第1课 波的形成 -2023-2024学年高二物理（人教版2019）（解析版）

第1课波的形成学习目标学习目标课程标准学习目标通过观看，生疏波的特征。能区分横波和纵波。1．通过观看水波槽中浮子的运动或绳波的运动，生疏波是振动和能量的传播形式，在传播过程中，介质粒子只是围绕平衡位置振动，并不随波发生移动。2．通过观看和比较绳波和弹簧上的波，或者横波、纵波发生演示器演示的波的传播过程，区分横波和纵波。3．同学站成一行，依次起立和下蹲来模拟横波。002预习导学（一）课前阅读：B型超声检查，其原理是运用高频率声波(超声波)对人体内部组织、器官反射成像，可以观看被检组织的形态。如图所示为海洋生态自动监测浮标，可用于监测水质和气象等参数。一列水波沿海面传播，在波的传播方向上相距4.5m的两处分别有甲、乙两浮标，两浮标随波上下运动。（二）基础梳理一、波的形成（一）波源：介质中最部分。（二）波的产生缘由1、离波源近的质点离波源远的质点2、离波源远的质点离波源近的质点的质点形式3、各质点的起振方式均与波源的起振方式（三）波的传播特点①机械波传播的只是振动的和，参与简谐波的质点只在各自的平衡位置四周做简谐运动，并不随波.②波传到任意一点，该点的起振方向都和的起振方向相同.③介质中每个质点都做振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和的振动频率和周期相同.（四）质点振动方向与波的传播方向的关系：带动法、微平移法、同侧法答案：（一）波源：介质中最先振动起来的部分。（二）波的产生缘由1、离波源近的质点带动离波源远的质点2、离波源远的质点仿照离波源近的质点的质点形式3、各质点的起振方式均与波源的起振方式相同（三）波的传播特点①机械波传播的只是振动的形式和能量，参与简谐波的质点只在各自的平衡位置四周做简谐运动，并不随波迁移.②波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同.③介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同.【概念连接】机械振动、简谐运动、固有振动、阻尼振动、受迫振动、波源、介质、机械波【拓展补充】波源可阻尼振动，也可以受迫振动【即学即练】1、推断题：（1）在机械波中各质点不随波的传播而迁移。()（2）机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同。()答案：(1)在机械波中各质点不随波的传播而迁移。(√)(2)机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同。(√)2．一个小石子投向安静的湖面中心，会激起一圈圈波纹向外传播，假如此时水面上有一片树叶，下列对树叶运动状况的叙述正确的是()A．树叶渐渐向湖心运动B．树叶渐渐向湖岸漂去C．在原处上下振动D．沿着波纹做圆周运动答案：C解析：由于波在传播过程中，只传递振动能量和波源所发出的信息，而各质点不随波迁移，只在各自的位置四周做振动，故选C.【微点拨】同学们可以下去动手试一下二、横波和纵波1、横波中，质点的振动方向与波的传播方向。2、纵波中，质点的振动方向与波的传播方向在。3、上下抖动绳子消灭的机械波为________波；左右抖动弹簧消灭的机械为________波．(填“纵”或“横”)答案：1、相互垂直2、同一条直线上3、横纵【概念连接】机械波、横波、纵波【拓展补充】纯粹的横波，只能在固体中形成。【即学即练】1、推断正误：在水平方向传播的波为横波。()答案：在水平方向传播的波为横波。(×)2.关于横波和纵波,下列说法正确的是()A.对于纵波,质点的运动方向和波的传播方向有时相同,有时相反B.对于纵波,质点的振动方向与波的传播方向肯定相同C.形成纵波的质点随波一起迁移D.波源上下振动形成的波是横波答案：A解析：横波中质点的振动方向与波的传播方向相互垂直,纵波中质点的运动方向与波的传播方向在同一条直线上,有时相同,有时相反,故选项A正确,B、D错误;无论是横波还是纵波,质点都是在平衡位置四周做往复运动,不会随波迁移,故选项C错误。3、（多选）把一根长而软的螺旋弹簧竖直提起来,手有规律地上下振动,则()A.在弹簧上形成一列机械波B.在弹簧上形成波峰和波谷C.弹簧上的质点自上而下振动D.弹簧上的机械波自上而下传播答案：AD解析：手有规律地上下振动时弹簧上各质点也上下振动,形成纵波,向下传播,故A、D均正确,B、C错误。【微点拨】形成横波靠的是介质间的拉力作用。三、机械波机械波的形成条件①有发生气械振动的.②有传播，如空气、水等.答案：机械波的形成条件①有发生气械振动的波源.