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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: 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 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 正减速运动
B.向右传播，且此时质点 位移正增大
C.向左传播，且此时质点 加速度正减小
D.向左传播，且此时质点 势能正减小
例4.振源 带动细绳上各点上下做简谐运动， 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 轴的正方向，则 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 ，下列说法正确的是( )
A.若 质点为波源，则 质点开始振动时方向向下
B.若 质点为波源，则 质点已经振动了
C.若 质点为波源，则 质点已经振动了
D.若 质点为波源，则该时刻 质点动能最大
10.如图是某绳波形成过程的示意图，、、、为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向．质点在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动、、各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．时质点开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点开始运动．下列判断正确的是（ ）．
A. 质点开始振动时的运动方向向下
B. 时质点的加速度方向向下
C. 时质点的运动方向向下
D. 时质点开始运动
11.如图甲所示为波源的振动图像，图乙为均匀介质中一些均匀分布等间距的质点在时的振动状态，其中质点刚开始振动。请在图丙中画出时质点的振动状态。
12.如图甲所示，用手握住长绳的一端，时刻在手的带动下点开始上下振动，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4 km/s和9 km/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10 s开始振动，则（　　）
A．P先开始振动，震源距地震仪约72 km
B．P先开始振动，震源距地震仪约50 km
C．H先开始振动，震源距地震仪约72 km
D．H先开始振动，震源距地震仪约50 km
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，从而画出时候每个质点所处的位置。
【解答】
由题图甲知波源振动周期，根据波传播的规律知时，波源出现在波 峰，质点起振．如图所示．
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】因为时刻在手的带动下点开始上下振动，由图乙可知质点起振方向向上，所以质点开始振动的方向均向上，结合波的传播与质点振动情况可知波前质点振动方向向上，故AD错误，
由图乙可知在时间内质点振动了周期，所以波传播个波长，故B正确，C错误。
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：以质点为波源的机械波在绳上传到质点时的波形如图所示，下列说法正确的是
A. 绳波传播不需要介质 B. 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. 当点停止振动时，绳波立即消失
2. 手持较长软绳端点以周期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，且、的平衡位置间距为．时，位于最高点，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
C. 时，在平衡位置上方 D. 时，的速度方向竖直向上
1.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，波的传播方向沿方向，下列说法中正确的是
A. 此时刻，两点速度为零 B. 此时刻质点正沿方向运动
C. 此时刻质点、的加速度、速度都为零 D. 此时刻、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. 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0.1 s波形图如图虚线所示，若波传播的速度为10 m/s，则(　　)
A.这列波沿x轴正方向传播
B.这列波的周期为0.2 s
C.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0.2 s通过的路程为0.4 m
9.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，下列说法中正确的是(　　)
A.A、C、E、F、H具有相同的位移 B .B、I振幅相同
C .A、C位移相同，H、F位移方向相反 D.A、B振幅相同
例1关于横波和纵波，下列说法正确的是(　　)
A．对于横波和纵波，质点的振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一定相同
C．形成纵波的质点随波一起迁移
D．空气介质中只能传播纵波
例2如图所示是一列向右传播的横波，请标出这列波中a、b、c、d、…、h等质点这一时刻的速度方向．
3．以下对机械波的认识正确的是（　　）
A．形成机械波一定要有振源和介质
B．横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移
C．振源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全相同
D．机械波向右传播时，右方的质点比左方的质点早一些振动
2． 区分横波和纵波的依据是(　　)
A．是否沿水平方向传播
B．质点振动的方向和波传播的远近
C．质点振动的方向和波传播的方向是相互垂直还是在同一直线上
D．质点振动的快慢
9．下列关于机械波的说法，其中正确的是（　　）
A．波不但传递能量，而且可以传递信息
B．在一个周期内，介质中的质点所通过的路程等于振幅
C．在一个周期内，介质中的质点向前运动了一个波长的距离
D．某一频率的声波，从空气进入水中时，波长和频率均增大
10．振动和波的关系，下列几种说法中正确的是（　　）
A．一个机械振动的图象，能够反映多个质点的运动情况
B．物体做机械振动，一定产生机械波
C．波的传播速度等于振源的振动速度
D．波在介质中的传播，频率与介质性质无关，仅由振源决定
1．关于机械振动与机械波，下列说法不正确的是（　　）
A．机械波的频率等于振源的振动频率
B．机械波的传播速度与振源的振动速度相等
C．机械波在介质中传播的速度由介质本身决定
D．在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离

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