3.1波的形成

01學(xué)習(xí)目標(biāo)

物理素養(yǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.物理觀念：知道機(jī)械波、橫波和縱波的概念，明確波峰、波谷、1.能用描點(diǎn)法作出橫波的圖像，理解

疏部和密部。波的圖像的物理意義。

2.科學(xué)思維：通過實(shí)例觀察知道機(jī)械波產(chǎn)生的條件及傳播過程。2.理解波長、頻率和波速的意義及其

3.科學(xué)探究：借助對波的傳播過程的探究，區(qū)分橫波和縱波。關(guān)系。

4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過生活中的波動現(xiàn)象培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、3.能判斷波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)的振動

歸納的能力。方向。

重點(diǎn)關(guān)注：①機(jī)械振動與機(jī)械波②橫波和縱波③振動形式、能量

02思維導(dǎo)圖

03知識梳理

（一）課前研讀課本，梳理基礎(chǔ)知識

一、波的形成及特點(diǎn)

1．波：振動的傳播稱為波動，簡稱波。

2．波的形成(以繩波為例)

(1)一條繩子可以分成一個個小段，這些小段可以看作一個個相連的質(zhì)點(diǎn)，這些質(zhì)點(diǎn)之間存在著彈性力

的作用。

(2)當(dāng)手握繩端上下振動時，繩端帶動相鄰的質(zhì)點(diǎn)，使它也上下振動。這個質(zhì)點(diǎn)又帶動更遠(yuǎn)一些的質(zhì)點(diǎn)…

繩子上的質(zhì)點(diǎn)都跟著振動起來，只是后面的質(zhì)點(diǎn)總比前面的質(zhì)點(diǎn)遲一些開始振動，繩端這種上下振動的狀

態(tài)就沿繩子傳了出去，整體上形成了凹凸相同的波形。

二、橫波和縱波

1.橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向相互垂直的波，如圖甲。

2.縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波，如圖乙。

三、機(jī)械波

1．介質(zhì)

(1)定義：波借以傳播的物質(zhì)。

(2)特點(diǎn)：組成介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)之間有相互作用，一個質(zhì)點(diǎn)的振動會引起相鄰質(zhì)點(diǎn)的振動。

2．機(jī)械波：機(jī)械振動在介質(zhì)中傳播，形成了機(jī)械波。

3．機(jī)械波的特點(diǎn)

(1)介質(zhì)中有機(jī)械波傳播時，介質(zhì)本身并不隨波一起傳播，它傳播的只是振動這種運(yùn)動形式。

(2)波是傳遞能量的一種方式。

(3)波可以傳遞信息。

（二）辨析

1.取一條較長的軟繩,連續(xù)向上、向下抖動長繩,可以看到一列波產(chǎn)生和傳播的情形,你能不能描述一下波的

形成過程?(注意體會“帶動”“遲”的含義)

【答案】①將繩分成許多小段,每一段都可以看成質(zhì)點(diǎn)。

②相鄰質(zhì)點(diǎn)間有相互作用,當(dāng)振源質(zhì)點(diǎn)振動時,會帶動相鄰質(zhì)點(diǎn)振動。這一質(zhì)點(diǎn)又會帶動下一質(zhì)點(diǎn)振動。

③后面質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動重復(fù)前面質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動。

④后面質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動滯后前面質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動，同一時刻，各質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移是不同的，從而整體

上形成凹凸相間的波形。

2.在水面上投一石塊形成水波,則水面上的樹葉能否隨水波漂浮到遠(yuǎn)處?

【答案】不能。水波在傳播時，介質(zhì)不隨波遷移。

3.振動和波的關(guān)系是什么?有振動是否一定有機(jī)械波?

【答案】波源和介質(zhì)是形成機(jī)械波的必要條件，二者缺一不可，有振動不一定有機(jī)械波.有機(jī)械波一定

有振動。

4.機(jī)械波形成后,若波源停止振動,機(jī)械波會立即消失嗎?

【答案】不會。波源停止振動后,機(jī)械波傳遞的能量并不會立即消失,因此機(jī)械波不會立即消失。

5.當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時,地震波在地球內(nèi)部和地表傳播,有時使人感到左右搖晃,有時感到上下顛簸,由此可見地震波

是什么波?

【答案】地震震源往往在地下某個地方，地震發(fā)生時，人感到上下顛簸是因?yàn)橛锌v波,感到左右搖晃是

因?yàn)橛袡M波，所以，地震波既含有縱波成分又含有橫波成分。另外，橫波振幅比縱波大，破壞力大，所以

橫波的水平晃動力是造成建筑物損壞的主要原因。

6.聲波是橫波還是縱波?

