还剩15页未读，
继续阅读
粤教版 (2019)选择性必修 第一册第一节 机械波的产生和传播导学案
展开
这是一份粤教版 (2019)选择性必修 第一册第一节 机械波的产生和传播导学案，共18页。
认识机械波
1．定义：机械振动在媒介中的传播．
2．条件：波源和介质．
3．波源：产生机械波的振动源．
4．介质：传播机械振动的媒介．
机械波的传播
1．传播形式：从波源通过介质依次传播．波源带动相邻质点做受迫振动，该质点振动后会同样带动其相邻质点做受迫振动，直至机械波传播到能传播的地方．
2．传播特点：
(1)传播振动的运动形式．
(2)传播能量．
(3)介质的质点只在平衡位置做上下振动．
横波与纵波
1．机械波分类：横波和纵波．
2．横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，叫作横波．
3．纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，叫作纵波．纵波中有密部和疏部．
核心素养
小试身手
1．科学探测表明，月球表面无大气层，也没有水，更没有任何生命存在的痕迹．在月球上，两宇航员面对面讲话也无法听到，这是因为( B )
A．月球太冷，声音传播太慢
B．月球上没有空气，声音无法传播
C．宇航员不适应月球，声音太轻
D．月球上太嘈杂，声音听不清楚
解析：声波是机械波，传播需要介质，故B正确．
2．一列波由波源向周围传播开去，以下说法错误的是( A )
A．介质中各质点由近及远地传播开去
B．波源的振动形式由近及远地传播开去
C．介质中各质点振动的能量由近及远地传播开去
D．介质中各质点只是振动而没有迁移
解析：波在传播时，介质中的质点在其平衡位置附近做往复运动，它们并没有随波的传播发生迁移；波传播的是振动形式，而振动由能量引起，也即传播了能量．故A错误，B、C、D正确．
3．下列关于横波、纵波的说法正确的是( A )
A．横波具有波峰和波谷，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一直线上的波叫横波
C．沿横向传播的波叫横波，沿纵向传播的波叫纵波
D．沿横向传播的波叫纵波，沿纵向传播的波叫横波
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一直线上的波为纵波，B、C、D错误；横波具有波峰和波谷，凸起的最高处称为波峰，凹下的最低处称为波谷，A正确．
机械波的传播
知识归纳
1．机械波的形成．
2．波的特点．
(1)振幅：像绳波这种只在某个方向上传播的机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同．
(2)周期：各质点振动的周期均与波源的振动周期相同．
(3)步调：离波源越远，质点振动越滞后．
(4)各质点只在各自的平衡位置振动，并不随波迁移．
(5)机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也传递能量和信息．
【典例1】 细绳的一端在外力作用下从t＝0时刻开始做简谐运动，激发出一列简谐横波．在细绳上选取15个点，如下图所示，图甲为t＝0时刻各点所处的位置，图乙为t＝ eq \f(T,4) 时刻的波形图(T为波的周期).请在图丙中画出t＝ eq \f(3T,4) 时刻的波形图．
[核心点拨] (1)由前一个质点带动后一个质点确定波的传播方向．
(2)各质点只在平衡位置附近上下振动．
(3)确定再经过 eq \f(3,4) 周期时各质点的位置．
答案：
解析：机械波在传播过程中，介质的质点都在各自的平衡位置附近振动，振动时间依次滞后．从波形图上看出，t＝ eq \f(1,4) T时刻第4个质点才开始振动，则在t＝ eq \f(3,4) T时刻第10个质点刚开始振动，此时第4个质点已振动了 eq \f(T,2) 的时间回到平衡位置，第1个质点到达下方最大位移处．新的波形图如答案图所示．
波动过程中介质中各质点的振动规律
类题训练
1．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，下列说法正确的是( C )
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
解析：质点1带动质点2是利用绳子上质点间的弹力实现的，因此每个质点均做受迫振动，A错误；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，B错误；绳子上每一个质点的起振方向都相同，振动周期等于波源的振动周期，C正确；波的传播过程也是能量的传递过程，所受合力不为零，虽然每个质点均做等幅振动，但是每个质点的机械能并不守恒，D错误．故选C．
