3.1 第一节　机械波的产生和传播-【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（粤教版）

本讲义聚焦机械波的产生和传播核心知识点，系统梳理机械波的产生条件（波源与介质）、传播特点（传递运动形式和能量，质点不随波迁移），横波与纵波的区别，以及“带动法”判断质点振动方向的方法，通过情境导入问题链、教材梳理填空、师生互动任务、例题与针对练等学习支架，帮助学生从现象到本质构建知识脉络。 该资料特色鲜明，情境导入结合软绳振动、弹簧疏密波、地震波、“人浪”等生活实例，通过问题链引导科学探究；对比表格（振动与波动、横纵波）助力科学思维培养，“带动法”应用强化运动和相互作用的物理观念。课中师生互动提升教学效率，课后测评与针对练帮助学生查漏补缺，强化知识应用。

第一节　机械波的产生和传播 【素养目标】　1.知道机械波产生的条件，理解机械波的产生过程和传播特点。　2.会根据波形判断顶点的振动方向。　3.知道横波与纵波的概念。 知识点一　机械波的产生和传播 【情境导入】　如图所示，准备一根长约10 m的软绳并放置在水平面上，将绳上的两点做上不同颜色的标记。固定一端，用手握住绳的另一端，拉直软绳。 (1)如果手不做左右振动，绳子处于什么状态？ (2)手分别向左抖动一次和向右抖动一次，并立即复原，你看到了什么现象？ (3)手连续左右抖动，你看到了什么现象？ (4)软绳一端的振动是怎样传到绳的另一端的？绳上有标记的两点怎样运动？ 随波前进吗？ 提示：(1)静止状态。 (2)绳子向左抖动一次，在绳子上向左形成一个凸起的波形，并向另一端传去；向右抖动一次，在绳子上形成向右凸起的波形，并向另一端传去。 (3)会在绳子上形成一列凸凹相间的波形，并向另一端传去。 (4)软绳前边的质点带动后边的质点振动，绳上标记的两点重复手的振动，绳上标记的两点并不随波前进。 【教材梳理】 (阅读教材P66—P67完成下列填空) 1．机械波：机械振动在媒介中的传播。 2．机械波的产生条件：波源和介质。 (1)波源：产生机械波的振动源。 (2)介质：传播机械振动的媒介。 3．机械波的传播：波源带动相邻质点做受迫振动，该质点振动后会同样带动其相邻质点做受迫振动，即介质中每个振动的质点又如新的波源带动下一个质点的运动，直至机械波传播到能传播的地方。 4．机械波的传播特点 (1)机械波传播振动的运动形式。 (2)机械波是传递能量的一种方式。 (3)在波传播的过程中，每个质点只是在平衡位置附近做上下振动，并未形成沿机械波传播方向的宏观移动。 【师生互动】　任务1．绳上各质点开始振动的方向(起振方向)与波源起振的方向有什么关系？ 任务2．波源振动停止后，波还能继续传播吗？ 提示：任务1.绳上各质点的起振方向与波源起振方向相同。任务2.能够继续传播。 如图是某绳波形成过程的示意图。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。已知t1＝0时，质点1开始向上运动，t2＝时，1到达最上方，4开始向上运动。问： 学生用书第70页 (1)t3＝时，质点4、6、10的运动状态(是否运动、运动方向)如何？ (2)画出t4＝时的波形图，并说明质点4、6、10的运动状态。 答案：见解析 解析：(1)各质点在t3＝时的情况如图甲所示 质点4到达最上方；质点6正在向上运动；质点10尚未运动。 (2)t4＝时的波形图如图乙所示，质点4、6正在向下运动，质点10开始向上运动。 1．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)后振动质点的振动状态落后于先振动的质点的振动状态。 2．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 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 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 波动的性质、频率和振幅都与波源相同 3．机械波的特点 (1)波动过程介质中的各个质点都做受迫振动，各个质点振动的周期(频率)与波源的周期(频率)相同。　　 (2)各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同。 (3)不考虑能量损失时，各质点振动的振幅相同。 (4)机械波传播的是振动形式、能量和信息，介质中各质点本身并不随波的传播而迁移，而是在各自的平衡位置附近振动。 4．波动过程中介质中各质点的运动特点 (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的振动状态。 概括起来就是“带动、重复、落后”。　　 变式拓展．(多选)在【例1】中，t5＝T时的波形如图所示，下列说法正确的是(　　) A．