波的形成 導(dǎo)學(xué)案 高二上學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

高二年級物理第三章機(jī)械波自學(xué)探究學(xué)案學(xué)習(xí)內(nèi)容：3.1波的形成主備:閑云時間：月日班級姓名學(xué)習(xí)目標(biāo)-核心素養(yǎng)物理觀念：1.知道機(jī)械波的概念及波形成的條件。2.掌握機(jī)械波傳播過程的特點(diǎn)規(guī)律3.知道機(jī)械波的分類。4.知道機(jī)械波傳播的是運(yùn)動形式、能量和信息?？茖W(xué)思維∶通過觀察波的形成傳播演示實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)機(jī)械波的特點(diǎn)規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力，培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)的思維能力。。科學(xué)探究：引導(dǎo)學(xué)生探究波的前峰的形狀與質(zhì)點(diǎn)起振方向的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的探究能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任∶通過引導(dǎo)學(xué)生觀察總結(jié)波的特點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生樹立一絲不茍、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)態(tài)度。自主學(xué)習(xí)（認(rèn)真閱讀課本，獨(dú)立思考，相信你一定行﹗）一.波的形成(1)觀看波的形成的演示1.演示繩波的形成：手持繩子的一端連續(xù)上下抖動，可以看到一系列凹凸相間的波形。2.觀看波的形成的模擬課件慢放波的形成的模擬課件。認(rèn)真觀察。①一個質(zhì)點(diǎn)、一個質(zhì)點(diǎn)連續(xù)觀察：規(guī)律：a.每個質(zhì)點(diǎn)做運(yùn)動。b.所有質(zhì)點(diǎn)的振動周期都。②同時盯住相鄰的兩個質(zhì)點(diǎn)連續(xù)觀察：規(guī)律：a.后一質(zhì)點(diǎn)的振動總是前一質(zhì)點(diǎn)的振動；b.后一質(zhì)點(diǎn)的振動總要前一質(zhì)點(diǎn)的振動；③觀察整個波形：規(guī)律：a.凸凹相間的波形b.波在傳播，波“形”在向前平移（2）波的形成(以繩波為例)解釋：1.一條繩子可以分成許多小段，這些小段可以看作一個個質(zhì)點(diǎn)；2.這些質(zhì)點(diǎn)之間發(fā)生形變時存在著的作用。3.當(dāng)手握繩端上下振動時，繩端振動相鄰的質(zhì)點(diǎn)，使它也上下振動。這個質(zhì)點(diǎn)又更遠(yuǎn)一些的質(zhì)點(diǎn)，這樣持續(xù)下去，就可使各個質(zhì)點(diǎn)相繼都起來。4.所有質(zhì)點(diǎn)的振動周期相同，但因?yàn)楹竺娴馁|(zhì)點(diǎn)總比前面的質(zhì)點(diǎn)遲一些開始振動，它們的振動步調(diào)不完全相同，同一時刻相對平衡位置的位移不完全相同，整體表現(xiàn)為凸凹相間的波浪形狀。5.后一質(zhì)點(diǎn)的振動總是落后前一質(zhì)點(diǎn)的振動，后一質(zhì)點(diǎn)的振動總要重復(fù)前一質(zhì)點(diǎn)的振動，即后邊振動要依次重復(fù)前邊振動的狀態(tài)，整體看上去波“形”在沿著波的傳播方向平移?？偨Y(jié)：波的形成是“帶動”、“滯后”、“重復(fù)”.(3)畫出波源質(zhì)點(diǎn)振動不同時間形成的波形強(qiáng)調(diào)：橫波能在液體、固體中傳播，不能在氣體中傳播。想想為何？二.橫波和縱波(1)橫波：1.定義：質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向的波，叫作橫波。2.波的形態(tài)：凸凹相間的波浪形。3.波峰和波谷：在橫波中，凸起的最高處叫作，凹下的最低處叫作。（2）縱波：1.觀察彈簧上形成的波用手順著彈簧方向反復(fù)推拉彈簧，觀察彈簧上發(fā)生的現(xiàn)象①一圈彈簧、一圈彈簧連續(xù)觀察：規(guī)律：a.每圈彈簧都做水平方向的運(yùn)動。b.所有的彈簧圈振動周期都。②同時盯住相鄰的兩個彈簧圈連續(xù)觀察：規(guī)律：a.后一圈的振動總是前一質(zhì)點(diǎn)的振動；b.后一圈的振動總要前一質(zhì)點(diǎn)的振動；③觀察整個彈簧：規(guī)律：a.彈簧圈疏密相間b.密部疏部在向右平移傳播。2.觀看彈簧波模擬課件（慢放），進(jìn)一步認(rèn)識彈簧圈的運(yùn)動規(guī)律3.縱波：①定義：質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向在上。②縱波的形態(tài)：疏密相間③疏部和密部：質(zhì)點(diǎn)分布較稀的部分叫，質(zhì)點(diǎn)分布較密的部分叫。④縱波形成的解釋(以彈簧波為例)：a.每一圈彈簧可以看成一個質(zhì)點(diǎn)，整個彈簧可以看作一個個質(zhì)點(diǎn)；b.這些彈簧圈之間發(fā)生形變時存在著的作用。c.當(dāng)手捏著第一圈彈簧左右推拉振動時，第一圈振動相鄰的彈簧圈，使它也上下振動。這個彈簧圈又更遠(yuǎn)一些的彈簧圈，這樣持續(xù)下去，就可使各個彈簧圈相繼都起來。d.所有彈簧圈的振動周期相同，但因?yàn)楹竺娴膹椈扇偙惹懊娴膹椈扇t一些開始振動，它們的振動步調(diào)不完全相同，同一時刻相對平衡位置的位移不完全相同，整體表現(xiàn)為疏密相間的形狀。e.后一彈簧圈的振動總是落后前一彈簧圈的振動，后一彈簧圈的振動總要重復(fù)前一彈簧圈的振動，即后邊振動要依次重復(fù)前邊振動的狀態(tài)，整體看上去波“形”在沿著波的傳播方向平移?？偨Y(jié)：縱波的形成也是“帶動”、“滯后”、“重復(fù)”的結(jié)果。⑤聲波：發(fā)聲體振動時在空氣中產(chǎn)生的聲波是波。聲波不僅能在空氣中傳播，也能在液體、固體中傳播。⑥地震波：既有橫波成份,又有縱波成份。三、機(jī)械波（1）定義：在中的傳播稱為機(jī)械波。(2)產(chǎn)生條件：①有②有可傳播波的.(3)傳遞的三個傳遞：1.波傳播的是____這種運(yùn)動形式。2.波傳播的是____。3.波可以傳遞___。（4）機(jī)械波的規(guī)律（特點(diǎn)）1.介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)在各自的平衡位置附近做機(jī)械振動，質(zhì)點(diǎn)本身并不隨波遷移。2.介質(zhì)中各個質(zhì)點(diǎn)的起振方向、周期、頻率、振幅和波源相同。（具有周期性）3.滯后性（不同步）：后一質(zhì)點(diǎn)的振動總是落后前一質(zhì)點(diǎn)的振動；4.重復(fù)性：后一質(zhì)點(diǎn)的振動總要重復(fù)前一質(zhì)點(diǎn)的振動；典例精講例1．（多選）以下對于機(jī)械波的認(rèn)識正確的是（）A．只要有機(jī)械波，一定可以找到波源B．有振動就一定形成機(jī)械波C．沿波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的振動情況完全相同D．波源停止振動，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)仍可以將振動的形式和能量傳播下去E．波峰、波谷（疏部、密部）向前平移是勻速的，而各質(zhì)點(diǎn)的振動是變速的例2（多選）．關(guān)于機(jī)械波下列說法中正確的是（）A．介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動，頻率都相同B．波在傳播過程中，頻率保持不變C．波是傳遞能量的一種方式D．橫波和縱波不可以同時在同一介質(zhì)中傳播例3.如圖所示為一橫波在某一時刻的波形圖，已知此時質(zhì)點(diǎn)A正向上運(yùn)動，如圖中箭頭所示，由此可判斷此橫波()A.向右傳播，且此時質(zhì)點(diǎn)B正減速運(yùn)動B.向右傳播，且此時質(zhì)點(diǎn)C位移正增大C.向左傳播，且此時質(zhì)點(diǎn)D加速度正減小D.向左傳播，且此時質(zhì)點(diǎn)E勢能正減小例4.振源A帶動細(xì)繩上各點(diǎn)上下做簡諧運(yùn)動，t=0時刻繩上形成的波形如圖所示。規(guī)定繩上質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動的方向?yàn)閤軸的正方向，則P質(zhì)點(diǎn)的振動圖像是()3.1波的形成同步練習(xí)題1．下面關(guān)于橫波、縱波的說法中正確的是（）A．同一波源在同一介質(zhì)中形成的機(jī)械波中可同時具有橫波和縱波B．由于橫波、縱波的振動方向與波的傳播方向的關(guān)系不同，故橫波、縱波不可能沿同一方向傳播C．橫波、縱波在同一介質(zhì)中的傳播速度一定相等D．只要存在介質(zhì)，不管是固體、液體或氣體，均可傳播橫波和縱波2．關(guān)于介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動方向和波的傳播方向，下列說法中正確的是（）A．在橫波中二者方向有時相同 B．在橫波中二者方向一定相同C．在縱波中二者方向有時相同 D．在縱波中二者方向一定不同3．波在傳播過程中，下列說法正確的是（）A．介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)隨波的傳播而遷移B．波源的能量隨波傳遞C．振動質(zhì)點(diǎn)的頻率隨著波的傳播而減小D．波源的能量靠振動質(zhì)點(diǎn)的遷移來傳播4．下列關(guān)于機(jī)械波的說法正確的是（）A．有機(jī)械振動就一定有機(jī)械波B．振源一停止振動，波立即停止傳播C．在波傳播的過程中，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動方向一定與波的傳播方向垂直D．空氣介質(zhì)中只能傳播縱波5．一個小石子投向平靜的湖面中心，會激起一圈圈波紋向外傳播，如果此時水面上有一片樹葉（如圖），下列對樹葉運(yùn)動情況的敘述正確的是（）A．樹葉慢慢向湖心運(yùn)動B．樹葉慢慢向湖岸漂去C．在原處上下振動D．沿著波紋做圓周運(yùn)動6.振源A帶動細(xì)繩上下振動，某時刻在繩上形成的橫波波形如圖所示，規(guī)定繩上各質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動的方向?yàn)槲灰苮的正方向，從波傳播到細(xì)繩上的P點(diǎn)開始計時，下列四幅x－t圖像中能表示P點(diǎn)振動圖像的是()7．(質(zhì)點(diǎn)振動方向的判定)一列橫波沿繩子向右傳播，某時刻繩子形成如圖所示的形狀，對此時繩上A、B、C、D、E、F六個質(zhì)點(diǎn)，下列說法正確的是()A．質(zhì)點(diǎn)B向右運(yùn)動B．質(zhì)點(diǎn)D和質(zhì)點(diǎn)F的速度方向相同C．質(zhì)點(diǎn)A和質(zhì)點(diǎn)C的速度方向相同D．從此時算起，質(zhì)點(diǎn)B比質(zhì)點(diǎn)C先回到平衡位置8.如圖所示為一列簡諧波在某一時刻的波形圖，此時刻質(zhì)點(diǎn)F的振動方向如圖所示。則A．該波向右傳播B．質(zhì)點(diǎn)B和D的運(yùn)動方向相同C．質(zhì)點(diǎn)C比質(zhì)點(diǎn)B先回到平衡位置D．此時質(zhì)點(diǎn)F和H的加速度不同9.如圖所示為波源開始振動后經(jīng)過一個周期的波形圖，設(shè)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動周期為T，下列說法正確的是()A.若M質(zhì)點(diǎn)為波源，則M質(zhì)點(diǎn)開始振動時方向向下B.若M質(zhì)點(diǎn)為波源，則P質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動了3C.若N質(zhì)點(diǎn)為波源，則P質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動了3D.若N質(zhì)點(diǎn)為波源，則該時刻P質(zhì)點(diǎn)動能最大10.如圖是某繩波形成過程的示意圖，1、2、3、4……為繩上的一系列等間距的質(zhì)點(diǎn)，繩處于水平方向．質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下沿豎直方向做簡諧運(yùn)動，帶動2、3、4……各個質(zhì)點(diǎn)依次上下振動，把振動從繩的左端傳到右端．t=0時質(zhì)點(diǎn)1開始豎直向上運(yùn)動，經(jīng)過四分之一周期，質(zhì)點(diǎn)5開始運(yùn)動．下列判斷正確的是（）．

A.質(zhì)點(diǎn)6開始振動時的運(yùn)動方向向下

B.t=T2時質(zhì)點(diǎn)6的加速度方向向下

C.t=3T4時質(zhì)點(diǎn)10的運(yùn)動方向向下

D.11.如圖甲所示為波源1的振動圖像，圖乙為均勻介質(zhì)中一些均勻分布等間距的質(zhì)點(diǎn)在t=1s時的振動狀態(tài)，其中質(zhì)點(diǎn)4剛開始振動。請在圖丙中畫出12.如圖甲所示，用手握住長繩的一端，t?=?0時刻在手的帶動下A點(diǎn)開始上下振動，其振動圖像如圖乙所示，則以下四幅圖中能正確反映t1時刻繩上形成的波形的是(

)13.如圖甲所示，S為振源，P質(zhì)點(diǎn)距S的距離為r，t=0時刻S由平衡位置開始振動，產(chǎn)生沿直線向右傳播的簡諧橫波，圖乙為P質(zhì)點(diǎn)從t1時刻開始振動的振動圖像，則下列說法正確的是（）A．t=0時刻振源S的振動方向沿y軸正方向B．t2時刻P質(zhì)點(diǎn)振動速度最大，方向沿y軸負(fù)方向C．t2時刻振源S處于平衡位置向y軸正方向振動D．若波源停止振動，則P質(zhì)點(diǎn)也馬上停止振動14．某地區(qū)地震波中的橫波和縱波傳播速率分別約為4km/s和9km/s。一種簡易地震儀由豎直彈簧振子P和水平彈簧振子H組成，如圖所示。在一次地震中，震源在地震儀正下方，觀察到兩振子相差10s開始振動，則（）A．P先開始振動，震源距地震儀約72kmB．P先開始振動，震源距地震儀約50kmC．H先開始振動，震源距地震儀約72kmD．H先開始振動，震源距地震儀約50km答案11【答案】

【解析】本題考查作波動圖像，知道波的周期性是解題的關(guān)鍵。根據(jù)每個質(zhì)點(diǎn)都在各自的位置上下振動，質(zhì)點(diǎn)上下振動一個周期，波向前傳播一個波長，從而畫出t=5s時候每個質(zhì)點(diǎn)所處的位置。【解答】由題圖甲知波源振動周期T=4?s，根據(jù)波傳播的規(guī)律知t=5?s時，波源出現(xiàn)在波12【答案】B

【解析】由質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向逐一分析即可。掌握質(zhì)點(diǎn)的振動情況與波的傳播方向的關(guān)系是求解的關(guān)鍵?！窘獯稹緼D.因?yàn)閠?=?0時刻在手的帶動下BC.由圖乙可知在t1時間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)A振動了112周期，所以波傳播故選B。13【答案】A【解析】A．P點(diǎn)的起振方向與O點(diǎn)起振方向相同，由乙圖讀出t1時刻，P點(diǎn)的振動方向沿y軸正方向，即P點(diǎn)的起振方向沿y軸正方向，則t=0時刻，振源O振動的方向沿y軸正方向，A正確；B．由圖乙知，t2時刻P點(diǎn)位于平衡位置，振動速度最大，方向沿y軸正方向，B錯誤；C．根據(jù)圖乙無法確定t2時刻振源S的位置，C錯誤；D．若波源停止振動，則P點(diǎn)不會馬上停止振動，當(dāng)波源停止前的振動形式傳播到P后P才停止振動，D錯誤。故選A。14【答案】A【詳解】縱波的速度快，縱波先到，所以P先開始振動，根據(jù)解得x=72km故選A。4． 一列橫波沿x軸正方向傳播，某時刻的波形如圖所示，質(zhì)點(diǎn)a、b均處于平衡位置．則下列說法正確的是()A．該時刻質(zhì)點(diǎn)a正向下運(yùn)動B．該時刻質(zhì)點(diǎn)b正向上運(yùn)動C．該時刻質(zhì)點(diǎn)a、b的速度相同D．質(zhì)點(diǎn)a、b的振動周期相同2．如圖，手持較長軟繩端點(diǎn)O以周期T在豎直方向上做簡諧運(yùn)動，帶動繩上的其他質(zhì)點(diǎn)振動形成簡諧波，該波沿水平方向傳播。繩上有另一質(zhì)點(diǎn)P（圖中未畫出），t=0時，O點(diǎn)位于最高點(diǎn)，P點(diǎn)位于最低點(diǎn)，則（）A．t=時，P點(diǎn)位于平衡位置上方B．P點(diǎn)的起振方向與O點(diǎn)的起振方向相反C．t=時，P點(diǎn)的速度方向水平向右D．P點(diǎn)的起振方向與O點(diǎn)的起振方向相同5．在一條軟繩上選18個等間距的質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下首先向上振動，其余質(zhì)點(diǎn)在相互作用力的帶動下依次振動，從而形成簡諧波，由波的形成及圖可知，下列說法中正確的是（）A．質(zhì)點(diǎn)1帶動質(zhì)點(diǎn)2是利用繩上質(zhì)點(diǎn)間的彈力實(shí)現(xiàn)的，因此每個質(zhì)點(diǎn)均做受迫振動B．每個質(zhì)點(diǎn)開始運(yùn)動后，均在水平方向做勻速運(yùn)動，在豎直方向做簡諧運(yùn)動C．繩上的每一個質(zhì)點(diǎn)開始振動時，方向都向上，振動周期不相同D．繩上波的傳播過程也是能量的傳遞過程，每個質(zhì)點(diǎn)均做等幅振動，故每個質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能守恒7．如圖所示為某繩波形成過程的示意圖，1、2、3、4…為繩上的一系列等間距的質(zhì)點(diǎn)，繩處于水平方向．質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下沿豎直方向做簡諧運(yùn)動，帶動2、3、4…各個質(zhì)點(diǎn)依次上下振動，把振動從繩的左端傳到右端．t＝0時，質(zhì)點(diǎn)1開始豎直向上運(yùn)動，經(jīng)過四分之一周期，質(zhì)點(diǎn)5開始運(yùn)動．下列判斷正確的是（）A．t＝時質(zhì)點(diǎn)5的運(yùn)動方向向下B．t＝時質(zhì)點(diǎn)7的速度方向向上C．t＝時質(zhì)點(diǎn)11的運(yùn)動方向向下D．t＝T時質(zhì)點(diǎn)17開始向下運(yùn)動【答案】B【詳解】根據(jù)質(zhì)點(diǎn)起振動方向與波源起振方向相同，確定質(zhì)點(diǎn)的振動方向。A．經(jīng)過四分之一周期，質(zhì)點(diǎn)5開始運(yùn)動，起振方向與質(zhì)點(diǎn)1相同，為豎直向上，選項A錯誤；B．t=T時，傳播到9質(zhì)點(diǎn)，7質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置上方，正豎直向上運(yùn)動，振動的速度方向豎直向上，選項B正確；C．時，質(zhì)點(diǎn)13開始振動，質(zhì)點(diǎn)11位于平衡位置上方，正在向上運(yùn)動，選項C錯誤；D．t=T時，質(zhì)點(diǎn)17開始運(yùn)動，起振方向與質(zhì)點(diǎn)1相同，為豎直向上，選項D錯誤．故選B。例題：以質(zhì)點(diǎn)P為波源的機(jī)械波在繩上傳到質(zhì)點(diǎn)Q時的波形如圖所示，下列說法正確的是(????)A.繩波傳播不需要介質(zhì)B.P點(diǎn)的起振方向朝上