2．下列关于理想机械波的说法错误的是( B )
A．波中各质点的振动频率是相同的
B．质点开始振动时的速度方向与波源的传播方向相同
C．波由近及远地迁移，质点只在平衡位置附近振动
D．波源的能量随波动由近及远地传播
解析：波中各质点的振动频率等于波源的振动频率，所以波中各质点的振动频率是相同的，A正确，不符合题意；横波在传播的过程中，质点的振动方向与波的传播方向垂直，B错误，符合题意；波在传播的过程中，质点在平衡位置附近振动，通过振动的形式将波由近及远地迁移，C正确，不符合题意；波在传播振动的过程中，同时将能量由近及远地传播，D正确，不符合题意．
3．下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，质点振动周期为T，经过四分之一周期，质点5开始运动，此时质点1已发生的位移大小为x0.下列判断正确的是( D )
A．t＝ eq \f(T,4) 时，质点5的振动方向向下
B．t＝ eq \f(T,2) 时，质点7的加速度方向向上
C．t＝ eq \f(3T,4) 时，质点5运动的路程为3x0
D．t＝T时，质点9向下振动
解析：经过 eq \f(T,4) ，质点1从平衡位置运动到波峰，位移大小为x0，则振幅A＝x0，后一个质点重复前一个质点的振动，质点1开始振动时是从平衡位置开始向上振动，故质点5开始振动时也是由平衡位置开始向上振动，A错误；因为从质点1到质点7的距离是从质点1到质点5的距离的1.5 倍，所以波从质点1传到质点7所需的时间为 eq \f(3,8) T，故在t＝ eq \f(T,2) 时质点7已振动 eq \f(1,8) T，即质点7在从平衡位置向上的运动过程中，根据公式a＝－ eq \f(kx,m) 知此时质点7的加速度方向向下，B错误；在t＝ eq \f(3T,4) 时刻，质点5已振动 eq \f(T,2) ，故其通过的路程为2x0，C错误；波从质点1传播到质点9所需的时间为 eq \f(1,2) T，在t＝T时质点9已振动 eq \f(1,2) T，故此时质点9正通过平衡位置向下振动，D正确．
振动与波动的关系
知识归纳
【典例2】 (多选)关于振动和波的关系，下列说法正确的是( AB )
A．振动是波的成因，波是振动的传播
B．振动是单个质点呈现的运动现象，波是许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，波立即停止传播
解析：机械波的产生条件是有波源和介质．由于介质中的质点之间相互作用，一个质点的振动带动相邻质点的振动并由近及远传播而形成波，所以A、B正确．波的传播速度是波形由波源向外传播的速度，而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化，C错误．波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播；当波源停止振动时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会因波源停止振动而立即停止传播，D错误．
(1)有机械波，必有机械振动；有机械振动，不一定形成机械波．
(2)质点的振动速度是随时间改变的，而波在同种均匀介质中的传播速度是不变的．
类题训练
4．(多选)关于机械波和机械振动，下列说法正确的是( BD )
A．机械振动就是机械波，机械波就是机械振动
B．有机械波，则一定有机械振动
C．机械波就是质点在介质中的运动路径
D．在波传播方向上各个质点都有相同的振动频率和振幅
解析：机械振动在介质中传播，形成了机械波，A错误；波的形成有两个条件，一是要有波源，二是要有介质，所以，有机械波一定有机械振动，B正确；在波的形成和传播过程中，各质点不随波迁移，C错误；离波源较远的质点依靠前面质点的带动，所以各个质点振动的频率、振幅相同，D正确．
5．一学生看见平静的湖面上漂浮着一小块泡沫，想把它拾起来扔到垃圾桶里，于是向湖中投入一石块，在湖面上激起水波．关于泡沫的运动情况，下列说法正确的是( A )
A．泡沫不能被波浪推动，最多只能在湖面上做上下振动
B．投入的石块质量越大，波浪越容易将泡沫推至岸边
C．不知泡沫离波源的远近如何，无法确定泡沫的运动情况
D．因为“随波逐流”，波浪会将泡沫推至岸边
解析：波传播的是振动这种形式，各质点在各自平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移，B、C、D错误，A正确．
