第1課 波的形成 -2023-2024學(xué)年高二物理（人教版2019）（解析版）

第1課波的形成學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)通過(guò)觀看，生疏波的特征。能區(qū)分橫波和縱波。1．通過(guò)觀看水波槽中浮子的運(yùn)動(dòng)或繩波的運(yùn)動(dòng)，生疏波是振動(dòng)和能量的傳播形式，在傳播過(guò)程中，介質(zhì)粒子只是圍繞平衡位置振動(dòng)，并不隨波發(fā)生移動(dòng)。2．通過(guò)觀看和比較繩波和彈簧上的波，或者橫波、縱波發(fā)生演示器演示的波的傳播過(guò)程，區(qū)分橫波和縱波。3．同學(xué)站成一行，依次起立和下蹲來(lái)模擬橫波。002預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)（一）課前閱讀：B型超聲檢查，其原理是運(yùn)用高頻率聲波(超聲波)對(duì)人體內(nèi)部組織、器官反射成像，可以觀看被檢組織的形態(tài)。如圖所示為海洋生態(tài)自動(dòng)監(jiān)測(cè)浮標(biāo)，可用于監(jiān)測(cè)水質(zhì)和氣象等參數(shù)。一列水波沿海面?zhèn)鞑?，在波的傳播方向上相?.5m的兩處分別有甲、乙兩浮標(biāo)，兩浮標(biāo)隨波上下運(yùn)動(dòng)。（二）基礎(chǔ)梳理一、波的形成（一）波源：介質(zhì)中最部分。（二）波的產(chǎn)生緣由1、離波源近的質(zhì)點(diǎn)離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)2、離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)離波源近的質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)形式3、各質(zhì)點(diǎn)的起振方式均與波源的起振方式（三）波的傳播特點(diǎn)①機(jī)械波傳播的只是振動(dòng)的和，參與簡(jiǎn)諧波的質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置四周做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，并不隨波.②波傳到任意一點(diǎn)，該點(diǎn)的起振方向都和的起振方向相同.③介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都做振動(dòng)，因此，任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率和周期都和的振動(dòng)頻率和周期相同.（四）質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系：帶動(dòng)法、微平移法、同側(cè)法答案：（一）波源：介質(zhì)中最先振動(dòng)起來(lái)的部分。（二）波的產(chǎn)生緣由1、離波源近的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)2、離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)仿照離波源近的質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)形式3、各質(zhì)點(diǎn)的起振方式均與波源的起振方式相同（三）波的傳播特點(diǎn)①機(jī)械波傳播的只是振動(dòng)的形式和能量，參與簡(jiǎn)諧波的質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置四周做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，并不隨波遷移.②波傳到任意一點(diǎn)，該點(diǎn)的起振方向都和波源的起振方向相同.③介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動(dòng)，因此，任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率和周期都和波源的振動(dòng)頻率和周期相同.【概念連接】機(jī)械振動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、固有振動(dòng)、阻尼振動(dòng)、受迫振動(dòng)、波源、介質(zhì)、機(jī)械波【拓展補(bǔ)充】波源可阻尼振動(dòng)，也可以受迫振動(dòng)【即學(xué)即練】1、推斷題：（1）在機(jī)械波中各質(zhì)點(diǎn)不隨波的傳播而遷移。()（2）機(jī)械波在傳播過(guò)程中，各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期、起振方向都相同。()答案：(1)在機(jī)械波中各質(zhì)點(diǎn)不隨波的傳播而遷移。(√)(2)機(jī)械波在傳播過(guò)程中，各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期、起振方向都相同。(√)2．一個(gè)小石子投向安靜的湖面中心，會(huì)激起一圈圈波紋向外傳播，假如此時(shí)水面上有一片樹葉，下列對(duì)樹葉運(yùn)動(dòng)狀況的敘述正確的是()A．樹葉漸漸向湖心運(yùn)動(dòng)B．樹葉漸漸向湖岸漂去C．在原處上下振動(dòng)D．沿著波紋做圓周運(yùn)動(dòng)答案：C解析：由于波在傳播過(guò)程中，只傳遞振動(dòng)能量和波源所發(fā)出的信息，而各質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，只在各自的位置四周做振動(dòng)，故選C.【微點(diǎn)撥】同學(xué)們可以下去動(dòng)手試一下二、橫波和縱波1、橫波中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向。2、縱波中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在。