②有传播介质，如空气、水等.【概念连接】波源、介质、横波、纵波【拓展补充】机械波是传递能量的一种方式【即学即练】关于振动和波的关系,下列说法正确的是()A.假如波源停止振动,在介质中传播的波也马上停止B.发声体在振动时,肯定会产生声波C.波动的过程是介质质点由近及远的传播过程D.波动的过程是质点的振动形式及能量由近及远的传播过程答案：D解析：波源停止振动,介质中的质点仍旧在振动,所以波仍连续传播,不会马上停止,选项A错误;产生气械波的条件之一是必需有介质,选项B错误;在振动过程中质点不随波的传播而迁移,只是向外传递信息和能量,选项C错误,选项D正确。（三）预习作业1．在敲响古刹里的大钟时,有的同学发觉,停止对大钟撞击后,大钟仍“余音未绝”,其缘由是()A.大钟的回声B.大钟在连续振动C.人的听觉发生了“暂留”D.大钟虽停止振动,但空气仍在振动答案：B解析：停止对大钟撞击后,大钟的振动不会马上消逝,由于振动能量不会凭空消逝,由于阻尼作用,一段时间后,振动才渐渐消逝。故B正确。2．（多选）下列关于横波、纵波的说法正确的是()A.横波中凸起的最高处叫波峰,凹下的最低处叫波谷B.质点振动方向和波的传播方向在同始终线上的波叫纵波C.横波和纵波传播的都只是振动这种运动形式D.沿横向传播的波叫横波,沿纵向传播的波叫纵波答案：ABC解析：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波为横波,质点的振动方向与波的传播方向在同始终线上的波为纵波;横波具有波峰和波谷,两种波传播的都是运动形式,A、B、C正确。003探究提升环节一波的形成思考：1．（多选）关于振动和波的关系，下列说法中正确的是（）．A．振动是波形成的缘由，波是振动的传播形式B．振动是单个质点呈现的运动现象，波是很多质点联合起来呈现的运动现象C．波的传播速度就是质点振动的速度D．波源停止振动时，波马上停止传播【答案】A、B2．如图甲为波源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．请在图丙中画出t=5s时质点的振动状态．【答案】见解析【解析】质点的振动状态如图所示．环节二横波和纵波问题探究1：（多选）下列关于横波与纵波的说法中,正确的是()A.声波肯定是纵波B.水波肯定是横波C.地震波既有横波,也有纵波D.纵波既可以在固体中传播,也可以在液体、气体中传播答案：CD解析：空气中的声波是纵波,而固体中的声波可能既有纵波,也有横波,故A错;水波既不是横波,也不是纵波,它的运动形式比较简单,故B错;地震波既有横波,也有纵波,故发生地震时,地面既有上下振动,也有左右运动,C正确;纵波可以在固体、液体、气体中传播,D正确。环节三机械波问题探究2：（多选）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外形。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B.质点D和F的速度方向相同C.质点A和C的速度方向相同D.从今时算起,质点B比C先回到平衡位置答案：AD解析：波源振动时,绳上各质点通过相互间的作用力跟着做受迫振动,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,D、F两点速度方向相反,选项B错误;同理,此时质点A正向下运动,质点C正向上运动,两者速度方向也相反,选项C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D正确。问题探究3：（多选）如图所示为一列横波在某时刻的波形图,a、b、c、d为介质中的四个质点,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。四个质点的加速度大小分别为aa、ab、ac、ad,速度大小分别为va、vb、vc、vd,则()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：质点所受回复力的大小与位移的大小成正比,因而加速度的大小与位移的大小成正比,所以这四个质点的加速度大小关系为aa=ad>ab>ac,A正确,B错误;质点越靠近平衡位置速度越大,位移越大则速度越小,四个质点的速度大小关系为va=vd<vb<vc,C错误,D正确。004体系构建波源、介质---机械波---横波、纵波005记忆清单一、波的形成★学习聚焦：波的形成：带动波的传播：波形整体平移二、横波和纵波★学习聚焦：形成横波靠拉力，形成纵波靠挤压作用。三、机械波★学习聚焦：波是传递能量的一种方式。