6．(2024·江苏南通高二统考)如图所示，一组学生在玩“人浪”游戏．学生手挽手排成一行，从左边第一位同学开始，周期性地“下蹲、起立”，呈现类似波浪的效果，则( B )
A．“人浪”是纵波
B．“人浪”传播的是“下蹲、起立”这种运动形式
C．当“人浪”向右传播时，学生随“人浪”向右移动
D．学生“下蹲、起立”的动作越频繁，“人浪”传播的速度一定越快
解析：振动方向与传播方向垂直，则“人浪”是横波，A错误；“人浪”只传播运动形式，学生不会“随波逐流”，B正确，C错误；“人浪”传播的速度与介质有关，与动作的频繁程度无关，D错误．
,,
课时评价作业
A级 基础巩固
1．(多选)机械波传播的是( BCD )
A．介质中的质点 B．质点的运动形式
C．能量 D．信息
解析：机械波是振动在介质中向外传播，质点不随波的传播而迁移，只是向外传播信息和能量及运动形式，B、C、D正确．
2．(2024·江苏常州高二校联考期中)王老师在课堂上演示绳上波的传播过程，他用手握住绳上的A点上下振动，某时刻波传播到B点，绳上波形如下图所示．下列说法正确的是( D )
A．A点最初起振时由平衡位置向上运动
B．B点此时速度为零
C．手抖动越快，波在绳上传播越快
D．手抖动越快，绳上波的波长越短
解析：由题图可知，B点的起振方向是向下的，所以A点最初起振时由平衡位置向下运动，故A错误；B点此时在平衡位置，速度最大，故B错误；波的传播速度由介质决定，与手抖动快慢无关，故C错误；手抖动越快，波的频率越高，由v＝λf可知绳上波的波长越短，故D正确．
3．(多选)下列关于机械波的说法正确的是( ACD )
A．相邻的质点要相互做功
B．机械波在真空中也能传播
C．波源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动
D．除波源外，波中各质点都做受迫振动
解析：机械波是由于介质中前面的质点带动后面的质点，使波源的振动形式与波源的能量向远处传播而形成的，前、后质点间存在相互作用力，因而相互做功，故A正确；机械波的传播必须有介质，在真空中不能传播，故B错误；波源依次带动后面的质点，每个质点都做受迫振动，每个质点的频率都与波源频率相同，并且都“仿照”波源振动，故C、D正确．
4.右图为以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形．下列判断正确的是( B )
A．这列机械波为纵波
B．质点P从平衡位置开始振动时，其运动方向向上
C．质点Q从平衡位置开始振动时，其运动方向向下
D．机械波传到Q时，质点P恰好振动了1个周期
解析：绳上各质点的位移方向与波的传播方向垂直，即质点的振动方向与波的传播方向垂直，所以这列机械波为横波，故A错误；质点Q的起振方向与波源的起振方向一致，波向右传播，质点Q从平衡位置开始振动时，起振方向是向上的，所以质点P从平衡位置开始振动时，其运动方向向上，故B正确，C错误；由题图可知，机械波传到Q时，质点P恰好振动了1.5个周期，故D错误．故选B．
5．下列现象属于机械波的是( B )
A．风吹过麦田时形成的滚滚麦浪
B．船驶过平静的湖面，湖面上形成的水波
C．团体操中演员们此起彼伏形成的人浪
D．在船摇晃时，船上的乘客都一起左右摇晃
解析：物体的某一部分发生振动时，其余各部分由于质点的相互作用也会相继振动起来，质点本身没有相应的移动，所以麦子的运动形成的不是波，故A错误；水浪是由于水之间相互带动而传播的，属于波，故B正确；在人浪表演中的人浪是由于演员有节奏的起立和下蹲形成的，没有振动形式的传播和带动，故C错误；船摇晃时，乘客一起左右摇晃为机械振动，不是机械波，故D错误．故选B．
B级 能力提升
6．如下图所示，0，1，2，…，9为弹性介质中间隔相等的若干连续质点，t＝0时刻，0点从平衡位置开始向上做简谐运动，当0点第1次达到正向最大位移处时，2点开始振动．下列说法正确的是( C )
A．2点开始振动的方向向下
B．经过一段时间，1点运动到5点的位置
C．9点开始振动后，其振动情况与1点完全相同
D．0点的振动频率大于后面所有点的振动频率
解析：质点的振动方向与波源的起振方向相同，0点从平衡位置开始向上做简谐运动，故2点开始振动的方向向上，A错误；简谐运动，质点在竖直方向上振动，不会出现1点运动到5点的位置的情况，B错误；当0点第1次达到正向最大位移处时，2点开始振动，可知0点到2点的相位差为 eq \f(π,2) ，各点间的间隔相等，故9点与1点的相位差为2π，则9点开始振动后，其振动情况与1点完全相同，C正确；机械波在传播的过程中所有质点的振动频率都与波源的频率相同，D错误．故选C．
