波的形成 导学案 高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

高二年级物理第三章机械波自学探究学案学习内容：3.1波的形成主备:闲云时间：月日班级姓名学习目标-核心素养物理观念：1.知道机械波的概念及波形成的条件。2.掌握机械波传播过程的特点规律3.知道机械波的分类。4.知道机械波传播的是运动形式、能量和信息。科学思维∶通过观察波的形成传播演示实验，引导学生总结机械波的特点规律,培养学生的观察能力，培养学生的归纳总结的思维能力。。科学探究：引导学生探究波的前峰的形状与质点起振方向的关系，培养学生的探究能力。科学态度与责任∶通过引导学生观察总结波的特点，培养学生树立一丝不苟、严谨治学的科学态度。自主学习（认真阅读课本，独立思考，相信你一定行﹗）一.波的形成(1)观看波的形成的演示1.演示绳波的形成：手持绳子的一端连续上下抖动，可以看到一系列凹凸相间的波形。2.观看波的形成的模拟课件慢放波的形成的模拟课件。认真观察。①一个质点、一个质点连续观察：规律：a.每个质点做运动。b.所有质点的振动周期都。②同时盯住相邻的两个质点连续观察：规律：a.后一质点的振动总是前一质点的振动；b.后一质点的振动总要前一质点的振动；③观察整个波形：规律：a.凸凹相间的波形b.波在传播，波“形”在向前平移（2）波的形成(以绳波为例)解释：1.一条绳子可以分成许多小段，这些小段可以看作一个个质点；2.这些质点之间发生形变时存在着的作用。3.当手握绳端上下振动时，绳端振动相邻的质点，使它也上下振动。这个质点又更远一些的质点，这样持续下去，就可使各个质点相继都起来。4.所有质点的振动周期相同，但因为后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动，它们的振动步调不完全相同，同一时刻相对平衡位置的位移不完全相同，整体表现为凸凹相间的波浪形状。5.后一质点的振动总是落后前一质点的振动，后一质点的振动总要重复前一质点的振动，即后边振动要依次重复前边振动的状态，整体看上去波“形”在沿着波的传播方向平移。总结：波的形成是“带动”、“滞后”、“重复”.(3)画出波源质点振动不同时间形成的波形强调：横波能在液体、固体中传播，不能在气体中传播。想想为何？二.横波和纵波(1)横波：1.定义：质点的振动方向与波的传播方向的波，叫作横波。2.波的形态：凸凹相间的波浪形。3.波峰和波谷：在横波中，凸起的最高处叫作，凹下的最低处叫作。（2）纵波：1.观察弹簧上形成的波用手顺着弹簧方向反复推拉弹簧，观察弹簧上发生的现象①一圈弹簧、一圈弹簧连续观察：规律：a.每圈弹簧都做水平方向的运动。b.所有的弹簧圈振动周期都。②同时盯住相邻的两个弹簧圈连续观察：规律：a.后一圈的振动总是前一质点的振动；b.后一圈的振动总要前一质点的振动；③观察整个弹簧：规律：a.弹簧圈疏密相间b.密部疏部在向右平移传播。2.观看弹簧波模拟课件（慢放），进一步认识弹簧圈的运动规律3.纵波：①定义：质点的振动方向与波的传播方向在上。②纵波的形态：疏密相间③疏部和密部：质点分布较稀的部分叫，质点分布较密的部分叫。④纵波形成的解释(以弹簧波为例)：a.每一圈弹簧可以看成一个质点，整个弹簧可以看作一个个质点；b.这些弹簧圈之间发生形变时存在着的作用。c.当手捏着第一圈弹簧左右推拉振动时，第一圈振动相邻的弹簧圈，使它也上下振动。这个弹簧圈又更远一些的弹簧圈，这样持续下去，就可使各个弹簧圈相继都起来。d.所有弹簧圈的振动周期相同，但因为后面的弹簧圈总比前面的弹簧圈迟一些开始振动，它们的振动步调不完全相同，同一时刻相对平衡位置的位移不完全相同，整体表现为疏密相间的形状。e.后一弹簧圈的振动总是落后前一弹簧圈的振动，后一弹簧圈的振动总要重复前一弹簧圈的振动，即后边振动要依次重复前边振动的状态，整体看上去波“形”在沿着波的传播方向平移。总结：纵波的形成也是“带动”、“滞后”、“重复”的结果。⑤声波：发声体振动时在空气中产生的声波是波。声波不仅能在空气中传播，也能在液体、固体中传播。⑥地震波：既有横波成份,又有纵波成份。三、机械波（1）定义：在中的传播称为机械波。(2)产生条件：①有②有可传播波的.(3)传递的三个传递：1.波传播的是____这种运动形式。2.波传播的是____。3.波可以传递___。（4）机械波的规律（特点）1.介质中质点在各自的平衡位置附近做机械振动，质点本身并不随波迁移。2.介质中各个质点的起振方向、周期、频率、振幅和波源相同。（具有周期性）3.滞后性（不同步）：后一质点的振动总是落后前一质点的振动；4.重复性：后一质点的振动总要重复前一质点的振动；典例精讲例1．（多选）以下对于机械波的认识正确的是（）A．只要有机械波，一定可以找到波源B．有振动就一定形成机械波C．沿波的传播方向上各质点的振动情况完全相同D．波源停止振动，介质中的质点仍可以将振动的形式和能量传播下去E．波峰、波谷（疏部、密部）向前平移是匀速的，而各质点的振动是变速的例2（多选）．关于机械波下列说法中正确的是（）A．介质中各质点都做受迫振动，频率都相同B．波在传播过程中，频率保持不变C．波是传递能量的一种方式D．横波和纵波不可以同时在同一介质中传播例3.如图所示为一横波在某一时刻的波形图，已知此时质点A正向上运动，如图中箭头所示，由此可判断此横波()A.向右传播，且此时质点B正减速运动B.向右传播，且此时质点C位移正增大C.向左传播，且此时质点D加速度正减小D.向左传播，且此时质点E势能正减小例4.振源A带动细绳上各点上下做简谐运动，t=0时刻绳上形成的波形如图所示。规定绳上质点向上运动的方向为x轴的正方向，则P质点的振动图像是()3.1波的形成同步练习题1．下面关于横波、纵波的说法中正确的是（）A．同一波源在同一介质中形成的机械波中可同时具有横波和纵波B．由于横波、纵波的振动方向与波的传播方向的关系不同，故横波、纵波不可能沿同一方向传播C．横波、纵波在同一介质中的传播速度一定相等D．只要存在介质，不管是固体、液体或气体，均可传播横波和纵波2．关于介质中质点的振动方向和波的传播方向，下列说法中正确的是（）A．在横波中二者方向有时相同 B．在横波中二者方向一定相同C．在纵波中二者方向有时相同 D．在纵波中二者方向一定不同3．波在传播过程中，下列说法正确的是（）A．介质中的质点随波的传播而迁移B．波源的能量随波传递C．振动质点的频率随着波的传播而减小D．波源的能量靠振动质点的迁移来传播4．下列关于机械波的说法正确的是（）A．有机械振动就一定有机械波B．振源一停止振动，波立即停止传播C．在波传播的过程中，介质质点的振动方向一定与波的传播方向垂直D．空气介质中只能传播纵波5．一个小石子投向平静的湖面中心，会激起一圈圈波纹向外传播，如果此时水面上有一片树叶（如图），下列对树叶运动情况的叙述正确的是（）A．树叶慢慢向湖心运动B．树叶慢慢向湖岸漂去C．在原处上下振动D．沿着波纹做圆周运动6.振源A带动细绳上下振动，某时刻在绳上形成的横波波形如图所示，规定绳上各质点向上运动的方向为位移x的正方向，从波传播到细绳上的P点开始计时，下列四幅x－t图像中能表示P点振动图像的是()7．(质点振动方向的判定)一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点，下列说法正确的是()A．质点B向右运动B．质点D和质点F的速度方向相同C．质点A和质点C的速度方向相同D．从此时算起，质点B比质点C先回到平衡位置8.如图所示为一列简谐波在某一时刻的波形图，此时刻质点F的振动方向如图所示。则A．该波向右传播B．质点B和D的运动方向相同C．质点C比质点B先回到平衡位置D．此时质点F和H的加速度不同9.如图所示为波源开始振动后经过一个周期的波形图，设介质中质点振动周期为T，下列说法正确的是()A.若M质点为波源，则M质点开始振动时方向向下B.若M质点为波源，则P质点已经振动了3C.若N质点为波源，则P质点已经振动了3D.若N质点为波源，则该时刻P质点动能最大10.如图是某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向．质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．t=0时质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动．下列判断正确的是（）．

A.质点6开始振动时的运动方向向下

B.t=T2时质点6的加速度方向向下

C.t=3T4时质点10的运动方向向下

D.11.如图甲所示为波源1的振动图像，图乙为均匀介质中一些均匀分布等间距的质点在t=1s时的振动状态，其中质点4刚开始振动。请在图丙中画出12.如图甲所示，用手握住长绳的一端，t = 0时刻在手的带动下A点开始上下振动，其振动图像如图乙所示，则以下四幅图中能正确反映t1时刻绳上形成的波形的是(

)13.如图甲所示，S为振源，P质点距S的距离为r，t=0时刻S由平衡位置开始振动，产生沿直线向右传播的简谐横波，图乙为P质点从t1时刻开始振动的振动图像，则下列说法正确的是（）A．t=0时刻振源S的振动方向沿y轴正方向B．t2时刻P质点振动速度最大，方向沿y轴负方向C．t2时刻振源S处于平衡位置向y轴正方向振动D．若波源停止振动，则P质点也马上停止振动14．某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4km/s和9km/s。一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成，如图所示。在一次地震中，震源在地震仪正下方，观察到两振子相差10s开始振动，则（）A．P先开始振动，震源距地震仪约72kmB．P先开始振动，震源距地震仪约50kmC．H先开始振动，震源距地震仪约72kmD．H先开始振动，震源距地震仪约50km答案11【答案】

