01-第3章 3.1 波的形成和描述（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理选择性必修第一册（鲁科版）

该高中物理课件聚焦机械波的形成与描述，涵盖波的传播特性、横纵波分类、波的图像及波长波速周期关系，通过绳波、地震波等实例导入，衔接振动与波的关联，搭建从质点振动到波传播的学习支架。 其亮点在于结合生活情境（如甩绳运动、地震监测）设计例题，通过一题多变和归纳表格（物理量决定因素）深化科学思维，培养模型建构与科学推理能力。学生能直观理解抽象概念，教师可依托丰富案例提升教学效率。

第3章 机械波 第1讲　描述运动的基本概念 基础过关练 第1节　波的形成和描述 第1讲　描述运动的基本概念 题组一　波的形成与传播 1.[多选题]关于机械波,下列说法中正确的是 ( ) 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落后于前一质点的振动 D.各质点随波的传播而迁移 　ABC     解析　波在传播过程中,由于介质中各质点间的相互作用,离波源较近的质点带动离波源较远的质点振 动,每一质点都以它的平衡位置为中心振动,波传播的只是振动形式和振动能量,介质中的质点并不随 波迁移。D错误,A、B、C正确。 第1讲　描述运动的基本概念 2.[多选题]关于振动和波的关系,下列说法中正确的是 ( ) A.振动是波的成因,波是振动的传播 B.振动是单个质点呈现的运动现象,波是许多质点联合起来呈现的运动现象 C.波的传播速度就是质点振动的速度 D.波源停止振动时,波立即停止传播 　AB     解析　机械波的形成条件是波源和介质。由于介质中质点间的相互作用,一个质点振动带动相邻质点 振动,由近及远传播而形成波,A、B两项正确;波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度,而质点振动 的速度和方向都随时间周期性变化,C项错误;波源一旦将振动传给介质,振动就会在介质中向远处传 播,当波源停止振动时,介质仍然继续传播波源振动的运动形式,波不会随波源停止振动而立即停止传 播,D项错误。 第1讲　描述运动的基本概念 3.[2026广东广州期中]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的加速度方向向上 　D     C.从t= 开始的一小段时间内,质点8的速度正在增大 D.从t= 开始的一小段时间内,质点8的加速度正在增大 第1讲　描述运动的基本概念 解析　质点1为波源,波向右传播,t= 时,质点5开始运动,运动方向向上,A错误;由图可知t= 时质点3的 位移向上,所以回复力方向向下,加速度方向向下,B错误;t= 时质点8的振动状态和t= 时质点4的振动 状态一致,所以从t= 开始的一小段时间内质点8向上运动,远离平衡位置,速度减小,位移增大,加速度也 增大,C错误,D正确。故选D。 第1讲　描述运动的基本概念 题组二　横波和纵波 4.[2024江苏南通期中]有关纵波与横波的说法正确的是 ( ) 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,质点振动方向与波的传播方向垂直 C.纵波的质点可以随波迁移,而横波的质点不能 D.纵波只能在液体、气体中传播 　B     解析　纵波中质点振动方向与波的传播方向在一条直线上,但不一定相同,故A项错误;横波中质点振动 方向与波的传播方向垂直,B项正确;机械波传播过程中,质点只是在其平衡位置附近做简谐运动,并不 随波迁移,故C项错误;纵波可在固体、液体和气体中传播,故D项错误。 第1讲　描述运动的基本概念 5.如图所示是电视中正在播放的体育频道插播的成都地震前从61秒到45秒倒计时时刻的画面。已知 地震发生时主要发出纵波和横波,纵波振动方向与波传播方向一致,而横波振动方向与波传播方向垂 直,纵波传播速度约为8 km/s,横波传播速度约为4 km/s,一般来说纵波的振幅比横波小。根据以上信息, 下列说法正确的是 ( ) A.一般来说,纵波造成的危害比横波大 B.在震源中心地区的人们先感受到上下震动,过一小会儿再感受到 水平晃动 C.根据以上信息可以推断长宁县距离成都市不足200 km D.该新闻说明人类已经掌握了在地震发生前提前“预测地震”技术了 　B     第1讲　描述运动的基本概念 解析　地震波分为纵波和横波,纵波传播速度快,破坏性弱,横波传播速度慢,破坏性强,A错误;地震波从 深处传到地表,纵波的传播速度比横波的快,在震源中心地区的人们先感受到上下晃动,过一小会儿再 感受到水平晃动,故B正确;根据题目信息可推断长宁县与成都市之间的距离约为s=vt=4 km/s×61 s= 244 km,故C错误;监测到地震时地震已经发生,说明不可预测,故D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 题组三　波的图像 6.一列简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻的图像如图所示,平衡位置的坐标为(3 cm,0)的质点经过 周 期后的坐标是 ( )   A.(3 cm,2 cm)　　　　　B.(4 cm,2 cm)　　　　    C.(4 cm,-2 cm)　　　　　D.(3 cm,0) 　A     第1讲　描述运动的基本概念 解析　简谐波沿x轴正方向传播,该时刻坐标为(3 cm,0)的质点振动方向沿y轴正方向,经过 周期后该质 点到达波峰,坐标为(3 cm,2 cm),A项正确。 第1讲　描述运动的基本概念 7.[2026黑龙江大庆期中]如图所示为一列沿x轴正向传播的简谐横波在t=0时的波形图,P、Q分别是平 衡位置为x=1 m、x=4 m处的质点,已知波速为2 m/s,此时x=8 m处的质点刚开始运动,则 ( ) A.这列波的起振方向沿y轴正方向 B.t=0时P质点速度沿y轴正方向 C.t=3 s时Q质点的加速度方向沿y轴正方向 D.t=3 s时Q质点位于平衡位置 　C     第1讲　描述运动的基本概念 关键点拨　     利用同侧法,标出t=0时刻各点振动方向。   第1讲　描述运动的基本概念 解析     由题可知,t=0时刻x=8 m处的质点刚开始运动,由同侧法可知,该质点起振方向沿y轴负方向,所以波源的 起振方向沿y轴负方向(各质点起振方向与波源起振方向一致),A错误;t=0时P质点速度沿y轴负方向,B 错误;由图可知,波长λ=8 m,周期T= =  s=4 s,t=0时,Q质点正处于平衡位置且沿y轴正方向运动,0~3 s经 历了 个周期,所以t=3 s时Q质点位于波谷,Q质点的加速度方向沿y轴正方向,C正确,D错误。 方法技巧     上下坡法 　　波的传播方向与质点振动方向互判问题,也可用“上下坡法”解决。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”,如图所示。 第1讲　描述运动的基本概念 8.[多选题][2024福建莆田枫亭中学期中]一列简谐横波沿x轴正方向传播,从波传播到O点开始计时,t=4 s时波传播到x轴上的B质点,波形如图所示。下列说法正确的是 ( )   A.波长为2 m B.波速大小为0.5 m/s C.t=4 s时,A质点的加速度沿y轴负方向且最大 D.t=6 s时,B质点经过平衡位置向下运动 　ABD     第1讲　描述运动的基本概念 解析　由题图可知波长为2 m,A正确;从波传播到O点开始计时,t=4 s时波传播到x轴上的B质点,则波速 为v= =  m/s=0.5 m/s,B正确;由题图可知,t=4 s时,A质点处于负向最大位移位置,则A质点的加速度沿 y轴正方向且最大,C错误;波的周期为T= =  s=4 s,t=4 s时,B质点由平衡位置向上振动,则经过2 s(  周期),即t=6 s时,B质点经过平衡位置向下运动,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 9.[2024山东淄博部分学校模拟]如图所示,t=0时刻,波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正方向开始振动, 振动周期为0.4 s,在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波。下图中能够正确表示t= 0.6 s时波形的是( )   　C     解析　根据波的传播的周期性,t=0.6 s时的波形是波源振动 个周期形成的,此时波源在平衡位置且向y 轴负方向振动,由波的传播方向与质点的振动方向的关系知选项C正确。 第1讲　描述运动的基本概念 题组四　波长、波速和周期(频率)的关系 10.[2024山东泰安第四中学期末]下表给出30 ℃时声波在不同介质中的传播速度。当声波由空气进入 铜中时,下列说法中正确的是( ) 　B     介质 空气 纯水 盐水 橡胶 软木 铜 铁 波速/(m·s-1) 332 1 490 1 531 30~50 480 3 800 4 900 A.频率增大,波长不变 B.频率不变,波长增大 C.频率和波长都不变 D.频率和波长都变大 解析　波在传播过程中频率不变,一列声波从空气进入铜中时,频率f不变,波速v增大,则由公式v=λf知 波长增大,B项正确。 第1讲　描述运动的基本概念 11.[2024江苏南京田家炳高级中学月考]如图所示,位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S,产生两列分别沿x 轴负方向与正方向传播的机械波。若在这两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2,则  ( ) A.f1=2f2,v1=v2　　　　　B.f1=f2,v1=0.5v2 C.f1=f2,v1=2v2　　　　　D.f1=0.5f2,v1=v2 　C     解析　因两列波的波源都是S,所以它们的周期和频率都相同,即T1=T2,f1=f2,由公式v= 得v1= = ,v2 = ,则v1=2v2,C项正确。 第1讲　描述运动的基本概念 12.[2026河北邯郸模拟预测]某科研团队在新型超导磁悬浮轨道中测试机械波的传播特性。在简谐波 的传播方向上相距4.5 m的A、B两个智能振动传感器随波做简谐运动。测试中发现两个传感器每分 钟完成60次全振动,当A处于波谷时,B恰好处于波峰。若A、B之间还有一个波峰,则下列关于该机械波 的说法正确的是( ) A.频率为60 Hz　　　　　B.波长为3 m C.波速为2 m/s　　　　　D.周期为0.5 s 　B     解析　传感器每分钟完成60次全振动,故频率为f=  Hz=1 Hz,周期为T= =1 s,A、D错误。A、B相距 4.5 m,且振动状态相反(A在波谷时B在波峰),说明两点间距为半波长的奇数倍,有Δx=(2n+1) (n=0,1,2, …),由于A、B之间有一个波峰,则A、B间距为波长的1.5倍(破题关键),即4.5 m=1.5λ,可得λ=3 m,B正 确。波速v=λf=3×1 m/s=3 m/s,C错误。 第1讲　描述运动的基本概念 能力提升练 第1节　波的形成和描述 第1讲　描述运动的基本概念 题组一　波的形成与传播 1.[2025江苏镇江期中]某同学在研究机械波的形成与传播规律时,将一根粗细均匀的弹性绳左端固定 在墙上,手握住绳子右端上下振动,产生向左传播的绳波,某时刻的波形图如图所示,在手振动过程中,下 列说法正确的是( ) A.手振动的频率变小 B.手的起振方向向下 C.绳波的传播速度变大 D.绳波的波长变小 　A     第1讲　描述运动的基本概念 题图解读　     解析 由于机械波的传播速度由介质决定,所以波的传播速度不变(破题关键),由题图可知绳波的波长变长,而 波速不变,根据v=λf可得,手(波源)振动的频率变小,选项A正确,C、D错误;根据同侧法可知,绳中质点的 起振方向向上,则手的起振方向向上,选项B错误。 第1讲　描述运动的基本概念 归纳总结     机械波波长、波速、周期和频率的决定因素及关系 物理量 决定因素 关系 周期 和频率 取决于波源,而与v、λ无直接关 系 v=λf, v=  波速 取决于介质本身的性质,与T、λ 无直接关系 波长 取决于v和T,只要v、T中一个发 生变化,λ值必然发生变化 第1讲　描述运动的基本概念 2.[2024山东临沂第二中学月考]一列机械波沿x轴传播,某时刻的波形图如图所示,a、b、c为x轴上的三 个质点,图示时刻a正在向上运动。由此可知 ( ) A.该波沿x轴负方向传播 B.该时刻,c正在向上运动 C.该时刻以后,b比c先到达平衡位置 D.该时刻,b的速率比c的速率大 　C     解析　在题图所示时刻,a正在向上振动,比左侧的波峰振动滞后,可知波沿x轴正方向传播,A错误;根据 波形和波的传播方向,利用带动法可判断出,在题图所示时刻c正在向下运动,B错误;由于在题图所示时 刻b向上振动、c向下振动,知b比c先到达平衡位置,C正确;在题图所示时刻,b比c距离平衡位置远,则b比 c的速率小,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 3.[2026河南洛阳模拟预测]某时刻手握水平绳一端沿竖直方向做简谐运动,振幅为0.1 m,经过0.6 s停止 振动,形成一列简谐波沿绳传播。某一时刻的波形如实线所示,又经过Δt,波形如虚线所示,M、N两点间 的距离为1.5 m。下列说法正确的是( )   A.手握的是绳左端,起振方向向上 B.Δt为0.4 s C.