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3.1波的形成 导学案
理解波传播过程中质点之间的相互作用及其对波传播的影响；
2. 区分横波和纵波的特征及其传播方式；
3. 理解波是振动和能量的传播形式，掌握横波和纵波的基本特征；
4. 理解波传播过程中质点不随波迁移的现象。
1. 理解质点不随波迁移的本质；
2. 区分横波与纵波的振动与传播方向关系；
3. 理解波传播的是振动形式、能量和信息。)。
【知识回顾】
（一）初中知识回顾
1.振动：物体在平衡位置附近的往复运动。
2.力的作用：物体间通过弹力相互作用，如弹簧弹力F = kx
（二）高中已学知识
1.机械振动：物体或物体的一部分在平衡位置附近的往复运动。
2.简谐运动：位移随时间按正弦规律变化的振动，如弹簧振子。
【自主预习】
（一）波的形成
1.1波： 的传播称为波动，简称波。
2．波的形成(以绳波为例)
(1)一条绳子可以分成一个个小段，这些小段可以看作一个个 的质点，这些质点之间存在着 的作用。
(2)当手握绳端上下振动时，绳端 相邻的质点，使它也上下振动。这个质点又带动更远一些的质点…绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点 一些开始振动，绳端这种 就沿绳子传了出去，整体上形成了凹凸相同的波形。
（二）机械波
1.介质
(1)定义：波借以传播的物质。
(2)特点：组成介质的质点之间有 ，一个质点的振动会引起 的振动。
2．机械波
机械振动在 中传播，形成了机械波。
3．机械波的特点
(1)介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，它传播的只是 这种运动形式。
(2)波是传递 的一种方式。
(3)波可以传递 。
（三）横波和纵波
1.横波：
(1)特征：质点的振动方向与波的传播方向垂直
(2)波形特点：凹凸相间的波纹
(3)波峰与波谷： 叫做波峰； 叫波谷
2.纵波
(1)特征：质点的振动方向与波的传播方向 。
(2)波形特点：质点分布较稀的部分叫 ，质点分布较密的部分叫 。
一、波的形成及特点
【案例引入】
如图所示，手拿绳的一端，上下振动一次，使绳上形成一个凸起状态，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动。如果在绳子上某处做一红色标记，观察这一红色标记的运动。
(1)红色标记有没有随波迁移？红色标记是怎样运动的？
(2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？
【思考与讨论】
1．绳上各质点开始振动的方向(起振方向)与振源起振的方向有什么关系？
2．振源振动停止后，波还能继续传播吗？
【例题分析】
【例1】沿绳传播的一列横波，当波源突然停止振动时(设绳无限长，且波传播过程无能量损失)( )
A．绳上各质点同时停止振动，波同时消失
B．离波源较近的质点先停止振动，直到所有质点全部停止振动
C．离波源较远的质点先停止振动，直到所有质点全部停止振动
D．前一质点的振动带动相邻后一质点振动，这种振动将由近及远向前传播，不会停止
二、机械波
【判断辨析】
(1)物体做机械振动，一定产生机械波。( )
(2)机械波的传播方向就是介质中质点的振动方向。( )
(3)除振源外，机械波中各质点都做受迫振动。( )
(4)机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递。( )
【例题分析】
【例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1-2所示的凹凸形状．对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点，下列说法正确的是( )
(
图
1-2
)A．它们的振幅相同
B．质点D和F的速度方向相同
C．从此时算起，质点B比C先回到平衡位置
D．从此时算起，质点E比F先到达波峰
三、横波与纵波
【思考与讨论】
如图所示：
(1)图甲是绳波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？
(2)图乙是推拉弹簧产生的波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？
【例题分析】
【例3】(多选)关于横波和纵波，下列说法正确的是( )
A．对于纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反
B．对于横波，质点的运动方向与波的传播方向一定垂直
C．形成纵波的质点随波一起迁移
D．空气介质只能传播纵波
四、【“带动法”判断质点的振动方向】
【思考与讨论】
绳波在某时刻的形状如图所示，若O是波源，则此刻A点向什么方向运动？若O′是波源，则此刻A点向什么方向运动？
拓展延伸：某时刻一列波的形状如图所示。
分析此刻质点a正在向上运动试判断此刻质点b的运动方向
【例题分析】
【例4】如图1-3所示为一简谐横波在某一时刻的波形图，此时质点A正向上运动，如图中箭头所示．由此可断定此横波( )
A．向右传播，且此时质点B正向上运动
B．向右传播，且此时质点C正向下运动
C．向左传播，且此时质点D正向上运动
D．向左传播，且此时质点E正向下运动
五、【课堂小结】
（一）核心知识点
一、波的形成
1.波动过程中各质点的运动特点
波动过程中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同，其运动特点为：
(1)先振动的质点带动后振动的质点——“带动”
(2)后振动的质点重复前面质点的振动——“重复”
(3)后振动的质点的振动状态滞后于先振动的质点的振动状态—“滞后”
二、机械波
1．机械波的特点
(1)机械波的传播离不开介质，没有介质就无法形成机械波。
(2)介质中各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同。
(3)离波源越远，质点振动越滞后，但每一个质点的起振方向与波源起振方向相同。
