3.1 波的形成 课件-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

该高中物理课件聚焦机械波的形成、分类及传播特点，通过抖动绳子观察质点运动、对比绳波与弹簧波等情境探究导入，衔接振动知识，为波长、图像学习搭建支架。 其亮点在于情境探究结合对比表格与实例分析，通过观察提问培养科学探究能力，横纵波对比等表格助力模型建构（科学思维），地震波、“人浪”等实例强化物理观念。学生提升分析能力，教师获得结构化资源，提高教学效率。

第三章 1.波的形成 学习目标 1.知道什么是机械波,能区分横波和纵波,知道什么是波峰和波谷、密部和疏部。(物理观念) 2.知道机械波的形成条件及过程。(科学思维) 3.通过观察和分析,认识波是振动的传播,知道波在传播振动形式的同时也传播能量和信息。(科学思维) 4.培养观察、分析、归纳的好习惯。(科学态度与责任) 基础落实　必备知识全过关 一、波的形成 1.波的定义 　 　的传播称为波动,简称波。  2.波的形成 　　　　　　　　弹力 介质中相邻的质点之间有相互作用力,这使得一个质点的运动会影响相邻质点的运动。前面先振动的质点依次带动后面的质点,这样振动的状态就沿介质传播出去。 波上各点均做受迫振动,T相同 振动 二、横波和纵波 种类 定义 标志性物理量 实物波形 实例 横波 质点的振动方向与波的传播方向互相　　　的波  (1)波峰:凸起的　　　  (2)波谷:凹下的　　　　    绳上形成横波 绳波 纵波 质点的振动方向与波的传播方向在　 　　的波  (1)密部:质点分布 　　　　的位置  (2)疏部:质点分布 　　　　的位置    弹簧形成纵波 声波 垂直 最高处 最低处 同一直线上 最密　 最疏 三、机械波 1.介质 绳、弹簧、水、空气等是波借以传播的物质,叫作介质。 2.机械波 机械振动在　　　　中传播,形成了机械波。  3.波的传播特点 (1)介质中有机械波传播时,介质本身并　　　　　一起传播。  (2)波在传播“振动”这种运动形式的同时,也将波源的能量传递出去。 (3)波不但传递　　　　,而且可以传递　　　　。  介质 不随波 能量 信息 微思考·情境探究 情境1如图所示,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,上下抖动,观察现象。 (1)绳上有标记的两点是怎样运动的?随波前进吗? (2)手停止抖动后,绳上的波会立即停止吗? 提示 (1)绳上有标记的两点只在各自平衡位置附近上下振动,不随波一起向前移动。 (2)手停止抖动后,波不会立即停止,已经传播出去的振动会继续在绳上向前传播,直到能量逐渐消耗完毕才会消失。 情境2观察绳波和推拉弹簧形成的波,判断这两种波各质点的振动方向和波的传播方向间有怎样的关系? 提示 绳上各质点的振动方向与波的传播方向相互垂直。弹簧上各质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上。 情境3观察甲、乙图中绳上各质点开始振动的方向(起振方向)与振源起振的方向有什么关系? 提示 绳上各质点开始振动的方向,都和振源最开始振动的方向保持一致。 基础转化　夯实基础提能力 基础转化点1对机械波的理解 AI解读能根据是否有振源、是否有介质两个要点,快速判断绳波、声波、水波等能否传播,判断质点振动方向与振源起振方向的关系,是认识机械波的入门能力。 1.关于机械波的形成,下列说法正确的是(　　) A.有机械振动必有机械波 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.参与振动的质点各自的频率不同 D.机械波是介质随波迁移,也是振动能量的传递 B 解析 根据机械波产生与传播的条件,可知有机械振动及传播介质,才能形成机械波,故A错误;同一列波中,任何一个振动的质点都是跟着先振动的质点重复振动,只是时间落后一步,但振动频率相同,故B正确,C错误;形成机械波的各振动质点只在平衡位置附近做往复运动,并没有随波迁移,离波源远的质点振动的能量是通过各质点的传递获得的,故D错误。 2.[2026重庆沙坪坝区期末考试]关于机械振动和机械波，下列说法正确的 是( ) A A.