波速为5 m/s D.M处质点经过的总路程为0.3 m     　A     第1讲　描述运动的基本概念   题图解读　  第1讲　描述运动的基本概念 解析     由图可知,经过Δt,波形向右平移,说明波向右传播,波源在左侧,手握的是绳左端,波传到N点时向上振动 (用同侧法确定),与波源的起振方向相同,所以波源起振方向向上,A正确;M、N两点间的距离为1.5倍波 长,有1.5λ=1.5 m,可知λ=1 m,0.6 s为1.5个周期,可知T=0.4 s,Δt= T=0.2 s,B错误;波速v= =2.5 m/s,C错 误;M处质点振动了1.5个周期,运动的总路程为s=1.5×4A=0.6 m,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 题组二　波的图像 4.[2026湖北武汉一模]位于坐标原点的质点P从t=0时刻开始沿y轴做简谐运动。t=0.3 s时,振动沿x轴正 方向传播到x=9 cm处、沿x轴负方向传播到x=-9 cm处,如图所示。此时,质点M、N的位移均为-1 cm,质 点P位于正向最大位移处。下列说法正确的是 ( ) A.波速大小为0.3 m/s B.质点P的起振方向沿y轴正方向 C.M、N两质点的振动总是相反 D.t=0.4 s时,质点M到达波峰 　A     第1讲　描述运动的基本概念 解析　t=0.3 s时,振动传到x=9 cm=0.09 m处,则波速v= = =0.3 m/s,A正确;由同侧法可知t=0.3 s时 x=9 cm处质点起振方向向下(y轴负方向),因此质点P的起振方向沿y轴负方向,B错误;由对称性可 知,M、N两质点的振动总是相同(解题技法),C错误;周期T= = =0.4 s,t=0.4 s时,质点M从t=0.3 s到 t=0.4 s经历0.1 s= ,M不能到达波峰,D错误。 一题多变     　　求质点M处于波峰的时刻。 根据题图可知质点M与质点P的平衡位置间的距离为xMP= + = = =4 cm,t=0.3 s时质点P位于波 峰,则将波峰的形式传播给质点M至少需要Δt= =  s,故质点M最早处于波峰位置对应的时刻为tM= 0.3 s+Δt=  s,而后每经过一个周期T=0.4 s,质点M处于一次波峰位置。 第1讲　描述运动的基本概念 5.[多选题][2024福建厦门期末]“甩绳”是一种时尚的健身运动,如图甲所示,两根相同的绳子一端固 定,另一端由健身者双手分别握住上下交替甩动,绳子在竖直面内分别形成两列波。某次健身者以一定 的频率开始甩动,某时刻绳子形成的波形如图乙所示(可视为简谐波且还未传到固定点P),其中a、b是 右手绳子上的两个相邻的最低点,a、b对应的两质点在波的传播方向上的距离xab=2.0 m,a对应的质点 的振动图像如图丙所示,则( )   　AC     甲 A.健身者右手刚甩动时的方向向上 B.健身者右手甩动绳子的频率为2 Hz C.波在绳上传播的速度为2 m/s D.增大甩动绳子的频率,绳子上的波形传播到P点的时间变短 第1讲　描述运动的基本概念 解析　质点的起振方向与波源的起振方向一致,由上下坡法可知,健身者右手刚甩动时的方向向上,A正 确;从题图丙可看出周期为1 s,由f= 知健身者右手甩动绳子的频率为1 Hz,B错误;由于a、b对应的两质 点在波的传播方向上的距离xab=2.0 m,可知波长为2.0 m,波的周期为1 s,则波在绳上传播的速度为v= = 2 m/s,C正确;增大甩动绳子的频率,波传播的速度不变,所以绳子上的波形传播到P点的时间不变,D错 误。 第1讲　描述运动的基本概念 6.[多选题][2025八省联考河南卷]某简谐横波在t=0时刻的波形图如图所示。x=0处质点的位移为y= -4 cm,x=0.7 m处的质点P位于平衡位置且振动方向向下。已知该波的周期为1.2 s,则( ) A.该波的波长为1.2 m B.该波的波速为2 m/s C.该波沿x轴正方向传播 D.t=0.1 s时,x=0处的质点位于平衡位置 　AD     第1讲　描述运动的基本概念 一题多解     设该简谐横波的波动方程为y=A sin  ,A=8 cm,代入数据得φ=- ,所以该简谐横波的波动方程 为y=8 sin   x-   cm,当x=0.7 m时有 ×0.7 m- =π,解得该波的波长为λ=1.2 m,选项A正确;t=0时,x= 0处质点位于- 处,且向上振动,经过0.1 s,即 ,该质点恰好回到平衡位置,选项D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 题组三    波的图像和振动图像的综合 7.[2025安徽A10联盟联考]图甲为一列简谐波在t=0.1 s时刻的波形图,P、Q为平衡位置分别在x=2 m、x =1.5 m处的两个质点,图乙为质点P的振动图像,下列说法正确的是( ) A.该波沿x轴正方向传播 B.该波的传播速度大小为25 m/s C.在t=0时刻,质点Q的位移为  m D.