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3.1 波的形成
第三章 机械波
今天要解决的问题
1、波是怎么形成的，它传播了什么？
2、波的形成特点？
3、什么叫横波？什么叫纵波？
01
1、通过观察和分析，认识波是振动的传播，知道波在传播振动形式的同时也传播能量和信息。
2、能对波动现象进行分析和推理，认识波的形成过程。
3、能区别横波和纵波，知道什么是波峰和波谷、密部和疏部。
4、知道机械波的概念和形成机械波的条件。
学习目标
一、波的形成
一、波的形成
绳波模型
物理模型：
由于相邻质点间存在着相互作用，当绳中某一质点（波源）发生振动时，就会带动相邻的质点使它振动。这个质点又带动更远一些的质点振动起来，从而使绳子上的质点都跟着振动起来，这样波源的振动就传播出去了。
机械波的形成过程：
把绳子看成由无数个质点弹性连接而成
一、波的形成
2、波的形成条件：
1、机械波
（1）波源：开始振动的质点、装置或物体叫做波源
（2）介质：绳、水、空气等能够传播振动的物质叫介质
（3）机械波：机械振动在介质中的传播叫做机械波
（4）传播方向：振动状态传播方向就是波的传播方向
⑴波源 ⑵介质
1、绳上的点有没有随波迁移？
4、绳上各点开始振动的方向（起振方向）一样吗？起振方向有什么规律？
一、波的形成
2、绳上各点振动步调一致吗？各点振动有什么规律？绳上各点怎样运动？
质点只在平衡位置附近振动，并不随波迁移
各个质点不是同时开始振动的，离振源近的质点先起振，然后再带动后面的质点振动。就是说运动步调不一致，越远越滞后。
起振方向与振源（波源）相同
前面质点对后面质点说：“我的今天就是你的明天”
（带动性、滞后性、重复性）
5、绳上各点做的是自由振动还是受迫振动？
6、绳上各点振动的周期（频率）是否相同？振动周期有什么规律？
一、波的形成
7、沿绳（波）方向传播的什么？
波在同种均匀介质中是匀速传播的。波源振动一个周期，波向前传一个完整波形。
各个质点的振动都是受迫振动，
波传播的是振动形式（波源的振动形式）、能量和信息，（波是传递能量的一种方式）
振动频率等于波源的振动频率．
8、波的传播有什么规律？
2.波传播规律：
（1）波在同一种均匀介质中匀速传播。
（2）波源振动一个周期，波向前传一个完整波形。
深入理解
1.各质点的振动:
①沿波传播的方向由近及远的传播;
②机械波传播的是振动的形式、能量和信息;
③各质点都以自己的平衡位置为中心振动，质点并不随波迁移;
④介质中各质点都在做受迫振动，其振动频率都等于波源的振动频率；
⑤各质点的起振方向都与波源的起振方向相同。
二、横波和纵波
（1）定义：质点的振动方向跟波的传播方向垂直的波叫做横波
（2）特点：有波峰、波谷
凸起的最高处叫做波峰
凹下的最低处叫做波谷
（3）说明：横波是靠物体内部形变而产生的弹力作为回复力。故横波在固体传播
1.横波
实验中观察到，弹簧圈密集的部分和稀疏的部分交替向右传播，在弹簧上形成一种与横波不一样的疏密相间的波。
（1）定义：质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫做纵波
（2）特点：有密部、疏部。
质点分布较密的部分叫密部
质点分布较稀的部分叫疏部
（3）说明：纵波是靠介质质点的相互挤压而产生的作用力作为回复力。故纵波在固体、液体、气体中都能传播。
2.纵波
延伸拓展
2.地震波:既有横波又有纵波。且纵波传播速度大
1.声波：声波有横有纵，但大部分是纵波，要看传播的介质。声音在空气传播是纵波，因为声音在传播过程中是空气（介质）发生膨胀和收缩是沿着声波传播方向的。
3.水波:既不是横波也不是纵波，叫做水纹波。
三、机械波
1.定义：机械振动在介质中的传播就形成了机械波。
2.条件：① 有振源（内因）② 有可传播波的介质（外因）
振源（波源）——保持持续振动的物体．
介质——借以传播波的物质．
有振动不一定存在波，有波一定存在振动．
3、振动和波动的区别与联系:
振　动 波　动
区 别 研究 对象 单个质点在平衡位置附近的往复运动。研究的是单个质点的“个体行为”（个人的成长记录）录像 振动在介质中的传播。研究的是大量质点将波源振动传播的“群体行为”（集体合影）照相
力的 来源 可以由作用在物体上的各种性质力提供 联系介质中各质点的弹力
运动 性质 质点做变加速运动 在同一种均匀介质中是匀速直线运动
联系 (1)振动是波动的原因，波动是振动的结果 (2)有波动必然有振动，但有振动不一定有波动 (3)波动的性质、频率和振幅都与振源相同 (4)波动是振动形式的传播过程。 (5)从构成介质的某一质点来看，所呈现的现象是振动，从构成介质的整体来看，所呈现的现象是波动； 思考：如图是一列向右传播的横波在某时刻的波形图，请根据“机械波形成和传播的特点”分析判断A、B、C、D、E、F六个质点在此时刻的振动（运动）方向？