7．(多选)如图甲所示，小孩握住轻绳左端以T为周期持续上下抖动绳子，在绳上产生一段绳波．绳上每隔0.2 m标记一个点，记为1，2，3…，质点1在手作用在竖直方向带动2，3，4…各个质点依次上下振动，0， eq \f(T,2) 时刻各质点位置分别如图乙、图丙所示，下列说法正确的是( BC )
A．一段时间后，小孩停止上下抖动，绳子上的波马上消失
B． eq \f(T,4) 时刻质点4带动质点5向下起振
C．由图丙时刻再经过 eq \f(T,2) ，质点9运动到平衡位置向上振动
D．此绳波向右传播，能量和运动形式自左向右传播，所以质点5随波谷向右传播
解析：一段时间后，小孩停止上下抖动，波源不再使绳子产生新的波动，但已经形成的波还会继续向右传播，不会马上消失，故A错误；由题图丙可知， eq \f(T,2) 时刻质点9位于波传播方向波形的上坡上，所以此时质点9向下起振，而沿波的传播方向上所有质点起振方向相同，且易知 eq \f(T,4) 时刻波刚好传播到质点5，所以质点5在质点4带动下向下起振，故B正确；由图丙时刻再经过 eq \f(T,2) 质点9运动到平衡位置向上振动，故C正确；此绳波向右传播，能量和运动形式自左向右传播，但质点5只在其平衡位置附近振动，不会随波谷向右传播，故D错误．故选BC．
8．(多选)一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如下图所示的凹凸形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F 6个质点，有( AD )
A．它们的振幅相同
B．其中D和F的速度方向相同
C．其中A和C的速度方向相同
D．从此时起，B比C先回到平衡位置
解析：各质点先后到达波峰或波谷处，振幅相同，A正确；由于各质点都要“尾随”前边质点振动，在波向右传播时，质点D向上振动，质点F向下振动，二者虽然速度大小相同，但方向不同，B错误；同理可知A向下运动，C向上运动，二者速度方向相反，C错误；从此时起，B和C均向上振动，显然B先到达波峰，先回到平衡位置，D正确．
9．(2024·广东佛山统考期中)某同学设计了如下图所示的地震测量装置，水平方向X和竖直方向Y的构造相同．在某次测量中发现Y方向上位移传感器先出现图像，经过0.5 s后X方向上位移传感器也开始出现图像，其振动图像如图所示．已知当地P波的传播速度是6 km/s，S波的传播速度是4 km/s，则( B )
A．X方向传感器接收到的是P波振动
B．该地震波的振动周期是0.1 s
C．该次地震中心与测试点距离10 km
D．两重球处于平衡位置时弹簧弹力均为0
解析：P波的传播速度较快，根据题意可知经过0.5 s后X方向上位移传感器才开始出现图像，所以X方向传感器接收到的是S波振动，故A错误；根据Y方向的振动图像可知5T＝0.5 s，解得T＝0.1 s，故B正确；根据题意可知6t＝4(t＋0.5)，该次地震中心与测试点距离x＝6t＝6 km，故C错误；Y方向的重球处于平衡位置时弹簧弹力等于重球所受的重力，故D错误．
10．如下图所示的是一列向右传播的横波，请说出这列波中a，b，c，d，…，h等质点这一时刻的速度方向．
答案：a、b、h向上，c、g速度为零，d、e、f向下
解析：质点c和g此时在最大位移处，速度为零，无速度方向可言，若以此时最大位移处的c点为参考点，由波的传播方向和传播的特点可知d点相对于c点为后一质点，d点的振动滞后于c，要追随移动到负的最大位移处，所以速度方向向下，e、f依次跟上，速度都向下；b的振动超前，已从负的最大位移回振，所以速度向上；a超前b，已回到平衡位置，速度最大也向上；同理以g为参考点，可知h点速度向上．
C级 拓展创新
11．如图甲所示的是波源的振动图像，图乙为均匀介质中同一条直线上等间距的质点在t＝1 s时的振动状态，其中质点4刚开始振动．请在图丙中画出t＝5 s时质点的振动状态．
答案：见解析图
解析：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，波源出现在波峰，质点16起振．如下图所示．
12．日本福岛曾经发生过里氏9.0级大地震，已知地震中的纵波和横波在地表附近的传播速度分别是9.1 km/s和3.7 km/s，在某地的观测站中，记录了纵波和横波到达该地的时间差为5.4 s.
(1)求这个观测站距震中的距离x.
(2)观测站首先观察到的是上下振动还是左右摇晃？
答案：(1)33.67 km (2)先传到的是纵波，所以先观察到的是上下振动
解析：(1)根据纵、横波传到观测站的时间差， eq \f(x,3.7 km/s) － eq \f(x,9.1 km/s) ＝5.4 s，解得x＝33.67 km.
