第三章 1 机械波的形成和传播（配套教参Word）-【步步高】2025-2026学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（教科版）

本讲义聚焦机械波的形成和传播、横波与纵波核心知识点，通过绳波抖动实验观察引入，分析波的形成过程，明确产生条件（波源、介质）和传播特点（质点振动不迁移，传递振动形式和能量），进而对比横波（振动与传播垂直，波峰波谷）和纵波（振动与传播平行，密部疏部）。 资料以实验探究为特色，通过绳波观察问题链培养科学探究能力，“带动、重复、滞后”总结质点运动特点体现科学思维，例题和课时对点练助学生构建运动和相互作用、能量等物理观念。课中实验与问题驱动提升教学效果，课后练习与总结帮助学生巩固查漏。

1　机械波的形成和传播 [学习目标]　1.通过观察波的产生和传播，认识波的形成过程，知道机械波的产生条件和传播特点(重难点)。2.知道横波和纵波的概念，能够区别横波和纵波。 一、机械波的形成和传播 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)如图(a)、(b)所示，手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？ (2)如图(c)所示，手连续左右抖动，你看到了什么现象？ (3)绳上有标记的两点是怎样运动的？随波前进吗？ 答案　(1)左抖一次，有个向左的凸起向远处传播。右抖一次，有个向右的凸起向远处传播。 (2)凸凹相间的形状沿绳向另一端传播。 (3)标记点在水平面上左右振动，不随波前进。 1.绳波的形成 (1)如图，绳上的各小段可以看作质点。由于绳的各部分之间有弹力作用，所以当手抖动绳的一端，紧靠这一端的质点向上运动时，它就会带动相邻的质点向上运动，这个质点又带动更远一些的质点，依次传递下去。 (2)每一个质点都在重复绳端的振动，后一个质点的运动状态总是滞后于前一个质点的运动状态。结果手抖动引起的振动就不限于绳的这一端，而是沿绳向另一端传去，振动状态在绳上的传播就形成了波。 2.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)产生条件：①波源；②要有传播振动的介质。 说明：①介质：能够传播振动的物质。 ②波源：产生初始振动的部分通常叫作波源。 (3)机械波的特点： ①机械波是机械振动这一运动形式(包括波源的振动信息)的传播，介质本身并没有沿着波的方向发生迁移。 ②波是传递能量的一种方式。 ③波可以传递信息。 1.绳上各质点开始振动的方向(起振方向)与波源的起振方向有什么关系？绳上各质点的振动与波源的振动有什么关系？ 答案　绳上各点的起振方向与波源的起振方向相同。每一个质点都在重复波源的振动，即各质点开始振动的方向、振动的性质、频率、振幅都与波源相同。 2.波源振动停止后，波还能继续传播吗？ 答案　能够继续传播。 例1　(2024·成都市高二月考)关于振动和波，下列说法正确的是(　　) A.如果波源停止振动，介质中所有质点也立即停止振动 B.波动的过程是介质中的质点由近及远的传播过程 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 答案　D 解析　波传播的是振动的形式和能量，波的传播过程中，若波源停止振动，波的能量没有消失，波的传播不会立即停止，故A错误；要想产生波，必须有波源和介质，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，故C错误；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，质点不随波的传播而迁移，故B错误，D正确。 例2　(多选)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做简谐运动，其余质点在相互作用力的带动下依次振动，从而形成机械波，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守恒 答案　AC 解析　绳上的质点都做受迫振动，各质点的振动周期与波源的周期都相同，所以质点2是通过质点1对它的弹力带动起来的，由题图可知绳上的每一个质点开始振动时，方向都向上，故A、C正确； 质点只能在平衡位置附近振动，不能在水平方向做匀速运动，故B错误； 绳上波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做等幅的受迫振动，合外力不为零，故每个质点的机械能不守恒，故D错误。 1.波动过程中介质中各质点的运动特点 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，其运动特点可用三句话来描述： (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滞后于先振动的质点的振动状态。 概括起来就是“带动、重复、滞后”。 2.振动和波动的联系 (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，有振动不一定有波动。 (2)波动中各质点振动的性质、频率和振幅与波源相同。 二、横波与纵波 如图所示： (1)图甲是绳波，其中质点的振动方向与波的传播方向有什么关系？ (2)图乙是推拉弹簧产生的波，其中质点的振动方向与波的传播方向有什么关系？ 答案　(1)相互垂直　(2)在同一条直线上 1.横波 (1)若介质中质点的振动方向和波的传播方向垂直，这种波称为横波。 (2)波峰与波谷：在横波中，凸起来的最高处叫波峰，凹下去的最低处叫波谷。 (3)横波只能在固体中传播。 2.纵波 (1)若介质中质点的振动方向与波的传播方向平行，这种波称为纵波。 (2)密部与疏部：在纵波中，介质中质点分布密集的部分叫作密部，质点分布稀疏的部分叫作疏部。 (3)纵波可在固体、液体、气体中传播。 3.几种常见的机械波 (1)绳波是横波。 (2)声波是纵波。 (3)地震波、沿水面传播的水面波中既有横波，又有纵波。 