學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精第十二章機械波1波的形成和傳播一、波的形成和傳播1．組成介質的質點之間有相互作用，一個質點的振動會引起相鄰質點的振動．機械振動在介質中傳播，形成機械波．2．介質中有機械波傳播時,介質本身并不隨波一起傳播,因此它傳播的只是振動這種運動形式．3．介質中本來靜止的質點，隨著波的傳來而發生振動,可見波是傳遞能量的一種方式．4．我們能用語言進行交流，說明波可以傳遞信息．二、橫波與縱波1．橫波：質點的振動方向與波的傳播方向相互垂直的波，叫做橫波．在橫波中，凸起的最高處叫做波峰，凹下的最低處叫做波谷．2．縱波：質點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波，叫做縱波．在縱波中，質點分布最密的位置叫做密部，質點分布最疏的位置叫做疏部．3．聲波：發聲體振動時在空氣中產生的聲波是縱波．聲波不僅能在空氣中傳播,也能在液體、固體中傳播．但不管在哪種介質中,聲波都是縱波．如圖所示，將一支燃燒的蠟燭放在音響喇叭的紙盆前，讓音響播放音樂，開大音量,蠟燭的火焰會隨著音樂來回擺動，就像在跳舞一樣．你知道這是為什么嗎？提示：紙盆的振動產生聲波，帶動周圍空氣發生疏密變化，這種疏密相間的狀態向外傳播經過蠟燭火焰處時，引起火焰的擺動．考點一波的形成和傳播1．波的概念振動的傳播稱為波動，簡稱波．2．波源引起波動的振動體叫波源．3．介質能夠傳播機械振動的物質叫介質，它可以是固、液、氣三態中任意一種,可以把介質看成由許多質點構成，各質點跟相鄰質點互相聯系．4。波的形成在介質中，波源首先振動，帶動鄰近的點依次振動，形成向遠處傳播的波動．【實例精講】當手握繩端上下振動時,繩端帶動相鄰質點,使它也上下振動．這個質點又帶動更遠一些的質點……繩上的質點都很快振動起來，只是后面的質點總比前面的質點遲一些開始振動．如圖所示．5．波的傳播繩端這種上下振動的狀態沿繩子傳出去，因此說波傳播的是振動這種運動形式．它有以下特點:(1)振動由振源逐步向遠處傳播；(2)各質點相繼發生振動，后一質點將重復前一質點的振動;(3)各質點的起振方向均相同；（4)各質點只在平衡位置附近做機械振動,而不隨波遷移．【說明】盡管介質中各質點都參與了振動,但振動的順序有先有后，而以后的振動過程完全相同，但在某一時刻各質點的運動情況一般來說都不相同．這就是說，同一時刻各質點離開平衡位置的位移不同，這樣就形成了各種波形．6．波的形成條件波源通過質點間的彈力作用帶動周圍質點振動,故波的傳播必須有彈性介質存在，即有波源和介質．【例1】（多選)如圖所示，沿水平方向的介質中的部分質點，每相鄰質點間的距離相等，其中0為波源，設波源的振動周期為T。自波源通過平衡位置向下振動時開始計時，經過eq\f（T，4),質點1開始振動，則下列說法中正確的是()A．介質中所有的質點的起振方向都豎直向下，但圖中質點9起振最晚B．圖中所畫的質點的起振時間都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的C．圖中質點8的振動完全重復質點7的振動，只是質點8起振后，通過平衡位置或最大位移處的時間總是比質點7通過相同位置時落后eq\f（T,4)D．只要圖中所有的質點都已振動了，質點1與質點9的振動步調就完全一致，但如果質點1發生的是第100次振動，則質點9發生的是第98次振動【導思】1。波源起振后，假設介質之間沒有相互作用，能形成波嗎?2．波源起振后，后面的質點是由前面的質點帶動引起的，因此各質點起振方向有什么特點?3．形成波后，沿波傳播方向各質點振動的周期有什么關系？4．在同一介質中，波源振動的每個周期，波傳播的距離有什么關系?【解析】從圖中可知,質點9是圖中距波源最遠的點，盡管與振源起振方向相同，但起振時刻最晚，故A正確，B錯誤；質點7與質點8相比較，質點7是質點8的前一個質點，7、8兩質點的振動步調相差eq\f（T,4)，故C正確；波由質點1傳播到質點9正好是2個周期的時間,質點9比質點1晚2T開始起振，一旦質點9起振后，質點1、9振動步調完全一致，故D正確．