(2)先传到的是纵波，所以先观察到的是上下振动．学 习 目 标
物 理 与 STSE
1.知道机械波、波源和介质．
2．理解机械波的传播及传播特点．
3．知道横波和纵波的概念，能区分横波和纵波．
eq \a\vs4\al(抖动绳子的一端，,形成横波) eq \a\vs4\al(发声体振动时在空,气中产生纵波)
物理观念
机械波、波源、介质、横波和纵波
科学思维
通过生活中有关波的素材，建立对波的感性认识，为进一步学习打下基础
科学探究
通过视频和模拟动画，逐步体会和理解波的形成和传播及横波、纵波的概念
科学态度
与责任
注重学生的亲身体验和实验观察，理解科学本质，形成对科学和技术应有的正确态度
项目
振动
波动
运动
现象
振动是单个物体所表现出的周而复始的运动现象
波动是大量物体受到扰动时，从扰动中心传播开来的周而复始的运动现象
运动
成因
物体由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力——回复力的作用
介质中质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并由近及远传播开去
运动
性质
变加速运动
在均匀介质中匀速向前传播
能量
动能与势能相互转化，如果是简谐运动，机械能保持不变
波的传播过程是一个能量传播过程，传播的是波源的能量
认识机械波
1．定义：机械振动在媒介中的传播．
2．条件：波源和介质．
3．波源：产生机械波的振动源．
4．介质：传播机械振动的媒介．
机械波的传播
1．传播形式：从波源通过介质依次传播．波源带动相邻质点做受迫振动，该质点振动后会同样带动其相邻质点做受迫振动，直至机械波传播到能传播的地方．
2．传播特点：
(1)传播振动的运动形式．
(2)传播能量．
(3)介质的质点只在平衡位置做上下振动．
横波与纵波
1．机械波分类：横波和纵波．
2．横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，叫作横波．
3．纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，叫作纵波．纵波中有密部和疏部．
核心素养
小试身手
1．科学探测表明，月球表面无大气层，也没有水，更没有任何生命存在的痕迹．在月球上，两宇航员面对面讲话也无法听到，这是因为( B )
A．月球太冷，声音传播太慢
B．月球上没有空气，声音无法传播
C．宇航员不适应月球，声音太轻
D．月球上太嘈杂，声音听不清楚
解析：声波是机械波，传播需要介质，故B正确．
2．一列波由波源向周围传播开去，以下说法错误的是( A )
A．介质中各质点由近及远地传播开去
B．波源的振动形式由近及远地传播开去
C．介质中各质点振动的能量由近及远地传播开去
D．介质中各质点只是振动而没有迁移
解析：波在传播时，介质中的质点在其平衡位置附近做往复运动，它们并没有随波的传播发生迁移；波传播的是振动形式，而振动由能量引起，也即传播了能量．故A错误，B、C、D正确．
3．下列关于横波、纵波的说法正确的是( A )
A．横波具有波峰和波谷，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一直线上的波叫横波
C．沿横向传播的波叫横波，沿纵向传播的波叫纵波
D．沿横向传播的波叫纵波，沿纵向传播的波叫横波
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一直线上的波为纵波，B、C、D错误；横波具有波峰和波谷，凸起的最高处称为波峰，凹下的最低处称为波谷，A正确．
机械波的传播
知识归纳
1．机械波的形成．
2．波的特点．
(1)振幅：像绳波这种只在某个方向上传播的机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同．
(2)周期：各质点振动的周期均与波源的振动周期相同．
(3)步调：离波源越远，质点振动越滞后．
(4)各质点只在各自的平衡位置振动，并不随波迁移．
(5)机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也传递能量和信息．
【典例1】 细绳的一端在外力作用下从t＝0时刻开始做简谐运动，激发出一列简谐横波．在细绳上选取15个点，如下图所示，图甲为t＝0时刻各点所处的位置，图乙为t＝ eq \f(T,4) 时刻的波形图(T为波的周期).请在图丙中画出t＝ eq \f(3T,4) 时刻的波形图．
[核心点拨] (1)由前一个质点带动后一个质点确定波的传播方向．
(2)各质点只在平衡位置附近上下振动．
(3)确定再经过 eq \f(3,4) 周期时各质点的位置．
答案：
解析：机械波在传播过程中，介质的质点都在各自的平衡位置附近振动，振动时间依次滞后．从波形图上看出，t＝ eq \f(1,4) T时刻第4个质点才开始振动，则在t＝ eq \f(3,4) T时刻第10个质点刚开始振动，此时第4个质点已振动了 eq \f(T,2) 的时间回到平衡位置，第1个质点到达下方最大位移处．新的波形图如答案图所示．
波动过程中介质中各质点的振动规律
类题训练
1．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，下列说法正确的是( C )
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
解析：质点1带动质点2是利用绳子上质点间的弹力实现的，因此每个质点均做受迫振动，A错误；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，B错误；绳子上每一个质点的起振方向都相同，振动周期等于波源的振动周期，C正确；波的传播过程也是能量的传递过程，所受合力不为零，虽然每个质点均做等幅振动，但是每个质点的机械能并不守恒，D错误．故选C．
2．下列关于理想机械波的说法错误的是( B )
A．波中各质点的振动频率是相同的
B．质点开始振动时的速度方向与波源的传播方向相同
C．波由近及远地迁移，质点只在平衡位置附近振动
D．波源的能量随波动由近及远地传播
解析：波中各质点的振动频率等于波源的振动频率，所以波中各质点的振动频率是相同的，A正确，不符合题意；横波在传播的过程中，质点的振动方向与波的传播方向垂直，B错误，符合题意；波在传播的过程中，质点在平衡位置附近振动，通过振动的形式将波由近及远地迁移，C正确，不符合题意；波在传播振动的过程中，同时将能量由近及远地传播，D正确，不符合题意．
3．下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，质点振动周期为T，经过四分之一周期，质点5开始运动，此时质点1已发生的位移大小为x0.下列判断正确的是( D )
A．t＝ eq \f(T,4) 时，质点5的振动方向向下
B．t＝ eq \f(T,2) 时，质点7的加速度方向向上
C．t＝ eq \f(3T,4) 时，质点5运动的路程为3x0
D．t＝T时，质点9向下振动
解析：经过 eq \f(T,4) ，质点1从平衡位置运动到波峰，位移大小为x0，则振幅A＝x0，后一个质点重复前一个质点的振动，质点1开始振动时是从平衡位置开始向上振动，故质点5开始振动时也是由平衡位置开始向上振动，A错误；因为从质点1到质点7的距离是从质点1到质点5的距离的1.5 倍，所以波从质点1传到质点7所需的时间为 eq \f(3,8) T，故在t＝ eq \f(T,2) 时质点7已振动 eq \f(1,8) T，即质点7在从平衡位置向上的运动过程中，根据公式a＝－ eq \f(kx,m) 知此时质点7的加速度方向向下，B错误；在t＝ eq \f(3T,4) 时刻，质点5已振动 eq \f(T,2) ，故其通过的路程为2x0，C错误；波从质点1传播到质点9所需的时间为 eq \f(1,2) T，在t＝T时质点9已振动 eq \f(1,2) T，故此时质点9正通过平衡位置向下振动，D正确．
振动与波动的关系
知识归纳
【典例2】 (多选)关于振动和波的关系，下列说法正确的是( AB )
A．振动是波的成因，波是振动的传播
B．振动是单个质点呈现的运动现象，波是许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，波立即停止传播
解析：机械波的产生条件是有波源和介质．由于介质中的质点之间相互作用，一个质点的振动带动相邻质点的振动并由近及远传播而形成波，所以A、B正确．波的传播速度是波形由波源向外传播的速度，而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化，C错误．波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播；当波源停止振动时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会因波源停止振动而立即停止传播，D错误．
(1)有机械波，必有机械振动；有机械振动，不一定形成机械波．
(2)质点的振动速度是随时间改变的，而波在同种均匀介质中的传播速度是不变的．
类题训练
4．(多选)关于机械波和机械振动，下列说法正确的是( BD )
A．机械振动就是机械波，机械波就是机械振动
B．有机械波，则一定有机械振动
C．机械波就是质点在介质中的运动路径
D．在波传播方向上各个质点都有相同的振动频率和振幅
解析：机械振动在介质中传播，形成了机械波，A错误；波的形成有两个条件，一是要有波源，二是要有介质，所以，有机械波一定有机械振动，B正确；在波的形成和传播过程中，各质点不随波迁移，C错误；离波源较远的质点依靠前面质点的带动，所以各个质点振动的频率、振幅相同，D正确．
5．一学生看见平静的湖面上漂浮着一小块泡沫，想把它拾起来扔到垃圾桶里，于是向湖中投入一石块，在湖面上激起水波．关于泡沫的运动情况，下列说法正确的是( A )
A．泡沫不能被波浪推动，最多只能在湖面上做上下振动
B．投入的石块质量越大，波浪越容易将泡沫推至岸边
C．不知泡沫离波源的远近如何，无法确定泡沫的运动情况
D．因为“随波逐流”，波浪会将泡沫推至岸边
解析：波传播的是振动这种形式，各质点在各自平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移，B、C、D错误，A正确．
6．(2024·江苏南通高二统考)如图所示，一组学生在玩“人浪”游戏．学生手挽手排成一行，从左边第一位同学开始，周期性地“下蹲、起立”，呈现类似波浪的效果，则( B )
A．“人浪”是纵波
B．“人浪”传播的是“下蹲、起立”这种运动形式
C．当“人浪”向右传播时，学生随“人浪”向右移动
D．学生“下蹲、起立”的动作越频繁，“人浪”传播的速度一定越快
解析：振动方向与传播方向垂直，则“人浪”是横波，A错误；“人浪”只传播运动形式，学生不会“随波逐流”，B正确，C错误；“人浪”传播的速度与介质有关，与动作的频繁程度无关，D错误．
,,
课时评价作业
A级 基础巩固