例3　(2024·攀枝花市高二月考)关于横波和纵波，下列说法不正确的是(　　) 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 答案　D 针对训练　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，质点的运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.空气介质只能传播纵波 答案　D 解析　质点的振动方向与波的传播方向垂直的波是横波，质点的振动方向与波的传播方向平行的波是纵波，只有纵波才满足质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反，故A、B错误； 机械波上的质点只能在平衡位置附近振动，不能随波迁移，故C错误； 由于空气分子间距离较大，无法相互带动，所以横波不能在空气中传播，空气只能传播纵波，故D正确。 课时对点练 [分值：60分] [1、2、4、5题，每题8分] 考点一　机械波的形成和传播 1.(多选)关于机械振动和机械波，下列说法正确的是(　　) A.机械波的传播过程是大量介质质点依次重复波源振动的过程 B.单个物体的振动在介质中不会产生波 C.在波的传播过程中，介质质点只振动不随波迁移 D.在波的传播过程中，介质质点均做受迫振动 答案　ACD 解析　机械波的传播过程是大量介质质点依次重复波源振动的过程，故A正确；单个物体可以作为波源，在介质中振动会产生机械波，故B错误；在波的传播过程中，介质质点只振动不随波迁移，故C正确；在波的传播过程中，介质质点均做受迫振动，故D正确。 2.(2024·自贡市高二月考)在一平静的湖面上漂浮着一轻木块，向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，把它近似看作横波，关于木块的运动情况，以下说法正确的是(　　) A.因为“随波逐流”木块将被推至远处 B.因不知道木块离波源的远近如何，所以无法确定木块的运动情况 C.木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力的大小等情况有关 D.无论木块离波源的远近如何，它都不能被推动，最多只能在湖面上做上下振动 答案　D 解析　波传播的是振动这种运动形式，各质点在各自平衡位置附近往复运动，不随波向前移动，故A、B、C错误，D正确。 3.(8分)(来自教材)如图甲所示为波源的振动图像，图乙为均匀介质中同一条直线上等间距的质点在t=1 s时的振动状态，其中质点4刚开始振动。请画出t=5 s时质点的振动状态。 答案　见解析图 解析　由题知，t=5 s时波传到质点16，质点16此时向上运动。则质点的振动状态如图。 考点二　横波与纵波 4.关于机械波，下列说法正确的是(　　) A.质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，叫作纵波 B.机械振动在介质中传播，形成了机械波 C.在横波中，凸起的最高处叫作波谷 D.波可以传递能量，但不可以传递信息 答案　B 解析　质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，叫作横波，故A错误；机械振动在介质中传播，形成了机械波，故B正确；在横波中，凸起的最高处叫作波峰，故C错误；波可以传递能量，也可以传递信息，故D错误。 5.(2024·成都市高二月考)地震波既有纵波也有横波，若某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.先左右摇动后上下振动 C.先上下振动后左右摇动 D.只上下振动 答案　C 解析　纵波中质点的振动方向与波的传播方向相互平行，横波中质点的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的房屋，房屋先上下振动后左右摇动，故C正确，A、B、D错误。 [6、7题，每题10分] 6.(多选)如图所示为沿水平方向的介质中的部分质点，相邻质点间的距离相等，其中质点0为波源，设波源的振动周期为T，t=0时波源通过平衡位置竖直向下开始振动，经过，质点1开始振动，则下列关于各质点的振动和介质中波的说法正确的是(　　) A.介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，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发生的是第98次振动 答案　ACD 解析　由题图可知，质点9是题图中距波源最远的点，起振最晚，所有质点的起振方向与波源起振方向相同，故选项A正确，B错误；质点7与质点8相比较，质点7起振时刻早，质点8比质点7滞后，故选项C正确；质点9比质点1晚2T开始起振，一旦质点9起振后，质点1、9振动步调就完全一致，故选项D正确。 7.(2024·凉山州市二月考)一条绳子可分成一个个小段，每小段都可以看作一个质点，这些质点之间存在着相互作用。如图所示，1、2、3、4…为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，会带动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。质点1的振动周期为T。t=0时质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动。下列判断正确的是(　　) A.质点20比质点1晚一个周期开始振动 B.质点20开始振动时运动方向向下 C.t=时质点5的加速度方向向上 D.t=时质点12的速度方向向上 答案　D 解析　由题意可知，经过质点5开始运动，则经过T质点17开始振动，故A错误；因为质点1起振的方向向上，则质点20开始振动时运动方向也向上，故B错误；在t=时刻质点5开始向上振动，在t=时质点5到达最高点，其加速度方向向下，故C错误；t=时质点13刚开始起振，此时质点12已经振动了，则速度方向向上，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $