2022-2023學(xué)年高二物理同步講義（人教）3.1 波的形成（學(xué)生版）

第01節(jié)波的形成目標(biāo)導(dǎo)航目標(biāo)導(dǎo)航課程標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)解讀1．知道機(jī)械波的概念、形成條件、形成過程．2．理解機(jī)械波波動(dòng)過程的特點(diǎn)，知道其傳播的是運(yùn)動(dòng)形式、能量和信息．3．知道機(jī)械波的分類．1．知道機(jī)械波的產(chǎn)生條件，理解機(jī)械波的形成過程．2．知道橫波和縱波的概念，了解橫波的波峰與波谷、縱波的密部與疏部．3．知道機(jī)械波傳播的特點(diǎn)．知識(shí)精講知識(shí)精講知識(shí)點(diǎn)01機(jī)械波1．波的形成：當(dāng)手握繩端上下振動(dòng)時(shí)，繩端帶動(dòng)相鄰質(zhì)點(diǎn)，使它也上下振動(dòng)，相鄰質(zhì)點(diǎn)又帶動(dòng)更遠(yuǎn)一些的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)起來，后面的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)前面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，只是后面的質(zhì)點(diǎn)總比前面的質(zhì)點(diǎn)晚一些開始振動(dòng)．2．波的傳播：繩端這種上下振動(dòng)的狀態(tài)沿繩傳播出去，稱為波的傳播．3．機(jī)械波的形成：(1)機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播，形成機(jī)械波．(2)介質(zhì)是指波借以傳播的物質(zhì)．4．機(jī)械波的產(chǎn)生條件(1)要有波源，(2)要有傳播振動(dòng)的介質(zhì)．5．機(jī)械波的傳播特點(diǎn)(1)傳遞運(yùn)動(dòng)形式：介質(zhì)本身并不隨波遷移，傳播的只是振動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)形式．(2)傳遞能量：使本來靜止的質(zhì)點(diǎn)發(fā)生振動(dòng)，說明波是傳遞能量的一種方式．(3)傳遞信息：如：用語(yǔ)言進(jìn)行交流，說明波可以傳播信息．【即學(xué)即練1】(多選)如圖所示是一條軟繩,繩上選有18個(gè)質(zhì)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下首先向上振動(dòng),其余質(zhì)點(diǎn)在相互作用力的帶動(dòng)下依次振動(dòng),從而形成簡(jiǎn)諧波,由波的形成及圖示可知,下列說法中錯(cuò)誤的是()A．質(zhì)點(diǎn)1帶動(dòng)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(gè)質(zhì)點(diǎn)均做受迫振動(dòng)B．每個(gè)質(zhì)點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)后,在水平方向做勻速運(yùn)動(dòng),在豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)C．繩子上的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)時(shí),方向都向上,振動(dòng)周期都相同D．繩子上波的傳播過程,也是能量的傳播過程,雖然每個(gè)質(zhì)點(diǎn)均做等幅振動(dòng),但每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的機(jī)械能并不守恒知識(shí)點(diǎn)02機(jī)械波的分類機(jī)械波可分為橫波和縱波兩類，對(duì)比如下：名稱項(xiàng)目橫波縱波概念在波動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向相互垂直在波動(dòng)中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向在一條直線上介質(zhì)只能在固體介質(zhì)中傳播在固體、液體和氣體介質(zhì)中均能傳播特征在波動(dòng)中交替、間隔出現(xiàn)波峰和波谷在波動(dòng)中交替、間隔出現(xiàn)密部和疏部波形特點(diǎn)波峰：凸起的最高處波谷：凹下的最低處密部：質(zhì)點(diǎn)分布最密的位置疏部：質(zhì)點(diǎn)分布最疏的位置實(shí)物波形注意：聲波是縱波，它不僅能在空氣中傳播，也能在固體、液體中傳播．【即學(xué)即練2】關(guān)于橫波和縱波,下列說法正確的是()A．對(duì)于橫波和縱波,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向有時(shí)相同,有時(shí)相反B．對(duì)于縱波,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向一定相同C．形成縱波的質(zhì)點(diǎn),隨波一起遷移D．形成縱波的質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移知識(shí)點(diǎn)03振動(dòng)與波動(dòng)的比較名稱項(xiàng)目振動(dòng)波動(dòng)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象振動(dòng)是單個(gè)物體所表現(xiàn)出的周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象波動(dòng)是大量質(zhì)點(diǎn)受到擾動(dòng)時(shí)，從擾動(dòng)中心傳播開來的周而復(fù)始的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象運(yùn)動(dòng)成因物體由于某種原因離開平衡位置，同時(shí)受到指向平衡位置的力——回復(fù)力作用介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)受到相鄰質(zhì)點(diǎn)的擾動(dòng)而隨著運(yùn)動(dòng)，并由近及遠(yuǎn)的傳播開去，且各部分都受到指向原平衡位置的力的作用運(yùn)動(dòng)性質(zhì)變加速運(yùn)動(dòng)在均勻介質(zhì)中勻速向前傳播能量變化動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，如果是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能保持不變波的傳播過程是能量傳遞過程，當(dāng)波源停止振動(dòng)不再向外傳遞能量時(shí)，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)也會(huì)相繼停下來【即學(xué)即練3】(多選)關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系，下列說法正確的是A．振動(dòng)是形成波的原因，波動(dòng)是振動(dòng)的傳播B．振動(dòng)是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)的現(xiàn)象，波動(dòng)是許多質(zhì)點(diǎn)聯(lián)合起來呈現(xiàn)的現(xiàn)象C．波的傳播速度就是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度D．有波動(dòng)一定有振動(dòng)，有振動(dòng)一定有波動(dòng)能力拓展能力拓展考法01機(jī)械波的傳播【典例1】如圖所示，沿水平方向的介質(zhì)中的部分質(zhì)點(diǎn)，每相鄰兩質(zhì)點(diǎn)的距離相等，其中O為波源，設(shè)波源的振動(dòng)周期為T，從波源通過平衡位置豎直向下振動(dòng)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)eq\f(T,4)質(zhì)點(diǎn)1開始振動(dòng)，則下列說法中錯(cuò)誤的是()A．介質(zhì)中所有質(zhì)點(diǎn)的起振方向都是豎直向下的，但圖中質(zhì)點(diǎn)9起振最晚B．圖中所畫出的質(zhì)點(diǎn)起振時(shí)間都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的C．圖中質(zhì)點(diǎn)8的振動(dòng)完全重復(fù)質(zhì)點(diǎn)7的振動(dòng)，只是質(zhì)點(diǎn)8振動(dòng)時(shí)通過平衡位置或最大位移處的時(shí)間總是比質(zhì)點(diǎn)7通過相同的位置時(shí)落后eq\f(T,4)D．只要圖中所有質(zhì)點(diǎn)都已振動(dòng)了，質(zhì)點(diǎn)1與質(zhì)點(diǎn)9的振動(dòng)步調(diào)就完全一致，如果質(zhì)點(diǎn)1發(fā)生的是第100次振動(dòng)，則質(zhì)點(diǎn)9發(fā)生的就是第98次振動(dòng)考法02橫波和縱波【典例2】下列關(guān)于橫波、縱波的說法正確的是()A．同一波源在同一介質(zhì)中形成的機(jī)械波中可同時(shí)具有橫波和縱波B．由于橫波、縱波的振動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系不同，因此橫波、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考法03機(jī)械波的應(yīng)用【典例3】如圖甲所示為波源1的振動(dòng)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(shí)的振動(dòng)狀態(tài)，其中質(zhì)點(diǎn)4剛開始振動(dòng)．請(qǐng)?jiān)趫D丙中畫出t＝5s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)．

題組A基礎(chǔ)過關(guān)練1．(多選)關(guān)于機(jī)械波的說法正確的是()A．相鄰的質(zhì)點(diǎn)要相互做功B．縱波的質(zhì)點(diǎn)可以隨波遷移，而橫波的質(zhì)點(diǎn)不能C．波源開始時(shí)怎樣振動(dòng)，其他質(zhì)點(diǎn)開始時(shí)就怎樣振動(dòng)D．除波源外，波中各質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動(dòng)2．沿繩傳播的一列機(jī)械波，當(dāng)波源突然停止振動(dòng)時(shí)()A．繩上各質(zhì)點(diǎn)同時(shí)停止振動(dòng)，橫波立即消失B．繩上各質(zhì)點(diǎn)同時(shí)停止振動(dòng)，縱波立即消失C．離波源較近的各質(zhì)點(diǎn)先停止振動(dòng)，較遠(yuǎn)的各質(zhì)點(diǎn)稍后停止振動(dòng)D．離波源較遠(yuǎn)的各質(zhì)點(diǎn)先停止振動(dòng)，較近的各質(zhì)點(diǎn)稍后停止振動(dòng)3．關(guān)于介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向，下列說法正確的是()A．在橫波中二者方向有時(shí)相同B．在橫波中二者方向一定不同C．在縱波中二者方向一定相同D．在縱波中二者方向一定不同4．圖中展示了一張骨牌倒下時(shí)引起的相鄰骨牌依次倒下的照片，以及一陣風(fēng)吹過麥地形成的麥浪滾滾的景象。關(guān)于骨牌和麥浪的運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是()A．骨牌的運(yùn)動(dòng)形成了波，麥子的運(yùn)動(dòng)形成的不是波B．麥子的運(yùn)動(dòng)形成了波，骨牌的運(yùn)動(dòng)形成的不是波C．麥浪和骨牌的運(yùn)動(dòng)都形成了波D．麥浪和骨牌的運(yùn)動(dòng)都沒有形成波5．如圖，是以質(zhì)點(diǎn)P為波源的機(jī)械波沿著一條一端固定的輕繩傳播到質(zhì)點(diǎn)Q的波形圖，則質(zhì)點(diǎn)P剛開始振動(dòng)時(shí)的方向?yàn)?)A．向上 B．向下 C．向左 D．向右6．在一平靜的湖面上漂浮著一輕木塊，向湖中投入一石塊，在湖面上激起水波，關(guān)于木塊的運(yùn)動(dòng)情況，以下正確的是()A．因?yàn)椤半S波逐流”木塊將被推至遠(yuǎn)處B．因不知道木塊離波源的遠(yuǎn)近如何，所以無法確定木塊的運(yùn)動(dòng)情況C．無論木塊離波源的遠(yuǎn)近如何，它都不能被波推動(dòng)，最多只能在湖面上做上下振動(dòng)D．木塊被推動(dòng)的距離與木塊的質(zhì)量大小和所受水的阻力的大小等情況有關(guān)7．把鬧鐘懸放在密閉的玻璃罩內(nèi)，在玻璃罩外仍然可以聽到鬧鐘的鈴聲，但如果將罩內(nèi)空氣抽去，就聽不到鬧鐘的鈴聲，這說明()A．聲波是縱波B．抽去罩內(nèi)的空氣后，鬧鐘不再運(yùn)轉(zhuǎn)了C．氣體和固體都能傳播聲音D．聲波不能在真空中傳播8．(多選)在學(xué)到“機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波”時(shí)，四位同學(xué)就自己看到的現(xiàn)象，發(fā)表自己的觀點(diǎn)，你從物理學(xué)的角度來看，你認(rèn)為他們誰說的對(duì)。()小張說：醫(yī)生用聽診器是利用了固體可以傳遞機(jī)械波。小王說：軍隊(duì)過橋時(shí)不能齊步走，就是因?yàn)榕庐a(chǎn)生共振，損壞了橋，火車過鐵橋時(shí)要減速，也是同樣的道理。小李說：我家的木板門，春夏季聽不到響聲，一到秋冬季節(jié)，就開始嘭嘭作響，這是風(fēng)吹振動(dòng)的。小趙說：樹葉在水面上下振動(dòng)說明，機(jī)械波并不向外傳遞介質(zhì)。A．小張說的對(duì) B．小王說的對(duì)C．小李說的對(duì) D．小趙說的對(duì)9．振源A帶動(dòng)細(xì)繩上各點(diǎn)上下做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，t＝0時(shí)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(dòng)的方向?yàn)閤軸的正方向，則P點(diǎn)的振動(dòng)圖象是()10．(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻的波形如圖所示，則關(guān)于質(zhì)點(diǎn)A的受力，下列說法正確的是()A．如果波向右傳播，則質(zhì)點(diǎn)A受到向上的作用力B．如果波向右傳播，則質(zhì)點(diǎn)A受到向下的作用力C．如果波向左傳播，則質(zhì)點(diǎn)A受到向上的作用力D．如果波向左傳播，則質(zhì)點(diǎn)A受到向下的作用力11．(多選)如圖所示為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)方向如圖所示，則()A．該波向左傳播B．質(zhì)點(diǎn)B和D的運(yùn)動(dòng)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(shí)質(zhì)點(diǎn)F和H的速度方向相反12．如圖所示，1、2、3、4…是某繩(可認(rèn)為是均勻介質(zhì))上一系列等間距的質(zhì)點(diǎn)．開始時(shí)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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)2、3、4…各個(gè)質(zhì)點(diǎn)依次上下振動(dòng)，把振動(dòng)從繩的左端傳到右端．已知t＝0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)1開始向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過二分之一周期，質(zhì)點(diǎn)9開始運(yùn)動(dòng)．則在二分之一周期時(shí)，下列說法正確的是()A．質(zhì)點(diǎn)3向上運(yùn)動(dòng) B．質(zhì)點(diǎn)5所受回復(fù)力為零C．質(zhì)點(diǎn)6的加速度向下 D．質(zhì)點(diǎn)9的振幅為零13．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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)2、3、4…各個(gè)質(zhì)點(diǎn)依次上下振動(dòng)，把振動(dòng)從繩的左端傳到右端．t＝0時(shí)質(zhì)點(diǎn)1開始豎直向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過四分之一周期，質(zhì)點(diǎn)5開始運(yùn)動(dòng)，下列判斷正確的是()A．質(zhì)點(diǎn)2開始振動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向向上B．t＝eq\f(T,2)時(shí)質(zhì)點(diǎn)5的加速度方向向上C．t＝eq\f(3T,4)時(shí)質(zhì)點(diǎn)10的運(yùn)動(dòng)方向向下D．t＝T時(shí)質(zhì)點(diǎn)12的運(yùn)動(dòng)方向向上14．如圖甲為波源1的振動(dòng)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(shí)的振動(dòng)狀態(tài)．請(qǐng)?jiān)趫D丙中畫出t=5s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)．

題組B能力提升練1．一列橫波在某時(shí)刻的波形圖像如圖所示，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)方向向下，則下列說法正確的是()A．波水平向右傳播B．質(zhì)點(diǎn)H與質(zhì)點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)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(shí)刻質(zhì)點(diǎn)C的加速度為零2．(多選)一般高層建筑物在底層與巖石之間建有支柱，如圖所示．地震時(shí)產(chǎn)生的縱波和橫波是造成建筑物損壞的主要原因，為了避免在地震時(shí)建筑物損壞，可在建造時(shí)采取適當(dāng)?shù)拇胧?，下列做法中比較合理的是()A．減小支柱的長(zhǎng)度B．增加建筑物的高度C．在建筑物底層與支柱間嵌入高彈性橡膠塊D．在支柱和巖石間安置可在水平方向滑動(dòng)的護(hù)墊3．(多選)如圖為一列簡(jiǎn)諧波在某時(shí)刻的波形圖，a、b、c、d為介質(zhì)中的四個(gè)質(zhì)點(diǎn)．a(chǎn)在波峰，d在波谷，c在平衡位置，b的位移大小等于振幅的一半，四個(gè)質(zhì)點(diǎn)的加速度大小分別為aa、ab、ac、ad，它們的速度大小分別為va、vb、vc、vd，則()A．a(chǎn)c<ab<aa＝ad B．a(chǎn)c>ab>aa＝ad＝0C．va＝vd>vb>vc D．va＝vd<vb<vc4．(多選)一列繩波在x軸上傳播，某時(shí)刻的波形圖如圖所示，a、b、c為三個(gè)質(zhì)元，a正向上運(yùn)動(dòng)．由此可見()A．該波沿x軸正方向傳播B．c正向上運(yùn)動(dòng)C．該時(shí)刻以后，b比c先到達(dá)平衡位置D．該時(shí)刻以后，b比c先到達(dá)離平衡位置最遠(yuǎn)處5．(多選)一列波在某一時(shí)刻的波形圖如圖所示，N為波源，并且此時(shí)振動(dòng)只發(fā)生在M、N之間，已知此波的周期為T，下面說法正確的是()A．由波源起振開始計(jì)時(shí)，Q質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)了TB．由波源起振開始計(jì)時(shí)，Q質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)了C．由波源起振開始計(jì)時(shí)，P質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)了D．由波源起振開始計(jì)時(shí)，P質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)了6．一列波在介質(zhì)中向某一方向傳播，圖為此波在某一時(shí)刻的波形圖，并且此時(shí)振動(dòng)還只發(fā)生在M、N之間，已知此波的周期為T，Q質(zhì)點(diǎn)速度方向在波形圖中是向下的，下面說法中正確的是()A．波源是M，由波源起振開始計(jì)時(shí)，P質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)時(shí)間TB．波源是N，由波源起振開始計(jì)時(shí)，P質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)時(shí)間eq\f(3T,4)C．波源是N，由波源起振開始計(jì)時(shí)，P質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)時(shí)間eq\f(T,4)D．波源是M，由波源起振開始計(jì)時(shí)，P質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)時(shí)間eq\f(T,4)7．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(jiǎn)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。地震中，假定震源在地震儀下方，觀察到兩振子相差5s開始振動(dòng)，則下列說法正確的是()A．P先開始振動(dòng)，震源距地震儀約36kmB．P先開始振動(dòng)，震源距地震儀約25kmC．H先開始振動(dòng)，震源距地震儀約36kmD．H先開始振動(dòng)，震源距地震儀約25km8．(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，周期為T，t＝0時(shí)刻的波形如圖所示．此時(shí)平衡位置位于x＝3m處的質(zhì)點(diǎn)正在向上運(yùn)動(dòng)，若a、b兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置的坐標(biāo)分別為xa＝2.5m，xb＝5.5m，則以下說法中正確的是()A．波沿x軸負(fù)方向傳播B．當(dāng)a質(zhì)點(diǎn)處在波峰時(shí)，b質(zhì)點(diǎn)在向上運(yùn)動(dòng)C．t＝eq\f(T,4)時(shí)，a質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)D．t＝eq\f(3T,4)時(shí)，b質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)9．(多選)一列橫波某時(shí)刻的波形如圖所示，經(jīng)過0.25s圖中P點(diǎn)第一次到達(dá)波峰的位置，此后再經(jīng)0.75s，P點(diǎn)的位移和速度可能是()A．位移是2cmB．位移是－2cmC．速度最大，方向沿－y的方向D．速度最大，方向沿＋y方向10．如圖所示是一列橫波t0時(shí)刻的波形圖，試根據(jù)波形圖回答下列問題：(1)該時(shí)刻加速度最大的質(zhì)點(diǎn)有哪些？(2)速度最大的質(zhì)點(diǎn)有哪些？(3)振動(dòng)方向相同的質(zhì)點(diǎn)有哪些？這些點(diǎn)的分布有什么規(guī)律？(4)如果這列波沿x軸負(fù)方向傳播，質(zhì)點(diǎn)3受到的合外力方向如何？

題組C培優(yōu)拔尖練1．(多選)一列橫波沿繩子向右傳播，傳播過程無能量損失，某時(shí)刻繩子形成如圖所示的凹凸形狀．對(duì)此時(shí)繩上A、B、C、D、E、F六個(gè)質(zhì)點(diǎn)，下列說法正確的是()A．它們