【答案】ACD細繩的一端在外力作用下從t＝0時刻開始做簡諧運動,激發出一列簡諧橫波，如圖所示，在細繩上選取15個點，圖甲為t＝0時刻各點所處的位置，圖乙為t＝T/4時刻的波形圖(T為波的周期）．請你在圖丙中畫出t＝3T/4時刻的波形圖．答案：t＝eq\f（3,4)T時刻的波形如下圖所示．解析：由題知，t＝eq\f(T，4）時刻，第1個質點到達最高點，第4個質點起振，則再經eq\f(T,4)，即t＝eq\f(T,2)時刻，第4個質點到達最高點，第7個質點起振，再經eq\f(T,4）,即t＝eq\f(3，4）T時刻，第7個質點到達最高點，第10個質點起振．考點二橫波和縱波1．橫波(1)概念：質點的振動方向跟波的傳播方向相互垂直的波，叫做橫波．（2）波形特點：凹凸相間．【說明】形成橫波的各質點可在與波傳播方向垂直的任意方向上振動．(3）波峰和波谷：在橫波中，凸起的最高處叫做波峰，凹下的最低處叫做波谷．2．縱波（1)概念：質點的振動方向跟波的傳播方向在同一直線上的波,叫做縱波．(2）波形特點：疏(疏部)密(密部）相間．（3）密部和疏部：在縱波中，質點分布最密的位置叫做密部，質點分布最疏的位置叫做疏部．【注意】氣體、液體、固體三種介質都能傳播縱波，但氣體不能傳播橫波．因為氣體不能發生剪切形變，無法傳播橫波．3．橫波和縱波的區別4.實際生活中的縱波與橫波聲波是縱波，地震波既有橫波又有縱波．水波比較復雜，水的內部只能傳播縱波，由于表面張力作用，水的表面可以傳播橫波和縱波，因此水波既不是橫波,也不是縱波，稱為水紋波(如圖所示）．【例2】關于橫波和縱波,下列說法正確的是()A．振源上、下振動形成的波是橫波B．振源水平振動形成的波是縱波C．波沿水平方向傳播，質點上下振動，這類波是橫波D．質點沿水平方向振動，波沿水平方向傳播,這類波是縱波【導思】判斷橫波與縱波的方法是根據波的傳播方向與質點振動方向的關系．【解析】根據縱波與橫波的概念，質點振動方向與波傳播方向垂直者為橫波，同一直線者為縱波，并不是上、下振動與水平振動的問題．所以A、B兩項錯誤，C正確．對于D，水平傳播、水平振動還不足以說明是同一直線,則D項錯誤．【答案】C關于橫波和縱波,下列說法正確的是（D)A．對于橫波和縱波質點的振動方向和波的傳播方向有時相同，有時相反B．對于縱波質點的振動方向與波的傳播方向一定相同C．形成縱波的質點，隨波一起遷移D．空氣介質只能傳播縱波解析：形成橫波的質點振動的方向只能與波的傳播方向垂直，形成縱波的質點的運動方向總是與波的傳播方向平行，有時相同,有時相反，故A、B選項都錯誤;無論是橫波還是縱波，質點都是在平衡位置附近往復運動，不會隨波遷移，故C錯誤;因為空氣介質只能通過壓縮而產生相互作用力，故空氣介質只能傳播縱波，D選項正確．考點三機械波1．機械波機械振動在介質中傳播，形成機械波．【說明】生活中常見的波大部分是機械波，如聲波、水波等，無線電波、光屬于電磁波．2．介質與機械波的傳播介質中有機械波傳播時，介質中的物質并不隨波一起傳播，傳播的只是振動這種運動形式，同時傳播波源的能量和包含的信息．3．機械波的特點(1)各質點都做受迫振動,其振動的頻率（或周期）都與波源(或周期)的頻率相同,各質點的起振方向都與波源相同,但不同步，離波源越遠的質點振動越滯后．(2）機械波傳播的是波源的運動形式和波源提供的能量，介質中各質點并不隨波遷移,而是在自己的平衡位置附近振動．在橫波中，波動方向與振動方向垂直．均勻介質中，波動是勻速運動,振動是變速運動．(3)介質中各質點靠彈力相互作用，前一質點帶動后一質點振動，后一質點跟著前一質點振動，故可通過前一質點的位置而確定后一質點的運動方向．此外，若不計能量損失，在均勻介質中各質點振動的振幅應相同．（4)機械波在傳播時也傳遞了信息．【例3】沿繩傳播的一列機械波，當波源突然停止振動時(）A．繩上各質點同時停止振動，橫波立即消失B．繩上各質點同時停止振動，縱波立即消失C．離波源較近的各質點先停止振動,較遠的各質點稍后停止振動D．離波源較遠的各質點先停止振動,較近的各質點稍后停止振動【導思】1。由于波源的振動依次引起后面質點的振動，從而形成機械波，試想有機械波一定存在機械振動嗎？2．機械波是由波源的振動引起的,那么有機械振動一定形成機械波嗎？