1．(多选)机械波传播的是( BCD )
A．介质中的质点 B．质点的运动形式
C．能量 D．信息
解析：机械波是振动在介质中向外传播，质点不随波的传播而迁移，只是向外传播信息和能量及运动形式，B、C、D正确．
2．(2024·江苏常州高二校联考期中)王老师在课堂上演示绳上波的传播过程，他用手握住绳上的A点上下振动，某时刻波传播到B点，绳上波形如下图所示．下列说法正确的是( D )
A．A点最初起振时由平衡位置向上运动
B．B点此时速度为零
C．手抖动越快，波在绳上传播越快
D．手抖动越快，绳上波的波长越短
解析：由题图可知，B点的起振方向是向下的，所以A点最初起振时由平衡位置向下运动，故A错误；B点此时在平衡位置，速度最大，故B错误；波的传播速度由介质决定，与手抖动快慢无关，故C错误；手抖动越快，波的频率越高，由v＝λf可知绳上波的波长越短，故D正确．
3．(多选)下列关于机械波的说法正确的是( ACD )
A．相邻的质点要相互做功
B．机械波在真空中也能传播
C．波源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动
D．除波源外，波中各质点都做受迫振动
解析：机械波是由于介质中前面的质点带动后面的质点，使波源的振动形式与波源的能量向远处传播而形成的，前、后质点间存在相互作用力，因而相互做功，故A正确；机械波的传播必须有介质，在真空中不能传播，故B错误；波源依次带动后面的质点，每个质点都做受迫振动，每个质点的频率都与波源频率相同，并且都“仿照”波源振动，故C、D正确．
4.右图为以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形．下列判断正确的是( B )
A．这列机械波为纵波
B．质点P从平衡位置开始振动时，其运动方向向上
C．质点Q从平衡位置开始振动时，其运动方向向下
D．机械波传到Q时，质点P恰好振动了1个周期
解析：绳上各质点的位移方向与波的传播方向垂直，即质点的振动方向与波的传播方向垂直，所以这列机械波为横波，故A错误；质点Q的起振方向与波源的起振方向一致，波向右传播，质点Q从平衡位置开始振动时，起振方向是向上的，所以质点P从平衡位置开始振动时，其运动方向向上，故B正确，C错误；由题图可知，机械波传到Q时，质点P恰好振动了1.5个周期，故D错误．故选B．
5．下列现象属于机械波的是( B )
A．风吹过麦田时形成的滚滚麦浪
B．船驶过平静的湖面，湖面上形成的水波
C．团体操中演员们此起彼伏形成的人浪
D．在船摇晃时，船上的乘客都一起左右摇晃
解析：物体的某一部分发生振动时，其余各部分由于质点的相互作用也会相继振动起来，质点本身没有相应的移动，所以麦子的运动形成的不是波，故A错误；水浪是由于水之间相互带动而传播的，属于波，故B正确；在人浪表演中的人浪是由于演员有节奏的起立和下蹲形成的，没有振动形式的传播和带动，故C错误；船摇晃时，乘客一起左右摇晃为机械振动，不是机械波，故D错误．故选B．
B级 能力提升
6．如下图所示，0，1，2，…，9为弹性介质中间隔相等的若干连续质点，t＝0时刻，0点从平衡位置开始向上做简谐运动，当0点第1次达到正向最大位移处时，2点开始振动．下列说法正确的是( C )
A．2点开始振动的方向向下
B．经过一段时间，1点运动到5点的位置
C．9点开始振动后，其振动情况与1点完全相同
D．0点的振动频率大于后面所有点的振动频率
解析：质点的振动方向与波源的起振方向相同，0点从平衡位置开始向上做简谐运动，故2点开始振动的方向向上，A错误；简谐运动，质点在竖直方向上振动，不会出现1点运动到5点的位置的情况，B错误；当0点第1次达到正向最大位移处时，2点开始振动，可知0点到2点的相位差为 eq \f(π,2) ，各点间的间隔相等，故9点与1点的相位差为2π，则9点开始振动后，其振动情况与1点完全相同，C正确；机械波在传播的过程中所有质点的振动频率都与波源的频率相同，D错误．故选C．
7．(多选)如图甲所示，小孩握住轻绳左端以T为周期持续上下抖动绳子，在绳上产生一段绳波．绳上每隔0.2 m标记一个点，记为1，2，3…，质点1在手作用在竖直方向带动2，3，4…各个质点依次上下振动，0， eq \f(T,2) 时刻各质点位置分别如图乙、图丙所示，下列说法正确的是( BC )
A．一段时间后，小孩停止上下抖动，绳子上的波马上消失
B． eq \f(T,4) 时刻质点4带动质点5向下起振
C．由图丙时刻再经过 eq \f(T,2) ，质点9运动到平衡位置向上振动
D．此绳波向右传播，能量和运动形式自左向右传播，所以质点5随波谷向右传播
解析：一段时间后，小孩停止上下抖动，波源不再使绳子产生新的波动，但已经形成的波还会继续向右传播，不会马上消失，故A错误；由题图丙可知， eq \f(T,2) 时刻质点9位于波传播方向波形的上坡上，所以此时质点9向下起振，而沿波的传播方向上所有质点起振方向相同，且易知 eq \f(T,4) 时刻波刚好传播到质点5，所以质点5在质点4带动下向下起振，故B正确；由图丙时刻再经过 eq \f(T,2) 质点9运动到平衡位置向上振动，故C正确；此绳波向右传播，能量和运动形式自左向右传播，但质点5只在其平衡位置附近振动，不会随波谷向右传播，故D错误．故选BC．
8．(多选)一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如下图所示的凹凸形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F 6个质点，有( AD )