【答案】聲波是橫波還是縱波，不是由聲源決定的，而是由它傳播的介質(zhì)決定的，在空氣中聲音以縱

波的形式傳播，在固體中縱波、橫波共存。空氣之所以能傳播縱波，是因?yàn)槁曉凑駝印車諝馐?、密?/p>

發(fā)生變化→傳播至耳膜，耳膜振動，然后人就聽到了聲音。

04題型精講

【題型一】波的形成及特點(diǎn)

【點(diǎn)撥】波動過程中各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動特點(diǎn)

波動過程中各質(zhì)點(diǎn)的振動周期都與波源的振動周期相同，機(jī)械波向前傳播的是振動這種形式，同時也

可以傳遞能量和信息，其運(yùn)動特點(diǎn)為：

(1)先振動的質(zhì)點(diǎn)帶動后振動的質(zhì)點(diǎn)——“帶動”

(2)后振動的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)前面質(zhì)點(diǎn)的振動——“重復(fù)”

(3)后振動的質(zhì)點(diǎn)的振動狀態(tài)滯后于先振動的質(zhì)點(diǎn)的振動狀態(tài)—“滯后”

【典型例題1】（23-24高二下·河南平頂山·階段練習(xí)）如圖所示是舞蹈《一條大河波浪寬》中的“波浪”表演．演

員手挽手排成一行，從右側(cè)第一位演員開始，周期性地舉起或放下手中的扇子，呈現(xiàn)出類似“波浪”的效

果，則下列說法正確的是（）

A．“波浪”是縱波

B．當(dāng)演員舉起或放下扇子的動作越頻繁，“波浪”傳播的速度一定越快

C．右側(cè)第一位演員正在舉起扇子

D．“波浪”向左傳播，演員也隨“波浪”向左移動

【答案】C

【詳解】A．演員舉起或放下手中扇子的運(yùn)動方向與“波浪”傳播方向垂直，則“波浪”是橫波，故A錯誤；

B．“波浪”傳播的速度快慢與演員舉起或放下扇子動作頻率沒有直接關(guān)系，故B錯誤；

C．“波浪”向左傳播，由圖可知右側(cè)第一位演員處于平衡位置，根據(jù)“同側(cè)法”可知正在舉起扇子，故C正

確；

D．“波浪”向左傳播的是舉起或放下扇子的形式，演員不隨“波浪”向左移動，故D錯誤。

故選C。

【對點(diǎn)訓(xùn)練1】（23-24高二下·山西太原·期末）體操彩帶由短桿和一定長度的彩帶組成。運(yùn)動員周期性地上

下抖動短桿，彩帶上形成簡諧波，某一時刻彩帶的形狀如圖所示。彩帶重力不計(jì)，下列選項(xiàng)正確的是

（）

A．圖中彩帶上的質(zhì)點(diǎn)a正在向下運(yùn)動B．彩帶上的質(zhì)點(diǎn)b向右移動，把能量傳遞給質(zhì)點(diǎn)a

C．短桿與彩帶的接觸點(diǎn)在豎直方向做勻速運(yùn)動D．由于短桿在豎直方向振動，所以該簡諧波為縱波

【答案】A

【詳解】A．圖中波向右傳播，根據(jù)“同側(cè)法”可知，彩帶上的質(zhì)點(diǎn)a正在向下運(yùn)動，選項(xiàng)A正確；

B．機(jī)械波傳播過程中，質(zhì)點(diǎn)只在自己平衡位置附近振動，而不隨波遷移，選項(xiàng)B錯誤；

C．短桿與彩帶的接觸點(diǎn)在豎直方向做簡諧振動，選項(xiàng)C錯誤；

D．由于短桿在豎直方向振動，波向右傳播，波源振動方向與傳播方向垂直，所以該簡諧波為橫波，選

項(xiàng)D錯誤。

故選A。

【題型二】橫波和縱波

【點(diǎn)撥】

名稱

橫波縱波

項(xiàng)目

在波動中，質(zhì)點(diǎn)的振動方向和波的傳播在波動中，質(zhì)點(diǎn)的振動方向和波的傳播

概念

方向相互垂直方向在同一條直線上

介質(zhì)只能在固體介質(zhì)中傳播在固體、液體和氣體介質(zhì)中均能傳播

特征在波動中交替、間隔出現(xiàn)波峰和波谷在波動中交替、間隔出現(xiàn)密部和疏部

(1)橫波中,質(zhì)點(diǎn)的振動方向在與波的傳播方向垂直的平面內(nèi)。

