3.1 波的形成-【成才之路·学案】2026-2027学年高中物理选择性必修1同步新课程学习指导（人教版）

●083 第三章， 机械波 1.波的形成 ●目标重点展示 素养目标 学习重点 知道什么是机械波，能区分横波和纵波，知道什么是波峰 物理观念 和波谷、密部和疏部。 (1)波的形成 (2)波的传播特点 (1)知道机械波的形成条件及过程。 (3)横波和纵波 科学思维 (2)通过观察和分析，认识波是振动的传播，知道波在传 (4)质点振动方向的确定 播振动形式的同时也传播能量和信息。 [提示] 探究点1波的形成 (1)没有，红色标记 只在竖直方向上下 ●新知导学 振动。 (2)不会，当手停止 情境：如图所示，手握住绳的一端，上下振动一 抖动后，波仍向右 次，使绳上形成一个凸起部分，随后形成一个凹下部 传播。 分，可以看到，这个凸起部分和凹下部分在绳上从 [思考] 端向另一端移动。如果在绳子上做个红色标记，观察 在绳波的形成和传播 中，所有质点同时运 这一红色标记的运动。 动，同时停止，且所有 探究：(1)红色标记有没有随波迁移？ 质点的运动是近似的 匀速直线运动，上述 (2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？ >[提示] 观点正确吗？ ●要点归纳 提示：上述观点不正 确。在波的形成和传 1.波： 的传播称为波动，简称波。 播中，波源先振动， 2.波的形成（以绳波为例，如图所示） 依次带动相邻的点振 动，远离波源的点、重 (1)设想将绳分成许多小段，每一段都可以看 复靠近波源的点的振 成 动，当波源停止振动 (2)相邻质点间有相互作用，当振源质点振动时，会带动相邻质点 后，也是靠近波源的 点、先停止振动，远离 这一质点又会带动下一质点振动。 波源的点后停止振 (3)后面质点的振动 前面质点的振动。 动；振动的各点都在 (4)后面质点振动滞后前面质点的振动，同一时刻，各质点离开平衡位置 各自的平衡位置两侧 往复振动，速度大小 的 是不同的，从而形成凹凸相间的波形。 [思考] 和方向不断改变。 084 [判断正误] [规律方法]机械波 (1)在绳波的形成和传播中，所有质点同时开始运动，同时停止运动。 的形成和传播特点 ）(1)机械波的形成过 (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。 程及特点可以概括为 ( “带动、重复、落 (3)各质点开始振动的方向均与振源开始振动的方向相同。 后”，即前一质点 “带动”后一质点振 例1：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 动，后一质点“重 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 复”前一质点的振动 端传到右端，已知1=-0时，质点1开始向上运动，1=时，质点1到达最 形式，并且后一质点 的振动“落后”于前 上方，质点5开始向上运动，问： 一质点。 (1)1=号时，质点6,10,4的运动状态（是否运动、运动方向）如何？ (2)就传播介质来 说，呈现的现象是波 (2)画出1=子T时的波形图，并说明质点6,10,4的运动状态。 动，而就构成介质的 单个质点来说，所呈 =0234§678910213451617181929 现的现象是振动。 (3)要画另一时刻的 12 波形图，应先确定特 567891012345678929 殊点、的位置，即此时 4 刻在平衡位置或最大 位移处的点，如波源 ●[规律方法] 1和质点5、9、13这 些点的位置确定后， 其他点可顺势找出。 跟踪训练1：（多选）如图所示，手持较长软绳端点0 以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质 点振动形成简谐波，该波沿水平方向传播。绳上有另 质点P(图中未画出)，t=0时，O点位于最高点，P点位于最低点，则() A1=时，P点位于平衡位置 R1=时，P点的速度方向水平向右 C.P点的起振方向与O点的起振方向相反 D.P点的起振方向与O点的起振方向相同 085 探究点2横波和纵波 [思考] 若一列横波在x轴上 ●要点归纳 传播，a点是波传播方 向上的某一质点，则 1.横波和纵波 质点a的振动方向一 横波（如绳波） 纵波（如弹簧波） 定是上下振动吗？ 实物 波峰 密部 密部 提示：不一定。横波 WMWWWWWM 中质点的振动方向与 波形 波容 疏部 波的传播方向相互垂 直，此波在x轴上传 质点振动方向和波的传播方向 质点的振动方向和波的传播方 播，可知质点a的振 概念 相互 的波 向在 上的波 动方向应在过a点且 垂直于x轴的平面 内，质点a的振动方 在固体、液体和气体介质中均能 向可沿此平面的任意 介质 只能在固体介质中传播 传播。声波是纵波 方向，不一定是上下 方句。 [拓展] 标志性 波峰： 起的最高处 疏部：质点分布最 的位置 声波的形成 物理量 波谷： 下的最低处 密部：质点分布最 的位置 发声体振动时在空气 中产生的声波是纵 波。例如振动的音 P[思考] 叉，它的叉股向一侧 2.声波：发声体振动时在空气中产生的声波是 波。声波不仅能 振动时，压缩邻近的 在空气中传播，也能在液体、固体中传播。 [拓展] 空气，使这部分空气 变密，叉股向另一侧 》特别提醒 振动时，又使这部分 (1)在纵波中各质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上，而不是 空气变得稀疏。这种 方向相同。 疏密相间的状态向外 (2)绳波是横波，声波是纵波，但水波既不是横波也不是纵波，它属于比 传播就形成声波（如 较复杂的机械波。 图) [判断正误] (1)横波在固体、液体、气体中都能传播，纵波只能在气体中传播。 《d妙 (2)声波是一种纵波。 (3)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。 例2：(2026·青岛市高二月考)有关纵波与横波，下列说法中正确的是 [规律方法] A.对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同 (1)横波中质点振动 B.对于横波，质点的振动方向与波的传播方向垂直 方向和波的传播方向 相互垂直。 C.纵波中的质点可以随波迁移，而横波中的质点不能 (2)纵波中质点振动 D.横波只能在固体中传播，纵波只能在液体、气体中传播 方向和波的传播方向 P[规律方法] 在同一直线上。 086 跟踪训练2：（多选）2024年1月23日2时9分，新疆阿克苏地区乌什县（北纬41.26度，东经 78.63度)发生7.1级地震，震源深度22公里。假设恰好在震源（位于地下）正上方地区的一个观测 站记录的纵波和横波的到达时刻相差△，已知在这一地区地震波的纵波和横波的传播速率分别为 8km/s和4km/s。若近似认为波的传播速度恒定，则下列判断正确的是 A.地震时，震源正上方地区的建筑物先左右振动、后上下振动 B.地震时，震源正上方地区的建筑物先上下振动、后左右振动 C.观测站记录的纵波和横波的到达时刻相差△t=5.5s D.观测站记录的纵波和横波的到达时刻相差△t=2.75s 探究点3机械波 ①要点归纳 1.介质 (1)定义：波借以 的物质。 (2)特点：组成介质的质点之间有 ,一个质点的振动会引起[拓展] 的振动。 振动和波动的联系 (1)振动是波动的原 2.机械波 因，波动是振动的结 机械振动在 中传播，形成了机械波。 [拓展] 果；有波动必然有振 3.产生条件 动，有振动不一定有 (1) 波动。 (2)波动中各质点振 (2)传播振动的 动的性质、频奉和振 4.机械波的特点 幅均与波源相同。 (1)介质依存性：机械波的形成与传播离不开介质。 (2)振幅：像绳波这种一维（只在某个方向上传播）机械波，若不计能量 损失，各质点的振幅相同。 [思考] 科学探测表明，月球 (3)周期：各质点振动的周期均与波源的振动周期相同，且在传播过程中 表面没有大气层，也 保持不变。 没有水，更没有任何 (4)步调：离波源越远，质点振动越滞后，各质点的起振方向与波源开始 生命存在的痕迹。在 振动的方向相同。 月球上，两航天员面 (5)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。 对面讲话也无法听 到，这是为什么？ (6)实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也传递能量和信 提示：两航天员面对 息。 D[思考] 面讲话却无法听到， [判断正误] 说明声波有振源却传 播不出去，即缺乏声 (1)质点的振动位置不断转换即形成波。 波传播的另一条 (2)物体做机械运动，一定产生机械波。 件—介质，因为月 球上没有空气。 087 例3：机械波在介质中传播的过程中，下列说法正确的是 A.介质中各个质点同时开始振动 B.介质中各个质点都做匀速运动 C.介质中质点间的作用力是形成波的条件 D.介质中质点的振动情况不可能有完全相同的 跟踪训练3：下列关于机械波的说法正确的是 () A.机械波是机械振动在介质中传播形成的 B.把小石头扔到平静的湖水里，水面上便会激起水波，水波将促使水面上的漂浮物向远方运动 C.某空间找不到机械波，则在这一空间一定没有波源 D.横波与纵波，其质，点的振动方向不同，因此，横波和纵波不可能沿同一方向传播 素养能力提升拓展整合·启智培优 “带动法”判断质点的振动方向 1.原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点。 2.方法：如图所示，为某时刻的波形，若要判断P点的振动方向，可在质点P靠近波源一侧附近 的波形图上另找一点P'(这一点P即为带动P的那一点)，若P'在P上方，则P向上运动，若P'在P 下方，则P向下运动。 