质点1带动质点2是通过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，故每个质点的机械能均守恒 答案：AC 解析：质点1带动质点2是通过绳上质点间的弹力实现的，因此每个质点都做受迫振动，A正确；每个质点开始振动后，只在竖直方向做简谐运动，水平方向上不随波迁移，B错误；绳子上每一个质点的起振方向都相同，振动周期等于波源的振动周期，C正确；波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做受迫振动，合外力不为零，故每个质点的机械能并不守恒，D错误。 针对练1．(2024·湛江市高二期中)下列关于机械振动和机械波的说法中正确的是(　　) A．有机械振动就一定有机械波 B．机械波在传播过程中，介质中的质点随波迁移 C．机械波传播的是“机械振动”这种运动形式，同时也将波源的能量传递出去 D．机械振动的物体在振动过程经过平衡位置时合力为零 答案：C 解析：有机械振动还需要介质才能形成机械波，A错误；介质中的质点在平衡位置振动，不会随波迁移，B错误；机械波传播的是振动形式、能量和信息，C正确；在平衡位置回复力为零，合力不一定为零，例如单摆，D错误。故选C。 学生用书第71页 针对练2．(2024·大埔县高二期末)一学生看见平静的湖面上漂浮着一小块泡沫，想把它拾起来扔到垃圾桶，于是向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于泡沫的运动情况，下列说法正确的是(　　 ) A．泡沫不能被波浪推动，最多只能在湖面上上下振动 B．投入的石块质量越大，波浪越容易将泡沫推至岸边 C．不知泡沫离波源的远近如何，无法确定泡沫的运动情况 D．因“随波逐流”，波浪会将泡沫推至岸边 答案：A 解析：波传播的是振动这种形式，各质点在各自平衡位置附近上下振动，并不随波迁移，B、C、D错误，A正确。 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P67—P68完成下列填空) 1．横波：介质质点的振动方向与波的传播方向垂直的机械波，叫作横波。 2．纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的机械波，叫作纵波。纵波中有密部和疏部。 【师生互动】　如图是纵波在弹簧中传播的示意图，质点振动方向与波的传播方向在一条直线上，纵波中的质点有没有一直在随波迁移？ 提示：没有，纵波中也只是振动形式在传播。 (多选)关于横波和纵波，下列说法正确的是(　　) A．对于横波，质点的振动方向与波的传播方向一定垂直 B．振源上下振动形成的波为横波 C．对于纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反 D．形成纵波的质点随波一起迁移 答案：AC 解析：横波的特征就是质点的振动方向与波的传播方向垂直，A项正确；并非上下振动产生的波就是横波，如上下振动且上下传播的波是纵波，B项错误；纵波中质点的振动方向与传播方向在同一直线上，方向有时相同，有时相反，C项正确；无论是横波还是纵波，传播的是振动的形式，而质点只在自己的平衡位置来回振动，并不随波迁移，D项错误。 横波和纵波的比较 横波 纵波 概念 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向相互垂直 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向在一条直线上 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 说明：1．绳波为横波，声波为纵波。 2．有些波既有横波，也有纵波。例如：地震波既有横波成分，又有纵波成分。 学生用书第72页　　 针对练1．(2024·浙江绍兴高二统考期末)沙漠蝎子可以探测出附近虫子的运动，它是利用甲虫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v2＝150 m/s传播。已知该甲虫在某个时刻突然运动，蝎子就可以利用从它最接近甲虫的一条腿上面感知到两种波先后到达的时间差Δt，从而感知到它和甲虫之间的距离，如果蝎子到甲虫的距离是37.5 cm，下列说法正确的是(　　) 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3.75×10-3 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 答案：D 解析：虫子脚下的沙子在平衡位置附近振动，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的运动形式，也传播了信号和能量，故D正确。故选D。 针对练2．2023年12月2日，某地发生5.0级地震。地震波既有纵波也有横波，若该地区地震时纵波的传播速度大于横波的传播速度，则震源正上方的房屋(　　 ) A．同时上下振动和左右摇动 B．先左右摇动后增加了上下振动 C．先上下振动后增加了左右摇动 D．只上下振动 答案：C 解析：纵波振动方向与传播方向一致，横波振动方向与波的传播方向相互垂直，由于纵波传播得快，地震发生时纵波先到达震源正上方，震源正上方的房屋先上下振动后增加了左右摇动，故C项正确。 知识点三　“带动法”判断质点的振动方向 1．“带动法”原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点。 2．判断方法：在质点P靠近波源一方附近的波形上另找一点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。 如图是振源O振动形成的机械波沿水平绳传播到质点P时，在绳上形成的波形图。试问： (1)振源O刚开始向什么方向振动？你是如何判断的？ (2)在绳上传播的波是横波还是纵波？为什么？ 答案：见解析 解析：(1)据“带动法”可知，P点振动方向向下，由于各质点的起振方向均与波源相同，可知振源O刚开始向下振动。 (2)在绳上传播的波是横波，因为绳上各质点的振动方向与波的传播方向垂直。 针对练．水平绳的一端在外界作用下上下做简谐运动，形成了如图所示沿绳子传播的横波。则： (1)在图(a)中，根据波传播的方向判断质点A、B、C、D、E此刻的速度方向，并指出哪些质点的速度将越来越大； (2)在图(b)中，质点P的速度方向向下，在图中标出表示波传播方向的箭头。 答案：(1)见解析　(2)见解析图 解析：(1)根据该波向左传播，可知质点A、B、C、D都在向上振动，质点E向下振动。而越接近平衡位置，质点的速度越大，所以质点A、B、E的速度将越来越大。 (2)根据题图(b)中质点P的速度方向向下，可知该波向左传播，如图所示。 学生用书第73页 1．(多选)关于机械波的形成和传播，下列说法中正确的是(　　) A．物体做机械振动，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，只是时间落后一步 C．参与振动的各质点振动频率与波源频率相同 D．机械波传播过程中，质点会随波迁移 答案：BC 解析：有机械振动不一定有机械波，还需要传播振动的介质，故A错误；后振动的质点重复先振动的质点的运动，且总是滞后先振动的质点，故B正确；机械波传播过程中，质点的振动频率都与波源的振动频率相同，故C正确；机械波传播过程中，质点并不随波迁移，只在各自的平衡位置附近振动，故D错误。故选BC。 2．(多选)如图甲所示，小孩握住轻绳左端以T为周期持续上下抖动绳子，在绳上产生一段绳波。绳上每隔0.2 m标记一个点，记为1、2、3…，质点1在手的作用下在竖直方向带动2、3、4…各个质点依次上下振动，0、时刻各质点位置如图乙、丙所示，下列说法正确的是(　　) A．一段时间后，小孩停止上下抖动，绳子上的波马上消失 B．时刻质点4带动质点5向下起振 C．由图丙时刻再经过，质点9运动到平衡位置向上振动 D．此绳波向右传播，能量和运动形式自左向右传播，所以质点5随波谷向右传播 答案：BC 解析：一段时间后，小孩停止上下抖动，波源不再使绳子产生新的波动，但已经形成的波还会继续向右传播，不会马上消失，故A错误；由题图丙可知时刻质点9向下起振，而沿波的传播方向上所有质点起振方向相同，且易知时刻波刚好传播到质点5，所以质点5在质点4带动下向下起振，故B正确；由题图丙时刻再经过质点9运动到平衡位置向上振动，故C正确；此绳波向右传播，能量和运动形式自左向右传播，但质点5只在其平衡位置附近振动，不会随波谷向右传播，故D错误。 3．区分横波和纵波的根据是(　　) A．是否沿水平方向传播 B．质点振动的方向和波传播的距离 C．质点振动的方向和波传播的方向 D．质点振动的快慢 答案：C 解析：物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波称作横波；把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波称作纵波，故C正确，A、B、D错误。 4．(2024·广州市统考二模)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，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 答案：C 解析：由于波向右传播，根据前面质点的振动带动后面质点的振动，可知质点a、b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。 学科网（北京）股份有限公司 $