A．它们的振幅相同
B．其中D和F的速度方向相同
C．其中A和C的速度方向相同
D．从此时起，B比C先回到平衡位置
解析：各质点先后到达波峰或波谷处，振幅相同，A正确；由于各质点都要“尾随”前边质点振动，在波向右传播时，质点D向上振动，质点F向下振动，二者虽然速度大小相同，但方向不同，B错误；同理可知A向下运动，C向上运动，二者速度方向相反，C错误；从此时起，B和C均向上振动，显然B先到达波峰，先回到平衡位置，D正确．
9．(2024·广东佛山统考期中)某同学设计了如下图所示的地震测量装置，水平方向X和竖直方向Y的构造相同．在某次测量中发现Y方向上位移传感器先出现图像，经过0.5 s后X方向上位移传感器也开始出现图像，其振动图像如图所示．已知当地P波的传播速度是6 km/s，S波的传播速度是4 km/s，则( B )
A．X方向传感器接收到的是P波振动
B．该地震波的振动周期是0.1 s
C．该次地震中心与测试点距离10 km
D．两重球处于平衡位置时弹簧弹力均为0
解析：P波的传播速度较快，根据题意可知经过0.5 s后X方向上位移传感器才开始出现图像，所以X方向传感器接收到的是S波振动，故A错误；根据Y方向的振动图像可知5T＝0.5 s，解得T＝0.1 s，故B正确；根据题意可知6t＝4(t＋0.5)，该次地震中心与测试点距离x＝6t＝6 km，故C错误；Y方向的重球处于平衡位置时弹簧弹力等于重球所受的重力，故D错误．
10．如下图所示的是一列向右传播的横波，请说出这列波中a，b，c，d，…，h等质点这一时刻的速度方向．
答案：a、b、h向上，c、g速度为零，d、e、f向下
解析：质点c和g此时在最大位移处，速度为零，无速度方向可言，若以此时最大位移处的c点为参考点，由波的传播方向和传播的特点可知d点相对于c点为后一质点，d点的振动滞后于c，要追随移动到负的最大位移处，所以速度方向向下，e、f依次跟上，速度都向下；b的振动超前，已从负的最大位移回振，所以速度向上；a超前b，已回到平衡位置，速度最大也向上；同理以g为参考点，可知h点速度向上．
C级 拓展创新
11．如图甲所示的是波源的振动图像，图乙为均匀介质中同一条直线上等间距的质点在t＝1 s时的振动状态，其中质点4刚开始振动．请在图丙中画出t＝5 s时质点的振动状态．
答案：见解析图
解析：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，波源出现在波峰，质点16起振．如下图所示．
12．日本福岛曾经发生过里氏9.0级大地震，已知地震中的纵波和横波在地表附近的传播速度分别是9.1 km/s和3.7 km/s，在某地的观测站中，记录了纵波和横波到达该地的时间差为5.4 s.
(1)求这个观测站距震中的距离x.
(2)观测站首先观察到的是上下振动还是左右摇晃？
答案：(1)33.67 km (2)先传到的是纵波，所以先观察到的是上下振动
解析：(1)根据纵、横波传到观测站的时间差， eq \f(x,3.7 km/s) － eq \f(x,9.1 km/s) ＝5.4 s，解得x＝33.67 km.
(2)先传到的是纵波，所以先观察到的是上下振动．学 习 目 标
物 理 与 STSE
1.知道机械波、波源和介质．
2．理解机械波的传播及传播特点．
3．知道横波和纵波的概念，能区分横波和纵波．
eq \a\vs4\al(抖动绳子的一端，,形成横波) eq \a\vs4\al(发声体振动时在空,气中产生纵波)
物理观念
机械波、波源、介质、横波和纵波
科学思维
通过生活中有关波的素材，建立对波的感性认识，为进一步学习打下基础
科学探究
通过视频和模拟动画，逐步体会和理解波的形成和传播及横波、纵波的概念
科学态度
与责任
注重学生的亲身体验和实验观察，理解科学本质，形成对科学和技术应有的正确态度
项目
振动
波动
运动
现象
振动是单个物体所表现出的周而复始的运动现象
波动是大量物体受到扰动时，从扰动中心传播开来的周而复始的运动现象
运动
成因
物体由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力——回复力的作用
介质中质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并由近及远传播开去
运动
性质
变加速运动
在均匀介质中匀速向前传播
能量
动能与势能相互转化，如果是简谐运动，机械能保持不变
波的传播过程是一个能量传播过程，传播的是波源的能量
相关学案
高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第三节 机械波的传播现象导学案： 这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第三节 机械波的传播现象导学案，共19页。
高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第二节 机械波的描述学案： 这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第二节 机械波的描述学案，共24页。
高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波综合与测试导学案及答案： 这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波综合与测试导学案及答案，共10页。学案主要包含了加固训练等内容，欢迎下载使用。