P向上运动 P向下运动 例4：（多选)（2025·重庆高二检测)一列横波沿绳子向右传播，传 播过程无能量损失，某时刻绳子形成如图所示的凹凸形状。对此时 绳上A、B、C、D、E、F六个质点，下列说法正确的是() A.它们的振幅相同→由于各质点做受迫振动，且无能量损失，故它们的振幅相同 B.质点D和F的速度方向相同→」设先传到C点，由于C点在D点上方，将D点向上带动，D点速度 C.从此时算起，质点B比C先回到平衡位置向上，E点在F点下方，将F点向下带动，F点速度向下 D.从此时算起，质点E比F先到达波峰 B、C两点做简谐运动，运动方向均向上，故B点比C点先 E、F两点均向下运动，故E点比F点先到达波峰 回到平衡位置 跟踪训练4：如图为一简谐横波在某一时刻的波形图，已知此时质点A正向上运动。由此可判 定此横波 A.向右传播，且此时质点B正向上运动 B.向右传播，且此时质点C正向下运动 C.向左传播，且此时质点D正向上运动 D.向左传播，且此时质点E正向下运动 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[18]由图像知图线的斜率k=名=10-0.60m 4元=4.40-2.40 解得g=9.87m/s2。 (4)若将摆线长度L误认为摆长l,有 d L*2 T=2T g 则得到的图线为L=☑-4 4m2-2 仍用上述图像法处理数据，图线斜率不变，仍为吕，故得到的 4m2 重力加速度值不变。 第三章 机械波 1.波的形成 探究点1波的形成 要点归纳 1.振动 2.(1)质点(2)振动(3)重复(4)位移 判断正误 (1)×(2)×(3)V 例1：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，=子时，质点6未到达波蜂，正在向上运动，质 点10、14未运动。 45 2 的1011121314151617181920 89A 10 014151617181920 (2)1=三T时的波形图如图乙所示。 4 质点6正在向下运动，质点10向上运动，质点14未运动。 跟踪训练1：AD1=子时，P点从最低点经历子个周期后回到 T 平衡位置，A正确：t=8时，P点的速度方向向上，向平衡位 置移动，B错误：每一个质点的起振方向都跟波源的起振方向 相同，C错误，D正确。 探究点2横波和纵波 要点归纳 1.垂直同一直线凸凹疏密 2.纵 判断正误 (1)×(2)V(3)× 2 例2：B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：横波只能在固 体中传播，而纵波可以在固体、液体和气体中传播，故D错误。 跟踪训练2：BD地震波由震源向上传播，横波使建筑物左右振 动，纵波使建筑物上下振动，分析题意可知，纵波传得快，震源 正上方地区的建筑物先上下振动，后左右振动，A错误，B正 确；设横波的速度为，纵波的速度为2，根据运动学公式可 知x-x=△t,代人数据解得△t=2.75s,C错误，D正确。 V U2 探究点3机械波 要点归纳 1.（1)传播(2)相互作用相邻质点 2.介质 3.(1)波源(2)介质 判断正误 (1)×(2)× 例3：C波是由近及远进行传播的，故介质中各质点并不是同时 开始振动的，A错误；在波的带动下，传播各处的质点的运动 都做机械振动，不是匀速运动，B错误；波是各质点相互带动 形成的，介质中质点间的作用力是形成波的条件，C正确；介 质中相隔一个完整波形的两质点的运动情况是完全相同的， D错误。 跟踪训练3：A机械波是机械振动在介质中传播形成的，A项 正确：丢石头激起的水波所产生的效果是使漂浮物在原平衡 位置做上下振动，并不会随波迁移，B项错误；若只有波源而 无介质，不能产生机械波，C项错误：横波和纵波的质点振动 方向不同，但可沿同一方向传播，例如地震波中包含横波和纵 波，且两种波的传播方向相同，D项错误。 素养能力提升 例4：ACD波源振动时，绳上各质点通过相互间的弹力作用跟 着做受迫振动，不考虑传播中的能量损耗时，各质，点的振幅均 相同，选项A正确：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，并跟随着离波源近的质点振动。由 题图可知，波源在左端，因此，质点D跟随离波源近的质点C 正向上运动，质点F跟随离波源近的质点E正向下运动，两者 速度方向相反，选项B错误；由于此时B、C两质点都向上运 动，B比C先到最大位移处，故B比C先回到平衡位置，选项 C正确，同理知选项D正确。 跟踪训练4：C一个质点的振动带动相邻质点的振动，质点A 向上运动，说明被右边的质点带动，波源在右侧，C正确。 2.波的描述 探究点1波的图像 要点归纳 1.位移y位移平滑 2.(1)正弦曲线简谐波(2)简谐 3.某一时刻介质中各个质点 判断正误 (1)/(2)×(3)V(4)V 8