(2)縱波中,質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向在同一直線上,有時同向,有時反向。

(3)機(jī)械波中的橫波只能在固體介質(zhì)中傳播,機(jī)械波中的縱波在固體、液體、氣體介質(zhì)中均能傳播。

【典型例題1】（2024高三·全國·專題練習(xí)）一列波向右傳播，經(jīng)過某個有一串粒子的介質(zhì)。如圖所示為某

一時刻各粒子的位置，虛線為對應(yīng)各粒子的平衡位置。以下關(guān)于該波在圖示時刻說法正確的是（）

A．此波為縱波，波長為8cm

B．粒子8和10正朝同一方向運(yùn)動

C．粒子3此時速度為零

D．粒子7和11的位移大小始終相同

【答案】D

【詳解】A．從圖中看出，有疏部和密部，故此波為縱波，圖示時刻粒子3、7、11在平衡位置處，故波

長為(113)2cm16cm,故A錯誤；

B．波向右傳播，圖示時刻，粒子7比8離平衡位置近，粒子9比10離平衡位置遠(yuǎn)，故粒子8在靠近平

衡位置，向左運(yùn)動，粒子10在遠(yuǎn)離平衡位置，向右運(yùn)動，故B錯誤；

C．粒子3此時位于平衡位置處，速度最大，故C錯誤；

D．粒子7和11的平衡位置相差半個波長，其位移大小始終相同，故D正確。

故選D。

【對點(diǎn)訓(xùn)練1】（20-21高二下·江西宜春·期中）如圖所示為某繩波形成過程的示意圖，1、2、3、4.…為繩上

的一系列等間距的質(zhì)點(diǎn)，繩處于水平方向，質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下沿豎直方向做簡諧運(yùn)動，帶動2、3、4…

各個質(zhì)點(diǎn)依次上下振動，把振動從繩的左端傳到右端，t=0時，質(zhì)點(diǎn)1開始豎直向上運(yùn)動，經(jīng)過四分之

一周期，質(zhì)點(diǎn)5開始運(yùn)動，下列判斷正確的是（）

TT

A．t時質(zhì)點(diǎn)5的運(yùn)動方向向下B．t時質(zhì)點(diǎn)8的速度方向向上

42

3T

C．t時質(zhì)點(diǎn)12的運(yùn)動方向向下D．t=T時質(zhì)點(diǎn)17開始向下運(yùn)動

4

【答案】B

【詳解】A．t=0時，質(zhì)點(diǎn)1開始豎直向上運(yùn)動，經(jīng)過四分之一周期，質(zhì)點(diǎn)5開始運(yùn)動，質(zhì)點(diǎn)5起振方向

與質(zhì)點(diǎn)1相同，為豎直向上，故A錯誤；

T

B．t時，傳播到質(zhì)點(diǎn)9，此時質(zhì)點(diǎn)8正豎直向上運(yùn)動，振動的速度方向豎直向上，故B正確；

2

3T

C．t時，質(zhì)點(diǎn)13開始振動，則質(zhì)點(diǎn)12位于平衡位置上方，正在向上運(yùn)動，故C錯誤；

4

D．t=T時，質(zhì)點(diǎn)17開始運(yùn)動，起振方向與質(zhì)點(diǎn)1相同，為豎直向上，故D錯誤。

故選B。

【題型三】機(jī)械波

【點(diǎn)撥】

1．機(jī)械波的特點(diǎn)

(1)機(jī)械波的傳播離不開介質(zhì)，沒有介質(zhì)就無法形成機(jī)械波。

(2)介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)都在做受迫振動，所以各質(zhì)點(diǎn)振動的周期(頻率)均與波源的振動周期(頻率)相同。

(3)離波源越遠(yuǎn)，質(zhì)點(diǎn)振動越滯后，但每一個質(zhì)點(diǎn)的起振方向與波源起振方向相同。

(4)機(jī)械波向前傳播的是振動這種運(yùn)動形式，各質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近振動，并不隨波遷移。

