作质点。 (2)如果手不抖动，各个质点排列在同一直线上，各个质点所在的位置称为各自的平衡位置。 (3)手连续上下抖动，引起的振动就会沿绳向另一端传去，振动状态在绳上的传播就形成了波。 (4)手是引起绳上初始振动的装置，叫作波源。 2．介质 (1)定义：能够传播振动的物质。 (2)质点运动的特点：介质中的各质点只是在各自的平衡位置附近振动，并没有随波的传播而向前迁移。 3．机械波 (1)定义：机械振动在介质中的传播就形成了机械波。 (2)机械波的产生条件 ①波源； ②介质。 (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迁移，传播的只是机械振动这种运动形式。 ②波是传递能量的一种方式。 学生用书第76页 【师生互动】　如图所示，用手握住绳子的一端上下抖动，就会看到凸凹相间的波向绳的另一端传播出去，形成绳波。请结合图示探究下列问题： 任务1.绳上的质点，哪些先振动，哪些后振动？ 任务2.质点间的振动是如何发生的？ 任务3.从振源开始，各个质点做什么运动？ 任务4.绳波在传播时，绳子上的各点有没有随波发生迁移？ 任务5.手停止振动，波会不会立即停止传播？ 提示：任务1.前面的质点先振动，后面的质点后振动。 任务2.绳发生弹性形变产生弹力，前面的质点带动后面的质点振动。 任务3.若振源做简谐运动，则各质点均做简谐运动。 任务4.没有，绳上各点只在竖直方向上振动。 任务5.不会，手停止振动后，已形成的波仍向右传播。 机械振动和机械波的关系 (多选)关于机械波的形成，下列说法正确的是(　　) 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复振动，只是时间上落后一步 C．参与振动的质点的振动频率都相同 D．机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递 答案：ABC 解析：若只有物体振动，而周围没有传播这种振动的介质，振动不可能由近及远传播出去形成机械波，A正确；机械波中各振动质点都在重复波源的振动，振动频率都等于波源振动的频率，只是离波源越远，振动步调越落后，B、C正确；机械波在介质中传播时，介质中各质点只在自己平衡位置附近振动，不随波迁移，离波源较远的质点振动的能量是通过离波源近的各质点的传递从波源获得的，D错误。 振动和波动的区别与联系 区别与联系 振动 波动 区别 研究对象 单个质点在平衡位置附近的往复运动，研究的是单个质点的“个体行为” 研究的是大量质点振动的“群体行为” 力的来源 可以由作用在物体上的各种性质的力提供 联系各质点的弹力 运动性质 质点做变加速运动 在同一种均匀介质中是匀速向前传播的 联系 1.振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，但有振动不一定有波动 2.波动的性质、频率和振幅都与振源相同 机械波的形成和传播 (2024·河北廊坊一中阶段练)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，方向都向上，振动周期不相同 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，故每个质点的机械能守恒 答案：A 解析：绳上的质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期与波源的振动周期都相同，故A正确，C错误；每个质点开始振动后，只在竖直方向上做简谐运动，水平方向上不随波迁移；波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做等振幅的受迫振动，合外力不为零，故每个质点的机械能并不守恒，故B、D错误。 学生用书第77页 质点振动和波动的方向关系 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 解题引导：机械波中各质点的振动方向满足“前带后”的原则，即前一质点带动后一质点振动，但质点不随波迁移。 答案：D 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，并跟随着近的质点振动，D跟随C向上运动，F跟随E向下运动，同理，A向下运动，C向上运动，选项B、C错误；由于此时B和C都向上运动，所以B比C先到达最大位移处，并先回到平衡位置，选项A错误，D正确。 波动过程中介质中各质点的运动特点 1．波动过程中介质中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同。 