C.繩中質(zhì)點(diǎn)帶動右側(cè)相鄰的質(zhì)點(diǎn)振動D.當(dāng)P點(diǎn)停止振動時，繩波立即消失2.手持較長軟繩端點(diǎn)O以周期T在豎直方向上做簡諧運(yùn)動，帶動繩上的其他質(zhì)點(diǎn)振動形成簡諧波沿繩水平傳播，示意圖如圖.繩上有另一質(zhì)點(diǎn)P，且O、P的平衡位置間距為L．t=0時，O位于最高點(diǎn)，P的位移恰好為零，速度方向豎直向上，下列判斷正確的是(????)

A.該簡諧波是縱波B.該簡諧波的最大波長為2L

C.t=T8時，P在平衡位置上方D.t=3T1.關(guān)于振動和波的關(guān)系，下列說法中正確的是()A．如果波源停止振動，在介質(zhì)中傳播的波動也立即停止B．物體作機(jī)械振動，一定產(chǎn)生機(jī)械波C．波的傳播速度即波源的振動速度D．波動的頻率，與介質(zhì)性質(zhì)無關(guān)，僅由波源的振動頻率決定2.如圖所示某一時刻簡諧橫波的圖象，波的傳播方向沿+?x方向，下列說法中正確的是(????)A.此時刻B，E兩點(diǎn)速度為零B.此時刻D質(zhì)點(diǎn)正沿-y方向運(yùn)動

C.此時刻質(zhì)點(diǎn)C、F的加速度、速度都為零D.此時刻A、C質(zhì)點(diǎn)的加速度相同4.關(guān)于橫波和縱波，下列說法不正確的是（）A．質(zhì)點(diǎn)的振動方向和波的傳播方向垂直的波叫橫波B．質(zhì)點(diǎn)的振動方向跟波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波C．橫波有波峰和波谷，縱波有密部和疏部D．地震波是橫波，聲波是縱波7.一根粗細(xì)均勻的繩子，右側(cè)固定，使左側(cè)的S點(diǎn)上下振動，產(chǎn)生一列向右傳播的機(jī)械波，某時刻的波形如圖所示。下列說法中正確的是(

)A.左側(cè)的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)右側(cè)的質(zhì)點(diǎn)的振動過程

B.波的傳播速度逐漸減小

C.S點(diǎn)振動的頻率逐漸增大

D.波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動方向相同8.一列簡諧橫波在t＝0時刻的波形圖如圖實(shí)線所示，從此刻起，經(jīng)0.1s波形圖如圖虛線所示，若波傳播的速度為10m/s，則()A.這列波沿x軸正方向傳播B.這列波的周期為0.2sC.t＝0時刻質(zhì)點(diǎn)a沿y軸正方向運(yùn)動D.從t＝0時刻開始質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)0.2s通過的路程為0.4m9.如圖所示是一列向右傳播的簡諧橫波某一時刻的波動圖像。對于圖中A、B、C、D、E、F、G、H、I九個質(zhì)點(diǎn)，下列