(4)机械波向前传播的是振动这种运动形式，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。
2．几种常见的波
(1)绳波是横波；
(2)空气中产生的声波是纵波；
(3)地震波中既有横波，又有纵波；
(4)水波既不是横波，也不是纵波，是一种比较复杂的机械波。
3．振动和波动的联系
(1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动。
(2)波动中各质点振动的性质、频率和振幅与波源相同。
三、横波与纵波
横波和纵波的对比
名称 项目 横波 纵波
概念 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向相互垂直 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向在同一条直线上
介质 只能在固体介质中传播 在固体、液体和气体介质中均能传播
特征 在波动中交替、间隔出现波峰和波谷 在波动中交替、间隔出现密部和
总结：(1)原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点。
(2)方法：在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P′，P′为先振动的质点，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动，如图所示。
一、波的形成、机械波
1．(多选)关于振动和波的关系，下列说法正确的是( )
A．如果波源停止振动，在介质中传播的波不会立即停止传播
B．发声体在振动时，一定会产生声波
C．波动的过程是介质中的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
2．关于机械波的形成，下列说法正确的是( )
A．有机械振动必有机械波
B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步
C．参与振动的质点各自的频率不同
D．机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递
3．下列关于波的应用中正确的是( )
A．要使放在河中的纸船逐渐靠近河岸，可向比纸船更远处投掷石子形成水波
B．两个在水中潜泳并且靠得较近的运动员能听到对方发出的声音是声波在液体中传播的应用
C．光缆利用机械波传递信息
D．宇航员在宇宙飞船里，击打船壁只能引起机械振动，不能形成声波
4．(多选)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，从而形成机械波，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，因此除质点1外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，振动周期都相同
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
二、横波和纵波
5．关于横波和纵波，下列说法正确的是( )
A．对于横波，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．波沿水平方向传播，质点在竖直方向上下振动，这类波是横波
D．形成纵波的质点，随波一起迁移
6．2021年8月14日上午，某地发生7.3级大地震。地震波既有纵波也有横波，若该地区地震时纵波的传播速度大于横波的传播速度，则震源正上方的房屋( )
A．同时上下振动和左右摇动
B．先左右摇动后上下振动
C．先上下振动后左右摇动
D．只上下振动
三、“带动法”判断质点的振动方向
7.一列横波沿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
8．图甲中有一条均匀的绳，0、1、2、3、4…是绳上一系列等间距的点。现有一列简谐横波沿此绳传播。某时刻，绳上9、10、11、12四点的位置和运动方向如图乙所示(其他点的运动情况未画出)，其中点12的位移为零，向上运动，点9的位移达到最大值。试在图丙中画出再经过周期时波的形状。( )
课后反思
1.波传播过程中，质点是否随波迁移？举例说明。
2.如何用“带动法”判断质点的振动方向？请结合图形说明。
3.横波和纵波在生活中的应用有哪些？请列举两个例子。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）/ 让教学更有效 精品课堂 | 物理学科
3.1波的形成 导学案
理解波传播过程中质点之间的相互作用及其对波传播的影响；
2. 区分横波和纵波的特征及其传播方式；
3. 理解波是振动和能量的传播形式，掌握横波和纵波的基本特征；
4. 理解波传播过程中质点不随波迁移的现象。
1. 理解质点不随波迁移的本质；
2. 区分横波与纵波的振动与传播方向关系；
3. 理解波传播的是振动形式、能量和信息。
【知识回顾】
（一）初中知识回顾
1.振动：物体在平衡位置附近的往复运动。
2.力的作用：物体间通过弹力相互作用，如弹簧弹力F = kx
（二）高中已学知识
1.机械振动：物体或物体的一部分在平衡位置附近的往复运动。
2.简谐运动：位移随时间按正弦规律变化的振动，如弹簧振子。
【自主预习】
（一）波的形成
1.1波：振动的传播称为波动，简称波。
2．波的形成(以绳波为例)
(1)一条绳子可以分成一个个小段，这些小段可以看作一个个相连的质点，这些质点之间存在着弹性力的作用。
(2)当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻的质点，使它也上下振动。这个质点又带动更远一些的质点…绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动，绳端这种上下振动的状态就沿绳子传了出去，整体上形成了凹凸相同的波形。
（二）机械波
1.介质
(1)定义：波借以传播的物质。
(2)特点：组成介质的质点之间有相互作用，一个质点的振动会引起相邻质点的振动。