2．幾種常見的波

(1)繩波是橫波；

(2)空氣中產(chǎn)生的聲波是縱波；

(3)地震波中既有橫波，又有縱波；

(4)水波既不是橫波，也不是縱波，是一種比較復(fù)雜的機(jī)械波。

3．振動和波動的聯(lián)系

名稱振動波動

運(yùn)動現(xiàn)象振動是單個物體所表現(xiàn)出的周波動是介質(zhì)中大量的質(zhì)點(diǎn)受到

而復(fù)始的運(yùn)動現(xiàn)象擾動時,從擾動中心傳播開來的

周而復(fù)始的運(yùn)動現(xiàn)象

聯(lián)系(1)振動是波的起因,波是振動的傳播

(2)有波動一定有振動,有振動不一定有波動

4.“帶動法”判斷質(zhì)點(diǎn)的振動方向

(1)原理：先振動的質(zhì)點(diǎn)帶動鄰近的后振動的質(zhì)點(diǎn)。

(2)方法：在質(zhì)點(diǎn)P靠近波源一方附近的圖像上另找一點(diǎn)P′，P′為先振動的質(zhì)點(diǎn)，若P′在P上方，

則P向上運(yùn)動，若P′在P下方，則P向下運(yùn)動，如圖所示。

【典型例題1】（22-23高一下·上海黃浦·期末）關(guān)于振動和波的關(guān)系，正確說法是（）

A．物體做機(jī)械振動，一定產(chǎn)生機(jī)械波

B．某波的頻率與傳播該波的介質(zhì)有關(guān)

C．如果波源停止振動，在介質(zhì)中傳播的波動也立即停止

D．介質(zhì)中每一個質(zhì)點(diǎn)開始振動的方向一定和波源開始振動的方向相同

【答案】D

【詳解】A．物體作機(jī)械振動時，不一定產(chǎn)生機(jī)械波，還需要有傳播振動的介質(zhì)，故A錯誤；

B．某波的頻率與傳播該波的介質(zhì)無關(guān)，故B錯誤；

C．波傳播的是振動的形式和能量，波的傳播過程中，若振源停止振動，波的能量沒有消失，波的傳播不

會立即停止，故C錯誤；

D．介質(zhì)中每一個質(zhì)點(diǎn)開始振動的方向一定和波源開始振動的方向相同，故D正確。

故選D。

【對點(diǎn)訓(xùn)練1】（23-24高二下·四川成都·期末）下列有關(guān)機(jī)械振動和機(jī)械波的說法正確的是（）

A．在頻率相同的兩列波的疊加區(qū)域中，某位置到兩波源的距離相等，則該位置一定是振動加強(qiáng)點(diǎn)