【解析】本题考查作波动图像，知道波的周期性是解题的关键。根据每个质点都在各自的位置上下振动，质点上下振动一个周期，波向前传播一个波长，从而画出t=5s时候每个质点所处的位置。【解答】由题图甲知波源振动周期T=4 s，根据波传播的规律知t=5 s时，波源出现在波12【答案】B

【解析】由质点的振动方向与波的传播方向逐一分析即可。掌握质点的振动情况与波的传播方向的关系是求解的关键。【解答】AD.因为t = 0时刻在手的带动下BC.由图乙可知在t1时间内质点A振动了112周期，所以波传播故选B。13【答案】A【解析】A．P点的起振方向与O点起振方向相同，由乙图读出t1时刻，P点的振动方向沿y轴正方向，即P点的起振方向沿y轴正方向，则t=0时刻，振源O振动的方向沿y轴正方向，A正确；B．由图乙知，t2时刻P点位于平衡位置，振动速度最大，方向沿y轴正方向，B错误；C．根据图乙无法确定t2时刻振源S的位置，C错误；D．若波源停止振动，则P点不会马上停止振动，当波源停止前的振动形式传播到P后P才停止振动，D错误。故选A。14【答案】A【详解】纵波的速度快，纵波先到，所以P先开始振动，根据解得x=72km故选A。4． 一列横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，质点a、b均处于平衡位置．则下列说法正确的是()A．该时刻质点a正向下运动B．该时刻质点b正向上运动C．该时刻质点a、b的速度相同D．质点a、b的振动周期相同2．如图，手持较长软绳端点O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。绳上有另一质点P（图中未画出），t=0时，O点位于最高点，P点位于最低点，则（）A．t=时，P点位于平衡位置上方B．P点的起振方向与O点的起振方向相反C．t=时，P点的速度方向水平向右D．P点的起振方向与O点的起振方向相同5．在一条软绳上选18个等间距的质点，质点1在外力作用下首先向上振动，其余质点在相互作用力的带动下依次振动，从而形成简谐波，由波的形成及图可知，下列说法中正确的是（）A．质点1带动质点2是利用绳上质点间的弹力实现的，因此每个质点均做受迫振动B．每个质点开始运动后，均在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐运动C．绳上的每一个质点开始振动时，方向都向上，振动周期不相同D．绳上波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做等幅振动，故每个质点的机械能守恒7．如图所示为某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4…为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向．质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．t＝0时，质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动．下列判断正确的是（）A．t＝时质点5的运动方向向下B．t＝时质点7的速度方向向上C．t＝时质点11的运动方向向下D．t＝T时质点17开始向下运动【答案】B【详解】根据质点起振动方向与波源起振方向相同，确定质点的振动方向。A．经过四分之一周期，质点5开始运动，起振方向与质点1相同，为竖直向上，选项A错误；B．t=T时，传播到9质点，7质点位于平衡位置上方，正竖直向上运动，振动的速度方向竖直向上，选项B正确；C．时，质点13开始振动，质点11位于平衡位置上方，正在向上运动，选项C错误；D．t=T时，质点17开始运动，起振方向与质点1相同，为竖直向上，选项D错误．故选B。例题：以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形如图所示，下列说法正确的是(    )A.绳波传播不需要介质B.P点的起振方向朝上

C.绳中质点带动右侧相邻的质点振动D.当P点停止振动时，绳波立即消失2.手持较长软绳端点O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沿绳水平传播，示意图如图.绳上有另一质点P，且O、P的平衡位置间距为L．t=0时，O位于最高点，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是(    )

A.该简谐波是纵波B.该简谐波的最大波长为2L

C.t=T8时，P在平衡位置上方D.t=3T1.关于振动和波的关系，下列说法中正确的是()A．如果波源停止振动，在介质中传播的波动也立即停止B．物体作机械振动，一定产生机械波C．波的传播速度即波源的振动速度D．波动的频率，与介质性质无关，仅由波源的振动频率决定2.如图所示某一时刻简谐横波的图象，波的传播方向沿+ x方向，下列说法中正确的是(    )A.此时刻B，E两点速度为零B.此时刻D质点正沿-y方向运动

C.此时刻质点C、F的加速度、速度都为零D.此时刻A、C质点的加速度相同4.关于横波和纵波，下列说法不正确的是（）A．质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波B．质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫纵波C．横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部D．地震波是横波，声波是纵波7.一根粗细均匀的绳子，右侧固定，使左侧的S点上下振动，产生一列向右传播的机械波，某时刻的波形如图所示。下列说法中正确的是(

)A.左侧的质点重复右侧的质点的振动过程

B.波的传播速度逐渐减小

C.S点振动的频率逐渐增大

D.波的传播方向与质点的振动方向相同8.一列简谐横波在t＝0时刻的波形图如图实线所示，从此刻起，经0.1s波形图如图虚线所示，若波传播的速度为10m/s，则()A.这列波沿x轴正方向传播B.这列波的周期为0.2sC.t＝0时刻质点a沿y轴正方向运动D.从t＝0时刻开始质点a经0.2s通过的路程为0.4m9.如图所示是一列向右传播的简谐横波某一时刻的波动图像。对于图中A、B、C、D、E、F、G、H、I九个质点，下列