2．机械波
机械振动在介质中传播，形成了机械波。
3．机械波的特点
(1)介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，它传播的只是振动这种运动形式。
(2)波是传递能量的一种方式。
(3)波可以传递信息。
（三）横波和纵波
1.横波：
(1)特征：质点的振动方向与波的传播方向垂直
(2)波形特点：凹凸相间的波纹
(3)波峰与波谷：凸起部分的最高点叫做波峰；凹下部分的最低点叫波谷
2.纵波
(1)特征：质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上。
(2)波形特点：质点分布较稀的部分叫，质点分布较密的部分叫密部。
一、波的形成及特点
【案例引入】
如图所示，手拿绳的一端，上下振动一次，使绳上形成一个凸起状态，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动。如果在绳子上某处做一红色标记，观察这一红色标记的运动。
(1)红色标记有没有随波迁移？红色标记是怎样运动的？
(2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？
答案：(1)没有，红色标记只在竖直方向上下振动
(2)不会，当手停止抖动后，波仍向右传播
【思考与讨论】
1．绳上各质点开始振动的方向(起振方向)与振源起振的方向有什么关系？
答案：绳上各点的起振方向与振源起振方向相同。
2．振源振动停止后，波还能继续传播吗？
答案：能够继续传播
【例题分析】
【例1】沿绳传播的一列横波，当波源突然停止振动时(设绳无限长，且波传播过程无能量损失)( )
A．绳上各质点同时停止振动，波同时消失
B．离波源较近的质点先停止振动，直到所有质点全部停止振动
C．离波源较远的质点先停止振动，直到所有质点全部停止振动
D．前一质点的振动带动相邻后一质点振动，这种振动将由近及远向前传播，不会停止
答案：D
二、机械波
【判断辨析】
(1)物体做机械振动，一定产生机械波。(×)
(2)机械波的传播方向就是介质中质点的振动方向。(×)
(3)除振源外，机械波中各质点都做受迫振动。(√)
(4)机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递。(×)
【例题分析】
【例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1-2所示的凹凸形状．对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点，下列说法正确的是( )
(
图
1-2
)A．它们的振幅相同
B．质点D和F的速度方向相同
C．从此时算起，质点B比C先回到平衡位置
D．从此时算起，质点E比F先到达波峰
答案：ACD
三、横波与纵波
【思考与讨论】
如图所示：
(1)图甲是绳波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？
(2)图乙是推拉弹簧产生的波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？
答案 (1)相互垂直 (2)在同一条直线上
【例题分析】
【例3】(多选)关于横波和纵波，下列说法正确的是( )
A．对于纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反
B．对于横波，质点的运动方向与波的传播方向一定垂直
C．形成纵波的质点随波一起迁移
D．空气介质只能传播纵波
答案：ABD
四、【“带动法”判断质点的振动方向】
【思考与讨论】
绳波在某时刻的形状如图所示，若O是波源，则此刻A点向什么方向运动？若O′是波源，则此刻A点向什么方向运动？
答案若O点为波源，A点左侧的质点将带动A向上振动；若O′是波源，A点右侧的质点将带动A点向下振动。
拓展延伸：
某时刻一列波的形状如图所示。
此刻质点a正在向上运动试判断此刻质点b的运动方向
答案由于此刻质点a在前一个质点的带动下正在向上运动。可知波源在质点a的左侧，因此该列波由左向右传播，质点b在左侧质点的带动下将向下运动。
【例题分析】
【例4】如图1-3所示为一简谐横波在某一时刻的波形图，此时质点A正向上运动，如图中箭头所示．由此可断定此横波( )
A．向右传播，且此时质点B正向上运动
B．向右传播，且此时质点C正向下运动
C．向左传播，且此时质点D正向上运动
D．向左传播，且此时质点E正向下运动
答案：C
五、【课堂小结】
（一）核心知识点
一、波的形成
1.波动过程中各质点的运动特点
波动过程中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同，其运动特点为：
(1)先振动的质点带动后振动的质点——“带动”
(2)后振动的质点重复前面质点的振动——“重复”
(3)后振动的质点的振动状态滞后于先振动的质点的振动状态—“滞后”
二、机械波
1．机械波的特点
(1)机械波的传播离不开介质，没有介质就无法形成机械波。
(2)介质中各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同。
(3)离波源越远，质点振动越滞后，但每一个质点的起振方向与波源起振方向相同。
(4)机械波向前传播的是振动这种运动形式，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。
2．几种常见的波
(1)绳波是横波；
(2)空气中产生的声波是纵波；
(3)地震波中既有横波，又有纵波；
(4)水波既不是横波，也不是纵波，是一种比较复杂的机械波。
3．振动和波动的联系
(1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动。
(2)波动中各质点振动的性质、频率和振幅与波源相同。
三、横波与纵波
横波和纵波的对比
名称 项目 横波 纵波
概念 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向相互垂直 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向在同一条直线上