3、上下抖動(dòng)繩子消滅的機(jī)械波為________波；左右抖動(dòng)彈簧消滅的機(jī)械為________波．(填“縱”或“橫”)答案：1、相互垂直2、同一條直線上3、橫縱【概念連接】機(jī)械波、橫波、縱波【拓展補(bǔ)充】純粹的橫波，只能在固體中形成?！炯磳W(xué)即練】1、推斷正誤：在水平方向傳播的波為橫波。()答案：在水平方向傳播的波為橫波。(×)2.關(guān)于橫波和縱波,下列說(shuō)法正確的是()A.對(duì)于縱波,質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)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肯定相同C.形成縱波的質(zhì)點(diǎn)隨波一起遷移D.波源上下振動(dòng)形成的波是橫波答案：A解析：橫波中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互垂直,縱波中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向與波的傳播方向在同一條直線上,有時(shí)相同,有時(shí)相反,故選項(xiàng)A正確,B、D錯(cuò)誤;無(wú)論是橫波還是縱波,質(zhì)點(diǎn)都是在平衡位置四周做往復(fù)運(yùn)動(dòng),不會(huì)隨波遷移,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。3、（多選）把一根長(zhǎng)而軟的螺旋彈簧豎直提起來(lái),手有規(guī)律地上下振動(dòng),則()A.在彈簧上形成一列機(jī)械波B.在彈簧上形成波峰和波谷C.彈簧上的質(zhì)點(diǎn)自上而下振動(dòng)D.彈簧上的機(jī)械波自上而下傳播答案：AD解析：手有規(guī)律地上下振動(dòng)時(shí)彈簧上各質(zhì)點(diǎn)也上下振動(dòng),形成縱波,向下傳播,故A、D均正確,B、C錯(cuò)誤?！疚Ⅻc(diǎn)撥】形成橫波靠的是介質(zhì)間的拉力作用。三、機(jī)械波機(jī)械波的形成條件①有發(fā)生氣械振動(dòng)的.②有傳播，如空氣、水等.答案：機(jī)械波的形成條件①有發(fā)生氣械振動(dòng)的波源.②有傳播介質(zhì)，如空氣、水等.【概念連接】波源、介質(zhì)、橫波、縱波【拓展補(bǔ)充】機(jī)械波是傳遞能量的一種方式【即學(xué)即練】關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系,下列說(shuō)法正確的是()A.假如波源停止振動(dòng),在介質(zhì)中傳播的波也馬上停止B.發(fā)聲體在振動(dòng)時(shí),肯定會(huì)產(chǎn)生聲波C.波動(dòng)的過(guò)程是介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)由近及遠(yuǎn)的傳播過(guò)程D.波動(dòng)的過(guò)程是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)形式及能量由近及遠(yuǎn)的傳播過(guò)程答案：D解析：波源停止振動(dòng),介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)仍舊在振動(dòng),所以波仍連續(xù)傳播,不會(huì)馬上停止,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;產(chǎn)生氣械波的條件之一是必需有介質(zhì),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在振動(dòng)過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)不隨波的傳播而遷移,只是向外傳遞信息和能量,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確。（三）預(yù)習(xí)作業(yè)1．在敲響古剎里的大鐘時(shí),有的同學(xué)發(fā)覺,停止對(duì)大鐘撞擊后,大鐘仍“余音未絕”,其緣由是()A.大鐘的回聲B.大鐘在連續(xù)振動(dòng)C.人的聽覺發(fā)生了“暫留”D.大鐘雖停止振動(dòng),但空氣仍在振動(dòng)答案：B解析：停止對(duì)大鐘撞擊后,大鐘的振動(dòng)不會(huì)馬上消逝,由于振動(dòng)能量不會(huì)憑空消逝,由于阻尼作用,一段時(shí)間后,振動(dòng)才漸漸消逝。故B正確。2．（多選）下列關(guān)于橫波、縱波的說(shuō)法正確的是()A.橫波中凸起的最高處叫波峰,凹下的最低處叫波谷B.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向在同始終線上的波叫縱波C.橫波和縱波傳播的都只是振動(dòng)這種運(yùn)動(dòng)形式D.沿橫向傳播的波叫橫波,沿縱向傳播的波叫縱波答案：ABC解析：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波為橫波,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同始終線上的波為縱波;橫波具有波峰和波谷,兩種波傳播的都是運(yùn)動(dòng)形式,A、B、C正確。003探究提升環(huán)節(jié)一波的形成思考：1．（多選）關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系，下列說(shuō)法中正確的是（）．A．振動(dòng)是波形成的緣由，波是振動(dòng)的傳播形式B．振動(dòng)是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，波是很多質(zhì)點(diǎn)聯(lián)合起來(lái)呈現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象C．波的傳播速度就是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度D．波源停止振動(dòng)時(shí)，波馬上停止傳播【答案】A、B2．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)．【答案】見解析【解析】質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)如圖所示．環(huán)節(jié)二橫波和縱波問(wèn)題探究1：（多選）下列關(guān)于橫波與縱波的說(shuō)法中,正確的是()A.聲波肯定是縱波B.水波肯定是橫波C.地震波既有橫波,也有縱波D.縱波既可以在固體中傳播,也可以在液體、氣體中傳播答案：CD解析：空氣中的聲波是縱波,而固體中的聲波可能既有縱波,也有橫波,故A錯(cuò);水波既不是橫波,也不是縱波,它的運(yùn)動(dòng)形式比較簡(jiǎn)單,故B錯(cuò);地震波既有橫波,也有縱波,故發(fā)生地震時(shí),地面既有上下振動(dòng),也有左右運(yùn)動(dòng),C正確;縱波可以在固體、液體、氣體中傳播,D正確。環(huán)節(jié)三機(jī)械波問(wèn)題探究2：（多選）一列橫波沿繩子向右傳播,傳播過(guò)程無(wú)能量損失,某時(shí)刻繩子形成如圖所示的凹凸外形。對(duì)此時(shí)繩上A、B、C、D、E、F六個(gè)質(zhì)點(diǎn),下列說(shuō)法正確的是()A.它們的振幅相同B.質(zhì)點(diǎn)D和F的速度方向相同C.質(zhì)點(diǎn)A和C的速度方向相同D.從今時(shí)算起,質(zhì)點(diǎn)B比C先回到平衡位置答案：AD解析：波源振動(dòng)時(shí),繩上各質(zhì)點(diǎn)通過(guò)相互間的作用力跟著做受迫振動(dòng),不考慮傳播中的能量損耗時(shí),各質(zhì)點(diǎn)的振幅均相同,選項(xiàng)A正確;波傳播時(shí),離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)落后于離波源近的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng),并跟隨著離波源近的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng),由題圖可知,波源在左端,因此,質(zhì)點(diǎn)D跟隨離波源近的質(zhì)點(diǎn)C正向上運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)F跟隨離波源近的質(zhì)點(diǎn)E正向下運(yùn)動(dòng),D、F兩點(diǎn)速度方向相反,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;同理,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)A正向下運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)C正向上運(yùn)動(dòng),兩者速度方向也相反,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由于此時(shí)B、C兩質(zhì)點(diǎn)都向上運(yùn)動(dòng),B比C先到最大位移處,故B比C先回到平衡位置,選項(xiàng)D正確。問(wèn)題探究3：（多選）如圖所示為一列橫波在某時(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,速度大小分別為va、vb、vc、vd,則()A.ac<ab<aa=ad B.ac>ab>aa=ad=0C.va=vd>vb>vc D.va=vd<vb<vc答案：AD解析：質(zhì)點(diǎn)所受回復(fù)力的大小與位移的大小成正比,因而加速度的大小與位移的大小成正比,所以這四個(gè)質(zhì)點(diǎn)的加速度大小關(guān)系為aa=ad>ab>ac,A正確,B錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)越靠近平衡位置速度越大,位移越大則速度越小,四個(gè)質(zhì)點(diǎn)的速度大小關(guān)系為va=vd<vb<vc,C錯(cuò)誤,D正確。004體系構(gòu)建波源、介質(zhì)---機(jī)械波---橫波、縱波005記憶清單一、波的形成★學(xué)習(xí)聚焦：波的形成：帶動(dòng)波的傳播：波形整體平移二、橫波和縱波★學(xué)習(xí)聚焦：形成橫波靠拉力，形成縱波靠擠壓作用。三、機(jī)械波★學(xué)習(xí)聚焦：波是傳遞能量的一種方式。00601強(qiáng)化訓(xùn)練1．下列關(guān)于縱波的說(shuō)法中,正確的是()A.在縱波中,波的傳播方向就是波中質(zhì)點(diǎn)的移動(dòng)方向B.縱波中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向肯定與波的傳播方向在同一條直線上C.縱波中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向肯定與波的傳播方向垂直D.縱波也有波峰和波谷答案：B解析：縱波中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一條直線上,縱波有疏部和密部,故選項(xiàng)B正確。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)，橫波馬上消逝B．繩上各質(zhì)點(diǎn)同時(shí)停止振動(dòng)，縱波馬上消逝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)【答案】C【解析】波的形成需要波源和介質(zhì)，當(dāng)波源突然停止振動(dòng)時(shí)，先是離波源較近的質(zhì)點(diǎn)停止振動(dòng)，較遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)仍在振動(dòng)，但一會(huì)兒也會(huì)停止振動(dòng)．C項(xiàng)正確．3.