有机械波一定有机械振动 B.质点振动的速度就是波的传播速度 C.一列机械波通过不同的介质时，周期会发生变化 D.机械波中质点随波迁移，也有振动能量的传递 13 【解析】 机械波要形成，必须要有机械振动，而且要有介质，故A正确； 质点振动的速度是变化的，波是匀速传播的，两个速度无关，故B错误； 机械波通过不同介质时，频率不变，周期也不变，故C错误；形成机械波 时质点不随波发生迁移，有能量的传递，故D错误。 14 基础转化点2横波和纵波的判断 AI解读能快速判断绳波、声波、弹簧波是横波还是纵波,根据波峰和波谷、密部和疏部判断波的传播规律,为后续波长、图像学习打基础。 3.关于机械波中的横波和纵波,下列说法正确的是(　　) A.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 B.对于横波,质点的振动方向与波的传播方向有时会相同 C.形成纵波的质点随波一起迁移 D.空气介质只能传播横波 A 解析 波的传播方向和质点的振动方向在同一条直线上的波为纵波,二者有时相同,有时相反,A正确;波的传播方向和质点的振动方向垂直的波为横波,B错误;质点不会随着波的传播而发生迁移,C错误;空气介质只能传播纵波,D错误。 4.地震波含有纵波和横波，纵波能引起地面上下振动，横波能引起地面水 平晃动。某同学根据所学知识设计了如图甲所示的地震测量装置，水平方 向和竖直方向的构造相同。在某次测量中，发现 方向上位移传感器先 出现图像，经过后 方向上位移传感器也开始出现图像，两振动图像如 图乙所示，已知当地纵波的传播速度是，横波的传播速度是 ， 则( ) C A. 方向传感器接收到的是纵波 B.该地震波的振动周期是 C.此次地震中心与测试点距离为 D.两重球处于平衡位置时弹簧弹力均为零 17 【解析】 纵波的传播速度较快， 方向上位移传感器出现图像后再经过 方向上位移传感器才开始出现图像，所以 方向传感器接收到的是 横波，故A错误；根据方向的振动图像可知，解得 ， 故B错误；根据题意可知此次地震中心与测试点距离为 ，解得，故C正确； 方向 的重球处于平衡位置时弹簧弹力等于重球的重力， 方向的重球处于平衡 位置时弹簧弹力等于零，故D错误。 18 基础转化点3 波的起振方向的判断 AI解读能由波的传播方向推出质点起振方向,知道所有质点起振方向都与波源的起振方向相同,是掌握波的形成与传播规律的关键,是波动解题常用技巧。 5.(多选)关于振动和波动的关系,下列说法正确的是(　　) A.振动是形成波的原因,波动是振动的传播 B.振动是单个质点呈现的现象,波动是许多质点联合起来呈现的现象 C.波的传播速度就是质点振动的速度 D.有波动一定有振动,有振动一定有波动 AB 解析 由于介质中的各质点存在相互作用,所以某一质点的振动会引起相邻质点发生振动,这样振动就由近及远传播开去而形成波,故A、B正确;波的传播速度和质点振动的速度没有关系,故C错误;有波动一定有振动,但有振动不一定有波动,故D错误。 6.(2026·浙江台州模拟)如图3-1-8所示，用手握住较长软绳的 一端连续上下抖动，形成一列横波。某一时刻的部分波形如图所示，绳上、 两质 点均处于波峰位置。下列说法正确的是( ) B 图3-1-8 A.绳上 点的振动方向向下 B.手的起振方向向上 C.经过一个周期，质点运动到 质点位置 D.从手抖动开始,质点完成的全振动次数比质点 多 21 【解析】 22 重难探究　能力素养全提升 命题角度 波的形成与传播的特点 1.各质点都在做受迫振动,因此各质点振动的周期(频率)与波源的振动周期(频率)相同;若不计能量损失,各质点的振幅相同。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。 2.各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同;离波源越远,质点振动越滞后。 例题1(多选)如图所示,一条软绳上选有18个质点,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。由波的形成及图示可知,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.