介质 只能在固体介质中传播 在固体、液体和气体介质中均能传播
特征 在波动中交替、间隔出现波峰和波谷 在波动中交替、间隔出现密部和
总结：
(1)原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点。
(2)方法：在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P′，P′为先振动的质点，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动，如图所示。
一、波的形成、机械波
1．(多选)关于振动和波的关系，下列说法正确的是()
A．如果波源停止振动，在介质中传播的波不会立即停止传播
B．发声体在振动时，一定会产生声波
C．波动的过程是介质中的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 AD
解析波源停止振动，介质中的质点仍然在振动，所以波仍继续传播，选项A正确；产生机械波的条件之一是必须有介质，选项B错误；在振动过程中介质中的质点不随波的传播而迁移，只是向外传播振动形式和能量，选项C错误，D正确。
2．关于机械波的形成，下列说法正确的是()
A．有机械振动必有机械波
B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步
C．参与振动的质点各自的频率不同
D．机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递
答案B
解析根据机械波产生与传播的条件，可知有机械振动及传播介质，才能形成机械波，故A错误；同一列波中，任何一个振动的质点都是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步，但振动频率相同，故B正确，C错误；形成机械波的各振动质点只在平衡位置附近做往复运动，并没有随波迁移，离波源远的质点振动的能量是通过各质点的传递获得的，故D错误。
3．下列关于波的应用中正确的是()
A．要使放在河中的纸船逐渐靠近河岸，可向比纸船更远处投掷石子形成水波
B．两个在水中潜泳并且靠得较近的运动员能听到对方发出的声音是声波在液体中传播的应用
C．光缆利用机械波传递信息
D．宇航员在宇宙飞船里，击打船壁只能引起机械振动，不能形成声波
答案B
解析机械波在介质中传播的过程中，质点只是在各自的平衡位置附近振动，介质本身并不随波迁移，故A错误；声波能在液体中传播，B正确；光缆是利用光波传递信息的，故C错误；机械振动可以在船壁中传播，能形成声波，故D错误。
4．(多选)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，从而形成机械波，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，因此除质点1外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，振动周期都相同
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
答案AC
解析每个质点开始振动后，只在竖直方向做简谐运动，水平方向上不随波迁移，波的传播过程也是能量的传递过程，除质点1外每个质点均做受迫振动，合外力不为零，故每个质点的机械能并不守恒，故A、C正确，B、D错误。
二、横波和纵波
5．关于横波和纵波，下列说法正确的是()
A．对于横波，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．波沿水平方向传播，质点在竖直方向上下振动，这类波是横波
D．形成纵波的质点，随波一起迁移
答案C
解析横波质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，纵波质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上，方向有时相同，有时相反，故A、B错误，C正确；介质中的质点均在平衡位置附近做往复运动，不会随波迁移，故D错误。
6．2021年8月14日上午，某地发生7.3级大地震。地震波既有纵波也有横波，若该地区地震时纵波的传播速度大于横波的传播速度，则震源正上方的房屋()
A．同时上下振动和左右摇动
B．先左右摇动后上下振动
C．先上下振动后左右摇动
D．只上下振动
答案C
解析纵波振动方向与传播方向一致，横波振动方向与波的传播方向相互垂直，由于纵波传播得快，地震发生时纵波先到达震源正上方，震源正上方房屋先上下振动后左右摇动。故选C。
三、“带动法”判断质点的振动方向
7.一列横波沿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
答案 D
解析由“带动法”知该时刻质点a正向上运动，质点b正向下运动，A、B错误；该时刻质点a、b速度大小相等，但方向相反，C错误；质点a、b的振动周期都等于波源的振动周期，因此质点a、b的振动周期相同，D正确。
8．图甲中有一条均匀的绳，0、1、2、3、4…是绳上一系列等间距的点。现有一列简谐横波沿此绳传播。某时刻，绳上9、10、11、12四点的位置和运动方向如图乙所示(其他点的运动情况未画出)，其中点12的位移为零，向上运动，点9的位移达到最大值。试在图丙中画出再经过周期时波的形状。
答案 图见解析
解析 由图乙中表示的波的形状和点9、10、11、12四个点的运动方向，可以判断出在均匀绳上传播的简谐横波是向右传播的。由于介质中质点都在各自的平衡位置附近往复运动，所以再经过周期时，点9在平衡位置，而点12到达负的最大位移处。由此可得出点9到点12间的波形。由这段波形也就知道了这一时刻整条绳上的波形。如图丙所示。
课后反思
1.波传播过程中，质点是否随波迁移？举例说明。
2.如何用“带动法”判断质点的振动方向？请结合图形说明。
3.横波和纵波在生活中的应用有哪些？请列举两个例子。
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