00601强化训练1．下列关于纵波的说法中,正确的是()A.在纵波中,波的传播方向就是波中质点的移动方向B.纵波中质点的振动方向肯定与波的传播方向在同一条直线上C.纵波中质点的振动方向肯定与波的传播方向垂直D.纵波也有波峰和波谷答案：B解析：纵波中质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上,纵波有疏部和密部,故选项B正确。2．沿绳传播的一列机械波，当波源突然停止振动时（）．A．绳上各质点同时停止振动，横波马上消逝B．绳上各质点同时停止振动，纵波马上消逝C．离波源较近的各质点先停止振动，较远的各质点稍后停止振动D．离波源较远的各质点先停止振动，较近的各质点稍后停止振动【答案】C【解析】波的形成需要波源和介质，当波源突然停止振动时，先是离波源较近的质点停止振动，较远的质点仍在振动，但一会儿也会停止振动．C项正确．3.某地区地震波中的横波和纵波的传播速率分别约为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,震源在地震仪下方,观看到两振子相差5s开头振动,则()A.P先开头振动,震源距地震仪约36kmB.P先开头振动,震源距地震仪约25kmC.H先开头振动,震源距地震仪约36kmD.H先开头振动,震源距地震仪约25km答案：A解析：横波速度小于纵波速度,所以P先开头振动。可得x=36km,则A正确,B、C、D错误。4.下列关于波的现象的说法中正确的是()A.只要有机械波产生,肯定可以找到产生气械波的波源B.把小石头扔到安静的湖水里,水面上便会激起水波,水波将促使水面上的漂移物向远方运动C.某空间找不到机械波,则在这一空间肯定没有波源D.横波与纵波,其质点的振动方向不同,因此,横波和纵波不行能沿同一方向传播答案：A解析：有机械波存在就肯定有波源和介质,所以A项正确;若只有波源而无介质,也不能产生气械波,所以C项错误;丢石块可以使漂移物远去,但这不是激起的水波所产生的效果,假如仅靠水波,漂移物只可能在原位置四周上下振动,所以B项错误;横波和纵波可沿同一方向传播,所以D项错误。5.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、纵波中质点的振动方向与波的传播方向的关系不同,因此横波、纵波不行能沿同一方向传播C.横波、纵波在同一介质中的传播速度肯定相等D.在固体中传播的波肯定是横波答案：A解析：同一波源产生的波中可同时具有横波、纵波,如地震波。虽然这两种波中质点的振动方向与波传播方向的关系不同,但并不阻碍两者沿同一方向传播。在同一介质中,横波和纵波传播速度一般不同,如地震波中纵波比横波传播得快。在固体中传播的波可能是横波,也可能是纵波,故选A。6.（多选）关于机械波的以下说法中,正确的是()A.波动发生需要两个条件:波源和介质B.波动过程是介质质点由近及远移动的过程C.波动过程是能量由近及远传递的过程D.波源与介质质点的振动都是自由振动答案：AC解析：波源(即振源)振动时,依靠介质中质点间的相互作用力带动四周各质点振动起来,形成机械波。组成介质的各质点只在平衡位置四周振动,并不随波迁移,仅把振源的振动形式和能量传播开来。介质质点之间的相互作用力带动相邻的质点振动,是受迫振动,故介质质点的振动不是自由振动。故选A、C。7．（多选）如图所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图，此时刻质点，的运动方向向下，则（）．A．该波向左传播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的加速度相同【答案】A、C、D【解析】由“带动”法可知，已知F向下振动，其相邻的前边的质点肯定在下边，即可知波的传播方向向左．因此质点D、E的运动方向也向下，而质点A、B、H的运动方向向上．故A选项正确．B选项错误．质点F、H相对各自平衡位置的位移相同，由机械振动的运动学特征a=－kx／m，可知两质点的加速度相同．D选项正确．质点C直接从最大位移处回到平衡位置，即tC=T／4；而质点B要先运动到最大位移处，再回到平衡位置，故tB＞T／4=tC．C选项正确．8.（多选）如图是沿水平方向的介质中的部分质点,每相邻两质点间的距离相等,其中O为波源,设波源的振动周期为T,自波源通过平衡位置竖直向下振动开头计时,经过T/4,质点1开头振动,则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法正确的是()A.介质中全部的质点的起振方向都竖直向下,且图中质点9起振最晚B.图中所