在0.5 s时间内,质点Q运动的路程为2.1 m 　C     第1讲　描述运动的基本概念 题图解读　       由题图乙可知,t=0.1 s时刻,质点P正沿y轴正向运动,则由同侧法知波沿x轴负方向传播,选项A错误;波的 传播速度大小为v= =20 m/s,选项B错误;根据数学知识可知,t=0.1 s时Q的位移为y=-  m,0.1 s内波传 第1讲　描述运动的基本概念 播的距离为2 m,由于波向x轴负方向传播,由波的平移法可知,在t=0时刻质点Q的位移为  m,选项C正 确;因为质点的振动周期为0.2 s,故在0.5 s时间内,质点Q运动的路程为s=10A=2 m,选项D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 8.[多选题]一列沿x轴正方向传播的简谐横波,t=0时刻波源质点O从平衡位置开始振动,图甲是简谐横波 在t=0.6 s 时的部分波形图,图乙是这列波上x=0.7 m 处的质点从t=0.7 s时刻开始振动的图像,下列说法 正确的是 ( )        A.波源的起振方向向上 B.t=0.6 s时,x=0.1 m处的质点在波谷处 C.波的频率f=0.5 Hz D.波源的振动方程为y=-5 sin (5πt) cm 　BD     第1讲　描述运动的基本概念 解析　质点起振方向与波源起振方向相同,由图乙可知,x=0.7 m处质点的起振方向向下,则波源起振方 向向下,故A错误;由图甲可知,该波的波长为0.4 m,根据图中信息,可知t=0.6 s时,x=0.1 m处的质点位于波 谷,故B正确;由题意可知该波的波速为v= = =1 m/s,可得波的周期T= = =0.4 s,频率f= =2.5 Hz,故C错误;由图可知,波的振幅A=5 cm,根据上述分析可得,波源的振动方程为y=-A sin   cm,代入 数据可得y=-5 sin (5πt) cm,故D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 9.[多选题][2024山东泰安期中]如图甲所示为一列简谐横波在t=0时刻的波形图,其中质点A的位置坐 标为(0,-5 cm),质点B的位置坐标为(12 m,5 cm)。图乙为质点B的振动图像,图中C点的坐标为(3 s,-10 cm) ,则下列说法正确的是( )    A.波的传播速度v=  m/s B.波的传播速度v=  m/s C.波沿x轴正方向传播 D.波沿x轴负方向传播 　BC     第1讲　描述运动的基本概念 解析　由题图乙可知,t=0时刻质点B的振动方向向下,结合题图甲,根据“同侧法”可知波沿x轴正方向 传播,C正确,D错误。t=0时刻质点B的位移为5 cm,即yB=5 cm= ,根据三角函数知识结合题图乙可得  ·T= =3 s,解得T=9 s;由题图甲可知A、B质点的相位差为π,故 =12 m,可得λ=24 m,则波的传播速 度为v= =  m/s,故A错误,B正确。 第1讲　描述运动的基本概念 10.[2024四川凉山宁南中学期中]图甲是一列沿x轴方向传播的简谐横波在t=1 s时刻的波形图,a是平衡 位置在x=1 m处的质点,b是平衡位置在x=2 m处的质点,c是平衡位置在x=4 m处的质点,图乙为质点c的 振动图像。求: (1)该波的振幅、波速和传播方向; (2)从t=1 s时刻起,质点a第一次到达波谷位置所经过的时间; (3)写出b质点从t=0时刻起的振动方程。        第1讲　描述运动的基本概念 答案    (1)5 cm    4 m/s　波沿x轴负方向传播 (2)1.25 s (3)y=5 sin   cm或y=5 sin   cm 第1讲　描述运动的基本概念 解析    (1)由题图甲可知,该波的振幅为A=5 cm,波长为λ=8 m;由题图乙可知该波的周期为T=2 s,则波速 为v= =  m/s=4 m/s。 由题图乙知,t=1 s时刻,质点c由平衡位置向下振动;在题图甲中由“上下坡法”可得波应沿x轴负方向 传播。 (2)由于波沿x轴负方向传播,可知质点a向上振动,质点a第一次位于波谷位置经过的时间即为波沿x轴负 方向传播距离x=6 m-1 m=5 m所需的时间,则t= =  s=1.25 s。 (3)在t=1 s时刻b质点位于波峰,由于波速为4 m/s,波沿x轴负方向传播,则t=0时刻b质点处于波谷。 结合简谐运动的振动方程y=A sin (ωt+φ),ω= =π rad/s; 由t=0时 sin φ=-1 解得φ= 或φ=-  第1讲　描述运动的基本概念 故t=0时刻起b质点的振动方程为 y=5 sin   cm或y=5 sin   cm 第1讲　描述运动的基本概念 $