3-1波的形成(人教版2019选择性必修第一册)(原卷版).docx

第三章 机械波
第1节 波的形成
重点+难点
核心素养解读
1．知道机械波、横波与纵波、波峰与波谷、密部与疏部等概念。
2．理解机械波的形成条件及传播特点。
3．知道机械波在传播振动形式的同时也传播能量和信息。
1.物理观念：知道波动是介质中的质点间的相互作用．
2.科学探究：通过观察和分析，认识波是振动的传播．
3. 科学态度与责任：能利用波的相关知识解释日常生活中的相关现象．

知识点一　波的形成
1．波的形成
观察绳波的产生和传播：

设想把一条绳子分成一个个小段，这些小段可以看作一个个相连的 ，这些质点之间存在着弹性力的作用，当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻质点使它也 ，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。这样依次带动下去，绳端这种上下振动的状态就沿绳子传出去了，整体上形成凹凸相间的波形。
2．波的定义：振动的 称为波动，简称波。
知识点二　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相互 的波。
(2)波峰：凸起的 。
(3)波谷：凹下的 。
(4)实物波形如图甲所示。

甲
2．纵波
(1)定义：质点的振动方向与波的传播方向在 的波。
(2)密部：质点分布 的位置。
(3)疏部：质点分布 的位置。
(4)实物波形如图乙所示。

乙
知识点三　机械波
1．介质
(1)定义：绳、弹簧、水、空气等是 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 质点的振动。
2．形成
机械振动在 中传播，形成机械波。
3．传递的三个特点
(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 。
易错易混点一 机械波的形成和传播
易错易混点1.1对机械波的形成和传播的本质认识不清。
例1．如图所示为沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点间距离相等，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时开始计时，经过质点1开始振动，则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法中不正确的是(B)

A．介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，但图中质点9起振最晚
B．图中所有质点的起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的
C．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间总是比质点7通过相同位置时落后
D．只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，但如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动
易错易混点1.1剖析
1．机械波的形成

2．波动过程中各质点的运动规律
(1) 先振动的质点带动后振动的质点．
(2) 后振动的质点重复前面质点的振动．
(3) 后振动的质点的振动状态落后于先振动的质点．
概括起来就是“带动、重复、落后”．
易错易混点二 横波和纵波
易错易混点2.1对横波和纵波认识不清
例2．(多选)关于横波和纵波，下列说法正确的是(　　)
A．质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波
B．质点的振动方向与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
易错易混点2.1剖析

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、间隔出现密部和疏部
在现实生活中，绳波为横波，声波为纵波；有些机械波既有横波，又有纵波．例如：地震波既有横波成分，又有纵波成分．
易错易混点三 质点振动方向的判定
易错易混点3.1对质点振动方向的判定方法认识不清
例3. 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
易错易混点3.1剖析
“带动法”判定质点的振动方向：
(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．

针对训练
1．（2022·江西宜春·高二期末）关于机械振动及机械波说法正确的是（　　）
A．机械振动的物体在振动过程经过平衡位置时合力为零
B．有机械振动就一定有机械波
C．机械波在传播过程中，介质中的质点随波移动
D．机械波传播的是“机械振动”这种振动形式，同时也将波源的能量传递出去
2．（2022·陕西·宝鸡市金台区教育体育局教研室高二期中）关于振动和波的关系，下列说法中正确的是（　　）
A．波的传播速度即为波源的振动速度
B．物体做机械振动，一定会产生机械波
C．介质中振动的质点会随波的传播发生迁移
D．波的频率与介质种类和性质无关
3．（2022·全国·高二课时练习）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，由波的形成及图示可知，下列说法中正确的是（　　）

A．每个质点均在其平衡位置附近自由振动
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
4．（2022·全国·高二课时练习）如图所示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＝时质点6的速度方向向下
C．t＝ 时质点10的运动方向向上
D．t＝T时质点16开始运动
5．（2022·河南·洛阳市孟津区第一高级中学高三阶段练习）位于坐标原点处的波源在时开始沿y轴正方向振动，如图所示为时沿波传播方向上的波形图，0~4.2 s内，处的质点通过的路程是（　　）