2．每个质点的起振方向都和波源的起振方向相同。 3．先振动的质点带动后振动的质点。 4．后振动的质点的振动状态落后于先振动的质点的振动状态。　　 针对练．(2024·山东济宁期末)如图所示，水平放置的弹性长绳上有一系列均匀分布的质点1、2、3、…。使质点1沿竖直方向做简谐运动，振动将沿绳向右传播，从质点1经过平衡位置向上运动时开始计时，当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动。则此时关于质点10的运动，下列说法正确的是(　　) A．位移为零 B．加速度为最大值 C．正向下运动 D．加速度为零 答案：B 解析：当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动，故1～13点间波形为一个完整的正弦波形，此时质点10处于正向最大位移处，故A错误；合力提供回复力，指向平衡位置，根据牛顿第二定律，加速度方向也指向平衡位置，故一定是竖直向下，由于此时质点10处于正向最大位移处，根据a＝－可知，加速度最大，故B正确，D错误；此时质点10处于正向最大位移处，速度为零，故C错误。 知识点二　横波与纵波 【情境导入】　如图甲所示，用手分别沿着竖直方向、水平方向抖动一端拴在树上的绳子，形成两列凹凸相间的波形；如图乙所示，弹簧的右端固定，手握轻弹簧的左端左右有规律的振动，弹簧便形成疏密相间的波形。 (1)图甲中绳子的振动方向与其形成的波的传播方向有什么关系？ (2)图乙中弹簧振动方向与其形成的波的传播方向有什么关系？ (3)为了区别图甲与图乙中的两种波，如何描述它们？ 提示：(1)垂直。 (2)在同一直线上。 (3)图甲中的波称为横波，图乙中的波称为纵波。 【教材梳理】 (阅读教材P66—P67完成下列填空) 波 定义 标识性物理量 实例 横波 质点的振动方向和波的传播方向垂直的波 ①波峰：横波中凸起的最高处 ②波谷：横波中凹下的最低处 绳上形成的波 纵波 质点的振动方向和波的传播方向平行的波 ①密部：纵波中质点分布密集的部分 ②疏部：纵波中质点分布稀疏的部分 声波、弹簧上的波 【师生互动】　高强度的地震往往产生重大的自然灾害，如图为地震后的情境。当地震发生时，地震波在地球内部和地表传播，有时使人感到左右摇晃，有时使人感到上下颠簸。 任学生用书第78页务 1.地震波是横波还是纵波？ 任务2.横波与纵波的根本区别是什么？ 提示：任务1.地震波既有横波成分也有纵波成分。 任务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。 (多选)(2024·山东日照高二月考)关于横波和纵波，下列说法正确的是(　　) A．质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波 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 答案：ABC 解析：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波，A正确；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，B正确；横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部，C正确；地震波有横波也有纵波，声波是纵波，D错误。 几种常见的机械波 1．绳波是横波。 2．声波是纵波。 3．水波是比较复杂的机械波，不能简单地认为是横波，但有时将水波理想化为横波。 4．地震波中既有横波，又有纵波。　　 针对练．下列说法正确的是(　　) A．质点在竖直方向振动的波为横波 B．在水平方向传播的波为横波 C．只有质点振动方向为竖直的、波的传播方向为水平的波才是横波 D．只要质点振动方向和波的传播方向垂直的波就是横波 答案：D 解析：判定一列波是否是横波的依据是：质点的振动方向和波的传播方向是否垂直。故选D。 知识点三　认识地震波 一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成，如图所示。在一次地震中，测得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，震源在地震仪正下方，观察到两振子相差10 s开始振动，则(　　) A．P先开始振动，震源距地震仪约72 km B．P先开始振动，震源距地震仪约50 km C．H先开始振动，震源距地震仪约72 km D．