某地區(qū)地震波中的橫波和縱波的傳播速率分別約為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)。在一次地震中,震源在地震儀下方,觀看到兩振子相差5s開頭振動(dòng),則()A.P先開頭振動(dòng),震源距地震儀約36kmB.P先開頭振動(dòng),震源距地震儀約25kmC.H先開頭振動(dòng),震源距地震儀約36kmD.H先開頭振動(dòng),震源距地震儀約25km答案：A解析：橫波速度小于縱波速度,所以P先開頭振動(dòng)。可得x=36km,則A正確,B、C、D錯(cuò)誤。4.下列關(guān)于波的現(xiàn)象的說(shuō)法中正確的是()A.只要有機(jī)械波產(chǎn)生,肯定可以找到產(chǎn)生氣械波的波源B.把小石頭扔到安靜的湖水里,水面上便會(huì)激起水波,水波將促使水面上的漂移物向遠(yuǎn)方運(yùn)動(dòng)C.某空間找不到機(jī)械波,則在這一空間肯定沒(méi)有波源D.橫波與縱波,其質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向不同,因此,橫波和縱波不行能沿同一方向傳播答案：A解析：有機(jī)械波存在就肯定有波源和介質(zhì),所以A項(xiàng)正確;若只有波源而無(wú)介質(zhì),也不能產(chǎn)生氣械波,所以C項(xiàng)錯(cuò)誤;丟石塊可以使漂移物遠(yuǎn)去,但這不是激起的水波所產(chǎn)生的效果,假如僅靠水波,漂移物只可能在原位置四周上下振動(dòng),所以B項(xiàng)錯(cuò)誤;橫波和縱波可沿同一方向傳播,所以D項(xiàng)錯(cuò)誤。5.下面關(guān)于橫波、縱波的說(shuō)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(shí)具有橫波和縱波B.由于橫波、縱波中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系不同,因此橫波、縱波不行能沿同一方向傳播C.橫波、縱波在同一介質(zhì)中的傳播速度肯定相等D.在固體中傳播的波肯定是橫波答案：A解析：同一波源產(chǎn)生的波中可同時(shí)具有橫波、縱波,如地震波。雖然這兩種波中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波傳播方向的關(guān)系不同,但并不阻礙兩者沿同一方向傳播。在同一介質(zhì)中,橫波和縱波傳播速度一般不同,如地震波中縱波比橫波傳播得快。在固體中傳播的波可能是橫波,也可能是縱波,故選A。6.（多選）關(guān)于機(jī)械波的以下說(shuō)法中,正確的是()A.波動(dòng)發(fā)生需要兩個(gè)條件:波源和介質(zhì)B.波動(dòng)過(guò)程是介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)由近及遠(yuǎn)移動(dòng)的過(guò)程C.波動(dòng)過(guò)程是能量由近及遠(yuǎn)傳遞的過(guò)程D.波源與介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都是自由振動(dòng)答案：AC解析：波源(即振源)振動(dòng)時(shí),依靠介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)間的相互作用力帶動(dòng)四周各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)起來(lái),形成機(jī)械波。組成介質(zhì)的各質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置四周振動(dòng),并不隨波遷移,僅把振源的振動(dòng)形式和能量傳播開來(lái)。介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用力帶動(dòng)相鄰的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng),是受迫振動(dòng),故介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)不是自由振動(dòng)。故選A、C。7．（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)，的運(yùn)動(dòng)方向向下，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的加速度相同【答案】A、C、D【解析】由“帶動(dòng)”法可知，已知F向下振動(dòng)，其相鄰的前邊的質(zhì)點(diǎn)肯定在下邊，即可知波的傳播方向向左．因此質(zhì)點(diǎn)D、E的運(yùn)動(dòng)方向也向下，而質(zhì)點(diǎn)A、B、H的運(yùn)動(dòng)方向向上．故A選項(xiàng)正確．B選項(xiàng)錯(cuò)誤．質(zhì)點(diǎn)F、H相對(duì)各自平衡位置的位移相同，由機(jī)械振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征a=－kx／m，可知兩質(zhì)點(diǎn)的加速度相同．D選項(xiàng)正確．質(zhì)點(diǎn)C直接從最大位移處回到平衡位置，即tC=T／4；而質(zhì)點(diǎn)B要先運(yùn)動(dòng)到最大位移處，再回到平衡位置，故tB＞T／4=tC．C選項(xiàng)正確．8.（多選）如圖是沿水平方向的介質(zhì)中的部分質(zhì)點(diǎn),每相鄰兩質(zhì)點(diǎn)間的距離相等,其中O為波源,設(shè)波源的振動(dòng)周期為T,自波源通過(guò)平衡位置豎直向下振動(dòng)開頭計(jì)時(shí),經(jīng)過(guò)T/4,質(zhì)點(diǎn)1開頭振動(dòng),則下列關(guān)于各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)和介質(zhì)中的波的說(shuō)法正確的是()A.介質(zhì)中全部的質(zhì)點(diǎn)的起振方向都豎直向下,且圖中質(zhì)點(diǎn)9起振最晚B.圖中所