A．0.9 m B．1 m C．1.4 m D．1.5 m
6．（多选）（2022·全国·高三专题练习）下列说法正确的是（　　）
A．机械波可在真空中传播
B．当一列声波从空气中传入水中时，频率不变
C．当机械波从一端传播到另一端时，途中的质点不会沿着波的传播方向迁移
D．机械波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度
7．（多选）（2022·北京市十一学校高一期末）关于机械振动和机械波，下列说法正确的是（　　）
A．有机械振动必有机械波
B．在空气中传播的声音是纵波
C．在机械波的传播中质点并不随波迁移
D．质点的振动方向与波的传播方向总在同一直线上
8．（多选）（2022·重庆·高三阶段练习）地壳深处的岩层活动产生强烈震动而引发地震。地震波的纵波传播速度较快，约为6km/s；横波传播速度较慢，约为4km/s。2022年3月26日在青海某无人区发生6.0级地震，震源深度10 km。地震发生后距震源163 km的嘉峪关市震感强烈。则以下说法正确的是（　　）
A．震源的正上方，地震波的纵波会引起地面物体上下跳动，横波会引起地面上物体水平晃动
B．地震波的横波在介质中传播时，介质中的质点会沿波的传播方向运动，从而导致房屋倒塌
C．嘉峪关市的防震减灾机构有约13.6秒的时间提前预警更具破坏性的横波何时到达
D．建筑物的固有周期与地震波的振动周期越接近，建筑物受到的损伤就越小
9．（多选）（2022·全国·高一课时练习）一振动片以50Hz的频率做简谐运动时，固定在振动片上的一根细杆同步周期性地触动水面上O点，发出的波在水面上向四周传播，假设该波为简谐横波，波速为20m/s，如图所示，在水面上的P、Q两点分别有一片可看作质点的小树叶，它们到水波中心的距离分别为OP=1.0m，OQ=0.8m，则下列说法正确的是（　　）

A．Q、P的起振方向相同
B．P的起振时刻比Q的晚半个周期
C．当Q在最高点时，P恰好到平衡位置
D．当P通过平衡位置时，Q也恰好通过平衡位置
10．（多选）（2022·全国·高一课时练习）下图是沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻质点间的距离相等，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始计时，经过T，质点1开始振动，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．介质中所有的质点的起振方向都竖直向下，且图中质点9起振最晚
B．图中所画出的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的
C．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8起振、通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质点7落后
D．只要图中所有的质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致
11．（2022·广东深圳·模拟预测）在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点间的距离均为0.1m，如图（a）所示。一列横波沿该直线向右传播，时到达质点1，质点1开始向下运动，振幅为0.2m，经过时间0.3s第一次出现如图（b）所示的波形．试写出质点1的振动方程。

12．（2022·全国·高三单元测试）如图所示，一列简谐横波由M向P方向传播，M、P、Q为波上的三个质点，若质点M是振源，当它由平衡位置开始向上振动时，经后第一次到达波峰。当波传到P时，质点M在波谷，再经过，质点Q第一次达到波谷。已知质点M与P之间的距离为，且，从质点M开始振动到质点Q第一次在波谷的过程中，质点M通过的路程是。求：
①质点P与Q平衡位置间的距离；
②这列简谐横波的振幅。

13．（2022·全国·高二课时练习）在一个无限大的薄平面弹性介质中建立如图所示的轴，现使点垂直介质平面（沿轴方向）做简谐运动，于是沿轴形成简谐波，轴上质点的平衡位置为，从点开始振动计时，经过振动传播到质点时的波形如图所示，求：

（1）点振动后传播到质点的时间；
（2）质点开始振动时，点已通过的路程；
（3）画出质点从开始计时的振动图象．
14．（2015·全国·高考真题）平衡位置位于原点O的波源发出简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点（均位于x轴正向），P与O的距离为35cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间，已知波源自t=0时由平衡位置开始向上振动，周期T=1s，振幅A=5cm．当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置，求：
（ⅰ）P、Q之间的距离；
（ⅱ）从t=0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过路程．
15．（2021·全国·高二课时练习）如图所示，一列水平向右传播的简谐横波，波速大小v=0.6m/s，质点P的平衡位置坐标x=0.96m。某时刻该波刚好传到距点O点0.24m的位置，从该时刻开始计时。
(1)经过多长时间，质点P第一次到达波峰？
(2)经过多长时间，质点P第二次到达波谷？当质点P第二次到达波谷时，质点P通过的路程及在该时刻的位移为多少？