提示：距离波源远的质点振动滞后于距离波源近的质点振动。
方法一：
对横波而言，波动方向和质点振动方向垂直且在波形图的同一侧
方法二：
逆着波的传播方向，（上坡上，下坡下）
上坡上振（y轴正方向）
下坡下振（y轴负方向）
四、利用波动图像判断质点振动方向
振动方向（y轴正方向）
波动方向
波动方向
振动方向（y轴负方向）
练习、（多选）一列横波在x轴上传播，某时刻的波形如图所示，a、b、c、d四个质点，此时a质点正向上运动．由此可见( 　)
A．该波沿x轴正方向传播
B．d质点正向上运动
C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置
D．该时刻以后，b比c后到达平衡位置
练习、（多选）一列沿水平方向传播的横波某时刻的波形如图，则关于质点A的运动和受力，下列说法正确的是 ( 　).
A．如果波向左传播，则质点A正向下运动
B．如果波向左传播，则质点A受到向下的合外力
C．如果波向右传播，则质点A正向下运动
D．如果波向右传播，则质点A受到向下的合外力
AC
ABD
练习、（2022·全国·高二课时练习）一个小石子投向平静的湖面中心，会激起一圈圈波纹向外传播，如果此时水面上有一片树叶（如图），下列对树叶运动情况的叙述正确的是（　　）
A．树叶慢慢向湖心运动
B．树叶慢慢向湖岸漂去
C．在原处上下振动
D．沿着波纹做圆周运动
C
练习、（2022·四川·雅安中学高二阶段练习）以下对机械波的认识正确的是（　　）
A．形成机械波一定要有振源和介质
B．横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移
C．振源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全相同
D．机械波向右传播时，右方的质点比左方的质点早一些振动
A
练习、（多选）（2022·全国·高二课时练习）关于机械波的概念，下列说法正确的是（ ）
A．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向
B．横波和纵波可同时存在于介质中
C．机械波传播能量，也传递振动信息
D．横波中质点不随波迁移，纵波中质点随波迁移
BC
练习、（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
BC
练习、（2022·全国·高一课时练习）下图为波沿着一条右端固定的绳子传播到B点的波形示意图，由图可判断出A开始振动的方向是（　　）
A．向左 B．向右
C．向上 D．向下
C
练习、（2021·江苏南通·高二阶段练习）以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．绳波传播不需要介质
B．P点的起振方向朝上C．绳中质点带动右侧相邻的质点振动
D．当P点停止振动时，绳波立即消失
B
练习、（多选）简谐横波某时刻的波形图如图所示，由图可知（　　）
A．若质点a向下运动，则波是从左向右传播的
B．若质点b向上运动，则波是从左向右传播的
C．若波从右向左传播，则质点c向上运动
D．若波从右向左传播，则质点d向左运动
BC
课堂练习
练习、(多选)如图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形，此时波刚好传到E点，图中A、B、C、D四个质点的位移大小相等．关于这列波的描述，下列说法正确的是（　　）
A．波源起振方向向下
B．C 比 D先回到平衡位置
C．A、B两点速度相同
D．B、C两点加速度相同
AB
练习、如图所示为一横波在某一时刻的波形图，已知此时质点A 正向上运动，如图中箭头所示，由此可判断此横波( )
A.向右传播，且此时质点B正减速运动
B.向右传播，且此时质点C位移正增大
C.向左传播，且此时质点D加速度正减小D.向左传播，且此时质点E势能正减小
C
练习、（2022·四川省绵阳南山中学高二阶段练习）一列简谐横波沿x轴传播，某时刻的波形如图所示，已知此时质点F的运动方向向y轴负方向，则（　　）
A．此波向x轴正方向传播
B．质点C将比质点B先回到平衡位置
C．质点C此时向y轴正方向运动
D．质点E的振幅为零
B
练习、（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
C

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