B．簡諧運(yùn)動的平衡位置就是合外力為零的位置

C．彈簧振子做簡諧運(yùn)動時，若某兩個時刻位移相同，則這兩個時刻的速度也一定相同

D．機(jī)械波中除振源外的各個質(zhì)點(diǎn)通過受迫振動的形式傳遞能量和信息

【答案】D

【詳解】A．在兩列波的疊加區(qū)域，某質(zhì)點(diǎn)到兩列波源的距離相等，若兩個波源初相位相同，該質(zhì)點(diǎn)的振

動一定加強(qiáng)，而若兩個波源初相位相反，則該點(diǎn)振動減弱，故A錯誤；

B．簡諧運(yùn)動的物體通過平衡位置時回復(fù)力為零，而物體在平衡位置時合力不一定為零，單擺在平衡位置

時，合力不為零，故B錯誤；

C．彈簧振子做簡諧運(yùn)動時，若某兩個時刻位移相同，則這兩個時刻的速度大小相等，方向可能相同也可

能相反，故C錯誤；

D．機(jī)械波中各個質(zhì)點(diǎn)由相鄰近的先振動的質(zhì)點(diǎn)通過相互作用帶動起來依次振動的，通過受迫振動的形

式傳遞能量和信息，故D正確。

故選D。

05強(qiáng)化訓(xùn)練

【基礎(chǔ)強(qiáng)化】

1．（23-24高二上·湖北·階段練習(xí)）如圖所示，一組學(xué)生在玩“人浪”游戲。學(xué)生手挽手排成一行，從左邊第

一位同學(xué)開始，周期性地“下蹲、起立”，呈現(xiàn)類似波浪的效果。則（）

A．“人浪”是縱波

B．學(xué)生“下蹲、起立”的動作越頻繁，“人浪”傳播的速度一定越快

C．當(dāng)“人浪”向右傳播時，學(xué)生隨“人浪”向右移動

D．“人浪”傳播的是“下蹲、起立”這種運(yùn)動形式

【答案】D

【詳解】A．學(xué)生“下蹲、起立”時身體的運(yùn)動方向與“人浪”傳播的方向垂直，則可知“人浪”是橫波，故A

錯誤；

B．“人浪”傳播的速度快慢與學(xué)生“下蹲、起立”的動作頻率無直接關(guān)系，故B錯誤；

C．學(xué)生只在自己所站位置“下蹲、起立”，并不會隨波移動，故C錯誤；

D．“人浪”傳播的是“下蹲、起立”這種運(yùn)動形式，故D正確。

故選D。

2．（23-24高二下·內(nèi)蒙古·期末）關(guān)于機(jī)械波。下列說法正確的是（）

A．質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向相互垂直的波，叫作縱波

B．機(jī)械振動在介質(zhì)中傳播，形成了機(jī)械波

C．在橫波中，凸起的最高處叫作波谷

D．波可以傳遞能量，但不可以傳遞信息

【答案】B

【詳解】A．質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向相互垂直的波，叫作橫波。故A錯誤；

B．機(jī)械振動在介質(zhì)中傳播，形成了機(jī)械波。故B正確；

C．在橫波中，凸起的最高處叫作波峰。故C錯誤；

D．波可以傳遞能量，也可以傳遞信息。故D錯誤。

故選B。

3．（2024·北京朝陽·二模）關(guān)于機(jī)械振動和機(jī)械波，下列說法錯誤的是（）

A．機(jī)械波的傳播一定需要介質(zhì)

B．有機(jī)械波一定有機(jī)械振動

C．有機(jī)械振動一定有機(jī)械波

D．在波的傳播過程中介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移

【答案】C

【詳解】A．機(jī)械波的傳播一定需要介質(zhì)。故A正確，與題意不符；

B．有機(jī)械波一定有機(jī)械振動。故B正確，與題意不符；故C錯誤，與題意相符；

D．在波的傳播過程中介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移。故D正確，與題意不符。

本題選錯誤的故選C。

4．（23-24高三下·河南·階段練習(xí)改編）如圖所示，上下抖動細(xì)繩一端，形成一列簡諧橫波，A、B為繩上

的兩個質(zhì)點(diǎn)，下列說法正確的是（）

A．圖示時刻，質(zhì)點(diǎn)A向下振動

B．圖示時刻，質(zhì)點(diǎn)A、B速度相同

C．經(jīng)過一段時間，質(zhì)點(diǎn)A會移動到質(zhì)點(diǎn)B的位置

D．此形成的機(jī)械波為橫波

【答案】D

【詳解】A．機(jī)械波向右傳播，根據(jù)機(jī)械波的形成與傳播規(guī)律知，A點(diǎn)的振動是由其左側(cè)的質(zhì)點(diǎn)帶動的，

左側(cè)的質(zhì)點(diǎn)在A點(diǎn)的上方，因此A點(diǎn)向上振動，故A錯誤；

B．同理可以得出質(zhì)點(diǎn)B向下振動，A、B兩點(diǎn)速度方向相反，速度不相同，故B錯誤；

C．每一個質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置上下振動，而不隨波的傳播方向移動，故C錯誤；

D．質(zhì)點(diǎn)振動方向與傳播方向垂直，故為橫波，故D正確。

故選D。

【素養(yǎng)提升】

5．（21-22高二·全國·課時練習(xí)）如下圖所示是振源O振動形成的機(jī)械波沿水平繩傳播到質(zhì)點(diǎn)P時，在繩

上形成的波形圖。試問：

（1）振源O剛開始向什么方向振動？你是如何判斷的？

（2）在繩上傳播的波是橫波還是縱波？為什么？

【答案】（1）向下振動，據(jù)“同側(cè)法”可知，P點(diǎn)振動方向向下，由于各質(zhì)點(diǎn)的起振方向均與波源相同，

可知振源O剛開始向下振動；（2）橫波，因?yàn)槔K上各質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向垂直

【詳解】（1）據(jù)“同側(cè)法”可知，P點(diǎn)振動方向向下，由于各質(zhì)點(diǎn)的起振方向均與波源相同，可知振源O

剛開始向下振動。

（2）在繩上傳播的波是橫波，因?yàn)槔K上各質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向垂直。

【能力培優(yōu)】

6．（23-24高二下·河南·階段練習(xí)改編）如圖是某繩波形成過程示意圖。質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下沿豎直方向做

簡諧運(yùn)動，帶動質(zhì)點(diǎn)2，3，4，…各個質(zhì)點(diǎn)依次上下振動，把振動從繩的左端傳到右端，相鄰編號的質(zhì)點(diǎn)

間距離為2cm。已知t0時，質(zhì)點(diǎn)1開始沿豎直方向運(yùn)動；t0.4s時，波剛好傳到質(zhì)點(diǎn)9，質(zhì)點(diǎn)5到達(dá)

下方最大位移處。則（）

A．該機(jī)械波為縱波

B．t0時，質(zhì)點(diǎn)1的振動方向向上

C．t0.6s時，質(zhì)點(diǎn)9處于上方最大位移處

D．t0.6s時，質(zhì)點(diǎn)12正在向下運(yùn)動

【答案】D

【詳解】A．該機(jī)械波振動方向與傳播方向垂直，為橫波，A