3．如果波源停止振動，機械波能馬上消失嗎？為什么？4．機械波的形成是由前面的質點依次帶動后面的質點形成的，那么波源停止振動后，是離波源近的質點先停止振動還是遠的質點先停止振動？為什么?【解析】波形成后，如果波源停止振動，波不會立即消失，A、B錯；波源的能量不斷向遠處傳播,故離波源較近的質點先停止振動，C正確,D錯．【答案】C（多選)關于機械波的形成和傳播,下列說法中正確的是（BC）A．物體做機械振動，一定產生機械波B．后振動的質點總是跟著先振動的質點重復振動，只是時間落后一步C．參與振動的質點群有相同的頻率D．機械波是質點隨波遷移,也是振動能量的傳遞解析:機械波的形成必須具備的兩個條件:振源和介質,只有物體做機械振動,而其周圍沒有傳播這種振動的介質，遠處的質點不可能振動起來形成機械波，故A選項錯誤；形成機械波的各個質點,只在平衡位置附近往復運動，并沒有隨波遷移，離振源遠的質點振動的能量,是通過各質點的傳遞從振源獲得，故D選項錯誤．【例4】如圖所示是以質點P為振源的機械波沿著一條固定的輕繩傳播到質點Q的波形圖，則質點P剛開始振動時的方向為(）A．向上 B．向下C．向左 D．向右【導思】1。由題中條件可知波向哪個方向傳播？2．傳到Q點時，Q點向哪個方向運動？【解析】由于是波源帶動了后面的質點依次振動，且后面的質點總是重復前面質點的振動狀態，所以介質中各質點開始振動時的方向都與波源開始振動時的方向相同．此時波剛傳播至Q點，Q點此時的振動狀態即與波源P開始振動時的狀態相同．由波的傳播特點可知Q點此時是向上運動的，所以波源P點剛開始振動時的方向也向上．正確選項為A.【答案】A下圖是一列向右傳播的橫波，請標出這列波中a、b、c、d…h等質點在這一時刻的速度方向．解析：a、b兩質點速度方向向上,d、e、f質點速度方向向下，h質點速度方向向上．c、g兩質點速度為零．重難疑點辨析振動和波動的區別與聯系【典例】（多選）下列有關機械振動與機械波的說法中正確的是(）A．有機械振動就一定有機械波B．機械波中各質點振幅一定相同C．機械波中各質點均做受迫振動D．機械波中各質點振動周期相同【思路分析】根據振動與波動的關系以及質點振動的特點分析問題．【解析】有機械振動不一定有機械波，故選項A錯誤；機械波傳播中要消耗能量,所以振動幅度逐漸減小,各質點的振幅不一定相等，選項B錯誤;機械波傳播中各質點都要受到它前面質點的作用,每個質點都在做受迫振動，各質點振動的周期相同，故選項C、D正確．【答案】CD波動與振動是兩個不同的概念，有些同學會錯誤地認為振動就是波動．我們知道在波的傳播過程中，一定有質點的振動，但質點振動,不一定能夠形成波動，波動是許多質點振動而形成的，振動則是單個質點的運動．1．(多選)關于機械波的以下說法中，正確的是（AC）A．發生波動需要兩個條件：波源和介質B．波動過程是介質質點由近及遠移動的過程C．波動過程是能量由近及遠傳遞的過程D．波源與介質質點的振動都是自由振動解析：波源(即振源)振動時，依靠介質中的相互作用力帶動周圍各部分質點振動起來，形成機械波．各質點只在平衡位置附近做振動，并不隨波向外遷移，僅把振源的振動和能量傳播開來．波源和介質質點之間的相互作用力阻礙波源的振動，是一種阻力,所以波源的振動不可能是自由振動．相鄰的介質質點間存在相互作用，故介質質點也不是自由振動．2．一小石子落入平靜的湖面中央，圓形波紋一圈圈向外傳播，有一片樹葉落在水面上,則樹葉（C）A．逐漸漂向湖心B．逐漸漂向湖畔C．在落下地方上下振動D．沿樹葉所在的圓圈做圓周運動3．(多選)關于機械波的說法正確的是(ACD)A．相鄰的質點要相互做功B．縱波的質點可以隨波遷移，而橫波的質點不能C．振源開始時怎樣振動，其他質點開始時就怎樣振動D．除振源外，波中各質點都做受迫振動解析：機械波是由于介質中前面的質點帶動后面的質點，使振源的振動形式與振源的能量向遠處傳播而形成的，前、后質點間存在相互作用力,因而相互做功，故A正確；無論是橫波還是縱波,波傳播過程中,各質點只能在各自的平衡位置附近振動，質點不隨波遷移,因此B錯；振源依次帶動后面的質點，每個質點都做受迫振動，每個質點的頻率都與振源頻率相同，并且都“仿照”振