H先开始振动，震源距地震仪约50 km 答案：A 解析：纵波的速度快，纵波先到，所以P先开始振动，根据－＝10 s，解得x＝72 km，故A正确。 针对练1.(多选)近海地震往往引发海啸，造成重大的人员伤亡，海啸实际上是一种波浪运动，也可称为地震海浪，下列说法中正确的是(　　) A．波源停止振动时，海啸和地震波的传播立即停止 B．地震波和海啸都是由机械振动引起的机械波 C．已知地震波的纵波速度大于横波速度，此性质可用于横波的预警 D．地震波和海啸具有能量，随着传播将愈来愈强 答案：BC 解析：震源的机械振动带动与其相邻的其他质点振动，再带动更远的质点振动，使震源的振动由近及远地向外传播，形成地震波，所以波源停止振动时，海啸和地震波的传播不会立即停止，A错误，B正确； 地震波的纵波速度大于横波速度，故此性质可用于横波的预警，C正确；地震波和海啸具有能量，但由于质点由静止到运动需要增加动能，质点在运动的过程中要克服摩擦力做功，所以会有机械能转化为内能，故随着波的传播，其能量将愈来愈弱，D错误。 针对练2.(多选)2022年6月1日17时00分在四川省雅安市芦山县发生了6.1级地震，震源深度为17千米。假设恰好在震源(位于地下)正上方地区的一个观测站记录的纵波和横波的到达时刻相差Δt，已知在这一地区地震波的纵波和横波的传播速率分别为8 km/s和4 km/s。若近似认为波的传播速度恒定，则下列判断正确的是(　　) A．地震时，震源正上方地区的建筑物先左右振动、后上下振动 B．地震时，震源正上方地区的建筑物先上下振动、后左右振动 C．观测站记录的纵波和横波的到达时刻相差Δt＝4.25 s D．观测站记录的纵波和横波的到达时刻相差Δt＝2.125 s 答案：BD 解析：地震波由震源向上传播，横波使建筑物左右振动，纵波使建筑物上下振动，分析题意可知，纵波的速度快，震源正上方地区的建筑物先上下振动，后左右振动，A错误，B正确；设横波的速度为v1，纵波的速度为v2，根据运动学公式可知，－＝Δt，代入数据解得Δt＝2.125 s，C错误，D正确。 学生用书第79页 1．(多选)关于波的形成和特点，下列说法正确的是(　　) A．随着波的传播，介质中各质点都在各自的平衡位置附近振动 B．随着波的传播，介质中的各质点也将由近及远地迁移出去 C．传播波的过程中相邻各质点间必有相互作用力 D．某一横波在介质中沿水平方向传播，介质中的质点必沿竖直方向上下振动 答案：AC 解析：随着波的传播，介质中各质点都在各自的平衡位置附近振动，不随波迁移，故A正确，B错误；波源的振动使质点由近及远地依次被带动，故相邻质点间必有相互作用力，故C正确；某一水平方向的横波在介质中传播，介质中的质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，不一定沿竖直方向上下振动，故D错误。 2．(多选)关于机械波的形成和传播，下列说法正确的是(　　) A．机械波只能在介质中传播，波源周围如果没有介质，就不能形成机械波 B．离波源较近的质点总比离波源较远的质点振动得迟一些 C．离波源较近的质点总比离波源较远的质点振动得早一些 D．一旦波源振动起来，介质中的各个质点也就立刻振动起来 答案：AC 解析：机械波形成的条件是有波源和介质，两者缺少一个就不能形成机械波，故A正确；机械波的形成可表述为离波源近的质点带动离波源远的质点振动，故离波源近的质点振动得早一些，故C正确，B、D错误。故选AC。 3．区分横波与纵波的依据是(　　) A．质点是沿水平方向还是沿竖直方向振动 B．质点的振动方向跟波的传播方向是互相垂直还是在一条直线上 C．波是沿水平方向还是沿竖直方向传播 D．波传播的距离是近还是远 答案：B 解析：质点的振动方向与传播方向相互垂直的波，叫作横波；质点的振动方向与传播方向在同一直线上的波，叫作纵波，故B正确，A、C、D错误。 4．(选自人教版教材课后练习，有删减)某绳波形成过程的示意图如图所示，质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，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，t＝时，1到达最上方，5开始向上运动。问： (1)t＝时，质点8、12、16的运动状态如何？ (2)t＝时，质点8、12、16的运动状态如何？ 答案：见解析 解析：各质点在t＝、t＝的情况，分别如图甲、乙所示。 (1)由图甲可知，t＝时，质点8未到达波峰，正在向上振动，质点12、16未振动。 (2)由图乙可知，t＝时，质点8正在向下振动，质点12向上振动，质点16未振动。 学科网（北京）股份有限公司 $