第三章 1 波的形成（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（人教版 浙江专版）

本讲义聚焦波的形成这一核心知识点，以绳波为学习支架，系统梳理横波与纵波的区别，机械波的产生条件（振源和介质）及传播特点（传播振动形式和能量，质点不迁移），并通过“带动法”构建质点运动方向判断的思维路径。 该资料通过教材改编例题、地震波等实际情境，融合物理观念（运动和相互作用、能量观念）与科学思维（模型建构、科学推理）。课中例题解析与方法总结助力教师高效授课，课后课时对点练帮助学生巩固知识，查漏补缺，提升学习效果。

1　波的形成 [学习目标]　1.通过绳波的产生和传播，认识波的形成过程(重点)。2.知道横波和纵波的概念，能够区别横波和纵波。3.知道机械波的产生条件和传播特点，会用带动法判断质点的运动方向(重难点)。 一、波的形成 1.振动的传播称为波动，简称波。 2.波的形成(以绳波为例) (1)一条绳子可以分成一个个小段，这些小段可以看作一个个相连的质点，这些质点之间存在着弹性力的作用。 (2)当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻的质点，使它也上下振动。这个质点又带动更远一些的质点……绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动，绳端这种上下振动的状态就沿绳子传了出去，整体上形成了凹凸相间的波形。 1.绳上各点开始振动时的方向(起振方向)与波源起振方向有什么关系？ 答案　绳上各点的起振方向与波源起振方向相同。 2.波源振动停止后，波还能传播吗？ 答案　波源停止振动后，波仍能传播。 例1　(来自教材改编)如图所示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。 答案　见解析 解析　(1)各质点在t＝时的情况如图甲所示： 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。 二、横波和纵波 1.横波 (1)横波是质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波。 (2)在横波中，凸起的最高处叫作波峰，凹下的最低处叫作波谷。 2.纵波 (1)纵波是质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波。 (2)在纵波中，质点分布最密的位置叫作密部，质点分布最疏的位置叫作疏部。 (3)纵波不仅能在空气中传播，也能在液体、固体中传播。如发声体振动时产生的声波。 例2　有关纵波与横波，下列说法中正确的是(　　) A.对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同 B.对于横波，质点的振动方向与波的传播方向垂直 C.纵波中的质点可以随波迁移，而横波中的质点不能 D.纵波只能在液体、气体中传播 答案　B 解析　纵波质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上，可能相同，也可能相反，故A错误；横波质点的振动方向和波的传播方向垂直，故B正确；不管是横波还是纵波，质点只在某平衡位置附近振动，并不随波迁移，故C错误；纵波可以在固体、液体和气体中传播，故D错误。 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.机械波 (1)机械振动在介质中传播，形成了机械波。 (2)机械波产生的条件是同时存在振源和介质。 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传播，它传播的只是振动这种运动形式。 (2)波是传递能量的一种方式。 (3)波可以传递信息。 4.常见的机械波 (1)绳波——横波 (2)推拉弹簧形成的波——纵波 (3)空气中产生的声波——纵波 (4)地震波——既有横波，也有纵波 (5)水波——既不是横波，也不是纵波 例3　(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相同 D.机械波传播过程中，质点会随波迁移 答案　BC 解析　机械波形成必须具备两个条件：一是机械振动，二是传播振动的介质，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； 后面的质点重复前面质点的运动，总是滞后前面的质点，故B正确； 机械波传播过程中，各质点的振动频率相同，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。 针对训练　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　纵波振动方向与波的传播方向一致，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的房屋，房屋先上下振动后左右摇动。故选C。 例4　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 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，同理可知A向下运动，由此可知选项B、C错误；介质中的质点不随波迁移，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。 拓展　某时刻绳子波形如例4所示的形状(传播方向未知)，若质点E此刻正向上运动，试判断该波的传播方向。 答案　向左传播 解析　质点E在右侧相邻质点的带动下向上运动，波源在右侧，波向左传播。 振动方向和传播方向的判断——“带动法” (1)已知传播方向判断振动方向：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。 (2)已知振动方向判断传播方向：若质点向上振动，则在波形上P点附近上方找一个点P'；若质点向下振动，则在波形上P点附近下方找一个点P'，P'比P更靠近波源，从而判断波的传播方向。 课时对点练 [分值：60分] [1~7题，每题5分] 考点一　波的形成　机械波 1.(多选)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，在介质中传播的波不会立即停止传播 B.发声体在振动时，一定会产生声波 C.波动的过程是介质中的质点由近及远的传播过程 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　AD 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正确；产生机械波的条件之一是必须有介质，选项B错误；在振动过程中介质中的质点不随波的传播而迁移，只是向外传播振动形式和能量，选项C错误，D正确。 