第3章 1 波的形成（配套Word）-【精讲精练】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册（人教版）

本讲义聚焦机械波的形成这一核心知识点，系统梳理机械波的形成过程、产生条件，横波与纵波的概念及区别，以及机械波传播振动形式和能量的实质，构建从现象观察到规律总结的知识支架。 通过演示实验观察（如绳波中质点振动）、交流讨论（质点振动方向判定）和归纳总结（横纵波对比表），培养科学探究和科学思维。例题变式与练习题强化物理观念，课中辅助教师引导学生理解，课后帮助学生查漏补缺。

1　波的形成 物理观念 科学思维 1．理解机械波的形成过程和产生条件。 2．知道横波和纵波的概念。 明确机械波传播的特点。 [对应学生用书P65] 一、波的形成 阅读教材，并回答： 1．观察教材的“演示”图3.1­1实验 (1)红色标记有没有随波迁移？ (2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？ 答　(1)没有，红色标记只在竖直方向上下振动。 (2)不会，当手停止抖动后，波仍向右传播。 2．认真观察教材图3.1­2绳波的形成过程： (1)各质点的“起振”(开始振动)方向与振源的起振方向有何关系？是否同时起振？ (2)各质点的振动形式与振源的振动形式有何关系？ (3)波的传播方向与各质点的振动方向是否一回事？各质点是否随波“迁移”？ 答　(1)相同　不是　(2)相同　(3)不是　不 【概念·规律】 以绳波为例(如图)： (1)可以将绳分成许多小部分，每一部分看成一个__质点__。 (2)手握绳端不动时，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)手握绳端上下振动时，会引起绳中的某一质点振动，首先振动的这个质点称为__波源__。 (4)由于绳中各质点之间存在着相互作用力，作为波源的质点就__带动__周围质点振动，并依次__带动__邻近的质点振动，于是振动就在绳中由近及远地传播。 二、横波和纵波 1．机械波可分为横波和纵波两类 定义 标识性物理量 实物波形 横 波 质点的振动方向和波的传播方向相互__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 纵 波 质点的振动方向和波的传播方向在同一__直线__上的波 (1)密部：纵波中，质点分布__最密__的位置 (2)疏部：纵波中，质点分布__最疏__的位置 2．声波是__纵波__，它不仅能在空气中传播，也能在固体、液体中传播。 三、机械波 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．形成：__机械振动__在介质中传播，形成机械波。 3．产生条件 (1)要有__波源__。 (2)要有传播振动的__介质__。 4．机械波的实质 (1)传播振动这种运动__形式__。 (2)传递能量的一种__方式__。依靠介质中各个质点间的相互作用力而使各相邻质点依次做机械振动来传递波源的能量。 (1)质点的振动位置不断转换即形成波。(　　) (2)在绳波的形成和传播中，所有质点的运动是近似的匀速直线运动。(　　) (3)在绳波的形成和传播中，所有质点同时运动，同时停止运动。(　　) (4)在波的形成过程中，前面的质点带动后面的质点振动，后面的质点重复前面质点的振动。(　　) (5)质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这样的波一定是横波。(　　) (6)介质中有机械波传播时，介质本身也随波一起传播。(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3) ×　(4)√　(5)×　 (6)× [对应学生用书P66] 探究点一　波的形成、传播及特点 [交流讨论] 在教材图3.1­2中： (1)绳波形成后，波源和其后各点的振动周期是否相同？ (2)根据波形成的过程和原因，分析教材图中t＝T时刻，P6、P5、P3、P2、P1五个质点的运动方向，由此总结一下在某一时刻质点的振动方向的判定方法。 答　(1)相同 (2)向上、向上、向下、向下、向下。质点的振动方向与波的传播方向在波的图像的同一侧，如图所示，若波向右传播，则P向下运动。 [归纳总结] 1．机械波的形成 2．机械波的特点 (1)振幅：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做往复振动，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。 　(教材本节练习与应用第2题变式)(多选)下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，带动质点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，t＝时，质点5刚要开始运动。下列说法正确的是(　　) A．t＝时，质点5开始向下运动 B．t＝时，质点3的加速度方向向下 C．从t＝开始的一小段时间内，质点8的速度正在减小 D．从t＝开始的一小段时间内，质点8的加速度正在减小 [解析]　t＝时，质点5开始向上运动，选项A错误；t＝时，质点3受到指向平衡位置的回复力的作用，加速度方向向下，选项B正确；从t＝开始的一小段时间内，质点8正在从平衡位置向上运动，速度正在减小，加速度正在增大，选项C正确，D错误。 [答案]　BC 　(多选)在例题中，由波的形成及图示可知，下列说法中正确的是(　　) 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，在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐运动 C．绳子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．绳子上波的传播过程，也是能量的传播过程，虽然每个质点均做等幅振动，但每个质点的机械能并不守恒 解析　质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的，因此每个质点都做受迫振动，故选项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，故选项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，故选项C正确；波的传播过程也是能量的传播过程，虽然每个质点均做等幅振动，但每个质点的机械能并不守恒，故选项D正确。 答案　ACD ●核心素养·思维升华 波动过程中各质点的运动规律可用三句话来描述： (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”。 1．关于振动与波的关系，下列说法正确的是(　　) A．有机械波必有振动 B．有机械振动必有波 C．离波源远的质点振动较慢 D．波源停止振动时，介质中的波立即停止传播 解析　机械振动在介质中向外传播就形成了机械波，所以有机械波必定有机械振动。但如果只有振动，而没有介质的传播就不会有机械波的产生。因各质点的振动都是重复波源的振动，不论距波源多远，振动的快慢都一样；在波源停止振动时，波仍将继续向外传播而不会停止。 答案　A 2．(多选)关于机械波的说法中，正确的是(　　) A．各质点都在各自的平衡位置附近振动 B．相邻质点间必有相互作用力 C．前一质点的振动带动相邻的后一质点振动，后一质点的振动必定滞后于前一质点 D．各质点随波的传播而迁移 解析　波源的振动使其周围质点依次振动，之所以能依次振动下去，就是依靠了相邻质点间的相互作用力；沿波的传播方向，后一质点的振动必滞后于前一质点的振动；质点只在平衡位置附近振动，并不随波迁移。 答案　ABC 探究点二　横波和纵波 [交流讨论] 1．观察横波演示器所模拟的横波的发生情况，如图(a)所示，记下你的观察结果。 答　略 2．观察纵波演示器所模拟的纵波的发生情况，如图(b)所示，记下你的观察结果。 答　略 [归纳总结] 横波和纵波的区别 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 　下列关于横波、纵波的说法正确的是(　　) A．同一波源在同一介质中形成的机械波中可同时具有横波和纵波 B．由于横波、纵波的振动方向与波的传播方向的关系不同，因此横波、纵波不可能沿同一方向传播 C．横波、纵波在同一介质中的传播速度一定相等 D．只要存在介质，不管是固体、液体或气体均可传播横波和纵波 [思路点拨]　有的介质既可以传播横波，也可以传播纵波，具体是哪一种波，要根据振动方向与波传播方向间的关系判定。 [解析]　同一波源产生的波中可同时具有横波、纵波，如地震波，故选项A正确；虽然传播这两种波的介质质点振动方向与波传播方向的关系不同，但并不妨碍两者沿同一方向传播，故选项B错误；在同一介质中，横波和纵波传播速度一般不同，如地震波中纵波比横波传播得快，故选项C错误；横波可以在固体内传播，不可以在液体、气体中传播，而纵波可在固体、液体和气体中传播，故选项D错误。 [答案]　A 3．(多选)下列有关横波与纵波的说法正确的是(　　) A．沿水平方向传播的波为横波 B．纵波可以在固态、液态、气态介质中传播 C．纵波与横波不可以同时在同一介质中传播 D．凡是振动方向与波传播方向在同一条直线上的波都是纵波 解析　横波和纵波的标准是振动方向和波的传播方向垂直还是共线，不是按波的传播方向判断，选项A错误，D正确；纵波可以在固、液、气态介质中传播，选项B正确；纵波和横波可以同时在同一介质中传播，比如地震波中既有横波也有纵波，选项C错误。 答案　BD 4．关于横波和纵波，下列说法正确的是(　　) A．对于横波和纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反 B．对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同 C．形成纵波的质点，随波一起迁移 D．形成纵波的质点不随波迁移 解析　横波质点的振动方向与传播方向相互垂直，纵波质点的振动方向与传播方向有时相同，有时相反，故A、B项错误；介质中的质点都是在平衡位置附近做往复运动，不会随波迁移，故C项错误，D项正确。 答案　D [对应学生用书P68] 1．如图是一列简谐波的波形图，波沿x轴的负方向传播。就标明的质点而言，速度为正、加速度为负的质点是(　　) A．P　　　　　　　 B．Q C．R D．S 解析　因波沿x轴的负方向传播，质点R、S处在下坡的过程中，由“上下坡”法得，质点R、S的振动方向都向上，质点R、S的速度方向与y轴正方向一致，所以它们的速度都为正。而质点R的加速度方向向上，与y轴正方向一致，加速度为正。质点S的加速度方向向下，与y轴正方向相反，加速度为负。同理，可以判断质点P和Q的振动方向都向下，速度都为负。故选D。 答案　D 2．(多选)如图所示，沿水平方向的介质中的部分质点每相邻两质点的距离相等，其中O为波源，设波源的振动周期为T，从波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时，经质点1开始振动，则下列说法正确的是(　　) A．介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，但图中质点9起振最晚 B．图中所画出的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的 C．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质点7通过相同的位置时落后 D．只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动 答案　ACD 3．(多选)关于机械波和机械振动，下列说法正确的是(　　) A．机械振动就是机械波，机械波就是机械振动 B．有机械波，则一定有机械振动 C．机械波就是质点在介质中的运动路径 D．在波传播方向上各个质点都有相同的振动频率和振幅 答案　BD 4．关于振动和波的关系，下列说法正确的是(　　) A．如果波源停止振动，在介质中传播的波也立即停止 B．发声体在振动时，一定会产生声波 C．有振动一定有波，但有波不一定有振动 D．波动的过程是质点的振动形式及能量由近及远的传播过程 解析　波源停止振动，介质中的质点仍然在振动，所以波仍继续传播，选项A错误；产生机械波的条件之一是必须有介质，选项B错误；要想产生波，必须有振源和介质，若没介质则不会形成波，故有波必有振动，但有振动不一定有波，选项C错误；在振动过程中质点不随波的传播而迁移，只是向外传播信息和能量，选项D正确。 答案　D 学科网（北京）股份有限公司 $