每个质点开始运动后,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 ACD 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,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,振动周期等于波源振动周期,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,比如最高点和最低点动能为零,重力势能大小不同,D正确。 例题2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,带动质点2,3,4,…,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,质点1到达最上方,质点5开始向上运动。问: (1)t=时,质点6、10、14的运动状态(是否运动、运动方向)如何? (2)画出t=时的波形,并说明质点6、10、14的运动状态。 解析 (1)各质点在t=时的情况如图甲所示 甲 由图甲可知,t=时,质点6正在向上运动,质点10、14未运动。 (2)t=T时的波形如图乙所示,质点6正在向下运动,质点10向上运动,质点14未运动。 乙 答案 见解析 学以致用　随堂检测全达标 基础练习 题型1 机械波的形成 1.（2026湖北武汉联考）关于机械波的形成和传播，下列说法正确的是( ) D A.物体做机械振动，一定产生机械波 B.参与振动的质点振动的频率各不相同 C.机械波是质点随波迁移，也是振动能量的传递 D.后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后而已 【解析】 机械波的形成条件是波源和介质，缺一不可。 后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后而已，质点的 振动频率都等于波源的振动频率。 波传播过程中，传播的是形式和能量，质点不随波迁移。 32 题型2 横波和纵 2.（2025湖南岳阳期中）地震发生时，地面会产生前后和左右的晃动，也会产生竖直方 向的振动。关于地震波，下列说法不正确的是( ) D A.质点的振动方向和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 【解析】 质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波。 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。 横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部。 地震波有横波也有纵波，空气中的声波是纵波。 本题选说法不正确的，故选D。 33 横波和纵波的对比 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 方向在同一条直线上 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 34 题型3 机械波的特点 3.（2026天津南开大学附属中学月考）关于机械波的描述，下列说法正确的是( ) D A.机械波的传播速度即波源的振动速度 B.介质中有机械波传播时，介质中的某点会随波迁移 C.机械波中各质点的振动方向总是与机械波的传播方向垂直 D.发声体振动时，产生的声波在空气中传播，形成声波的质点分布不均匀 【解析】 机械波的传播速度与波源的振动速度是两个不同的概念，两者不相同。 波传播过程中，传播的是形式和能量，振动质点只在各自的平衡位置附近振动， 并不随波的传播发生迁移。 横波中各质点的振动方向总是与机械波的传播方向垂直，纵波中各质点的振动方 向与机械波的传播方向平行。 发声体振动时在空气中产生的声波是纵波，纵波的波形是疏密相间的。 35 波动、振动的联系与区别 联系与区别 波动 振动 联系 因果关系 振动是波动的原因，波动是振动在介质中传播的结果。有波 动一定有振动，有振动不一定有波动 频率关系 波动的频率与振动的频率相同 区别 研究对象 介质中参与波动的大量质点 单个质点 力的来源 介质中各质点间的弹力 质点所受的回复力 运动性质 同一介质中传播速度不变 质点做变加速运动 36 能力提升 4. （多选/2026河北邯郸联考）如图所示，一组 学生在玩“人浪”游戏。学生们手挽手排成一行，从 左边第一位同学开始，周期性地下蹲、起立，呈现 类似波浪的效果。则( ) BC A.“人浪”模拟的是纵波 B.“人浪”模拟的是横波 C.“人浪”传播的是“下蹲、起立”这种运动形式 D.当“人浪”向右传播时，学生随“人浪”向右移动 【解析】 振动方向与传播方向垂直，则“人浪”模拟的是横波。 “人浪”只传播振动形式，学生不会“随波逐流”。 37 5. （2025山东济宁联考）如图是某绳波形成过程示意图。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。已知相邻编号的质点间距离为，时，质点1开始向上运动， 时，质点1到达上方最大位移处，质点5开始向上运动。则( ) C A. 时，振动传到质点15处 B. 时，质点9处于上方最大位移处 C. 时，质点12正在向下运动 D. 时，质点12的加速度方向向上 38 本题目由教材第三章第1节练习与应用第2题演变而来，考查机械波中质点振 动的特点，需记住前一质点带动相邻的后一质点振动，后一质点重复前一质点的振动， 介质中每一个质点开始振动的方向一定，和波源开始振动的方向相同，依次推导便可得 出答案。 【解析】 时，质点1到达上方 最大位移处，质点5开始向上运动，则振动 周期 。相邻编号的质点间距 离为，时，波传播的距离为 ，则振动传到质点17处, 作出此时的波形图如图所示。 由图可知， 时，质点9处于平衡位置处，质点12处于平衡位置上 方，加速度方向向下，根据上下坡法知，质点12运动方向向下。 39 上下坡法 沿波的传播方向看，“上坡”的质点向下运动，“下坡”的质点向上运动，简称“上坡下， 下坡上”。 40 6.（2025陕西西安一中月考）水上乐园的冲浪池简 化如图，波浪从深水区向浅水区传播时，波长将变 短。图中游客在波浪池中随波浪运动，下列说法正 确的是( ) B A.游客将随波浪冲到浅水区 B.此时游客正在向上运动 C.冲浪池表面的波浪属于纵波 D.波浪传到浅水区频率增大 【解析】 根据机械振动的特点，可知游客在所处位置上下运动，不会随波浪冲到 浅水区。 根据上下坡法，沿着波的传播方向看，有“下坡上”，此时游客正在向上运动。 冲浪池表面的波浪属于横波。 波浪从深水区传到浅水区频率不变。 41 7.新 生活实际 蜻蜓点水是常见的自然现象，某同学在研究蜻蜓 运动的过程中获得了一张蜻蜓点水的俯视照片，如图所示，照片 反映了蜻蜓连续三次点水后某瞬间的水面波纹，每次点水的时间 忽略不计。则下列关于蜻蜓的飞行方向及飞行速度 与水波传播 速度 的大小关系正确的是( ) C A.向左， B.向左， C.向右， D.向右， 【解析】蜻蜓点水后，水波半径随时间的增加而增大，由题图可知从左至右圆的半 径逐渐变小，所以蜻蜓向右飞行。由题图可知，蜻蜓最后一次点水时，第一次点水 形成的波纹还未到达此处，可知蜻蜓飞行的速度大于水波传播的速度。C项正确。 42 8.[教材第66页“练习与应用”第3题改编]如图甲所示，为波源，质点距 的距离为 ，时刻由平衡位置开始振动，产生沿直线向右传播的简谐横波，图乙为 质 点从 时刻开始振动的振动图像，则下列说法正确的是( ) A 图甲 图乙 A.时刻波源的振动方向沿 轴正方向 B.时刻质点振动速度最大，方向沿 轴负方向 C.时刻波源处于平衡位置,并向 轴正方向振动 D.若波源停止振动，则 质点也马上停止振动 43 【解析】质点的起振方向与波源的起振方向相同，由题图乙可知时刻 质点的振 动方向沿轴正方向，即质点的起振方向沿轴正方向，则时刻，波源 振动的 方向沿轴正方向，选项A正确；由题图乙知，时刻 质点位于平衡位置，振动速 度最大，方向沿轴正方向，选项B错误；根据题图无法确定时刻波源 的位置，选 项C错误；波源停止振动时，波的振动形式还在传播， 质点不会马上停止振动，选 项D错误。 44 $