2.一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，最多只能在湖面上做上下振动 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做简谐运动，并不随波迁移，B、C、D错误，A正确。 3.(多选)如图甲所示小孩握住轻绳左端持续上下抖动绳子，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，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，不会随波向右传播，故D错误。 考点二　横波和纵波 4.地震产生的巨大能量以波的形式向远处传播，称为地震波。关于地震波，下列说法正确的是(　　) A.地震发生时，传播的是振动形式和能量 B.地震发生时，介质中的质点同时开始振动 C.地震波具有的能量随着波的传播将越来越强 D.只要波源停止振动，地震波的传播就会立即停止 答案　A 解析　地震波既有横波，也有纵波，A正确；地震发生时，介质中前一个质点带动后一个质点，依次开始振动，当波源停止振动时，介质中的质点由近及远依次停止振动，故地震波不会立即停止，B、D错误；由于地震波在介质中传播时要把能量传递给介质中的质点，故在传播过程中地震波的能量会越来越弱，C错误。 5.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垂直 C.波沿水平方向传播，质点在竖直方向上下振动，这类波是横波 D.形成纵波的质点，随波一起迁移 答案　C 解析　横波质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，纵波质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上，方向有时相同，有时相反，故A、B错误，C正确；介质中的质点均在平衡位置附近做往复运动，不会随波迁移，故D错误。 6.区分横波和纵波的依据是(　　) A.波传播距离的远近 B.波是沿水平方向传播，还是沿竖直方向传播 C.质点是沿水平方向振动，还是沿竖直方向振动 D.质点的振动方向与波的传播方向是相互垂直，还是在同一直线上 答案　D 解析　区分横波和纵波的依据是质点的振动方向与波的传播方向是相互垂直的(横波)，还是在同一直线上的(纵波)，D正确。 7.关于声波，下列说法正确的是(　　) A.空气中的声波是横波 B.口语能用来交流是因为声波能传递信息 C.能听到声音是因为声源处的空气进入了耳朵 D.声波不仅能在空气中传播，也能在固体、液体和真空中传播 答案　B 解析　空气中的声波是纵波，A错误；能用口语交流是因为声波能传递信息和能量，B正确；能听到声音是因为声源的振动在介质中的传播，将声源处的信息和能量传入耳朵，而声源处的空气分子只是在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移，C错误；声波不能在真空中传播，D错误。 [8~10题，每题6分] 8.在平静的湖面上漂着一小木条，现向湖中央扔一石子，圆形波纹一圈圈地向外传播，当波传到小木条处时，小木条将(　　) A.随波纹漂向湖岸 B.仍不动 C.向波源处漂动 D.在原来位置附近上下振动 答案　D 解析　向湖中央扔一石子，圆形水波一圈圈地向外传播，当波传到小木条处时，小木条在原来位置附近上下振动，不随波纹漂向湖岸，也不向波源处漂动，故选项D正确。 9.(2023·湖州市期末)如图所示，运动会上团体操表演“波浪”。一组学生手挽手排成一行，左边第一位同学开始周期性的下蹲、起立。后边的同学重复他的动作，形成往前传播的“波浪”，下列说法正确的是(　　) A.“波浪”向左传播 B.图中A同学正在往下蹲 C.每个学生的位置都向右移动 D.后边所有的同学同时重复左边第一位同学的动作 答案　B 解析　左边第一位同学开始周期性的下蹲、起立相当于波源，则“波浪”应向右传播，故A错误；根据后面质点的振动重复前面质点的振动，“波浪”向右传播，图中A同学正在往下蹲，故B正确；每个学生只是向右传播了振动形式，而每个学生还是在平衡位置下蹲、起立，故C错误；波源最先起振，后边所有的同学依次延后重复左边第一位同学的动作，故D错误。 10.(多选)(2024·杭州市富阳区场口中学高二月考)如图是某绳波形成过程的示意图，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，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。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6开始振动时的运动方向向下 B.t＝时质点6的加速度方向向下 C.t＝时质点10的运动方向向上 D.t＝T质点16开始运动 答案　BC 解析　介质中的各点起振方向与波源相同，依题意知质点6开始振动时的运动方向向上，故A错误；依题意知t＝时，质点5刚到波峰，质点6还没到波峰，则其位移方向向上，回复力为负，加速度方向向下，故B正确；依题意知t＝时，质点9刚到波峰，质点10还没到波峰，运动方向向上，故C正确；依题意，t＝T时，波刚好传播到质点17，质点17开始运动，质点16已经向上振动了，故D错误。 [7分] 11.(多选)地壳深处的岩层活动产生强烈震动可引发地震。地震波的纵波传播速度较快，约为6 km/s；横波传播速度较慢，约为4 km/s。甲地发生6.0级地震，震源深度10 km。地震发生后距震源163 km的乙地震感强烈。则以下说法正确的是(　　) A.震源的正上方，地震波的纵波会引起地面物体上下跳动，横波会引起地面上物体水平晃动 B.地震波的横波在介质中传播时，介质中的质点会沿波的传播方向运动，从而导致房屋倒塌 C.乙地的防震减灾机构有约13.6 s的时间提前预警更具破坏性的横波何时到达 D.建筑物的固有周期与地震波的振动周期越接近，建筑物受到的损伤就越小 答案　AC 解析　振动方向与传播方向在同一条直线上的波叫作纵波，振动方向与传播方向相互垂直的波叫作横波，所以，震源的正上方，地震波的纵波会引起地面物体上下跳动，横波会引起地面上物体水平晃动，A正确； 地震波的横波在介质中传播时，介质中的质点会沿垂直于波的传播方向运动，从而导致房屋倒塌，B错误； 横波与纵波到达乙地的时间差为t＝ s－ s≈13.6 s，C正确； 由共振的知识，建筑物的固有周期与地震波的振动周期越接近，建筑物的振幅越大，受到的损伤就越大，D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $