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第三章 机械波
第1节 波的形成
物理学中将振动的传播称为波动，简称波。
水波
振动在水中传播的结果
绳波
振动在绳上传播的结果
波
带着如下问题先观察下面演示实验后思考：手拿绳的一端，上下振动一次，使绳上形成一个凸起状态，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动.如果在绳子上某处做一红色标记，观察这一红色标记的运动.
(1)红色标记做什么运动？
(2)为什么会看到凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动？
一、波是如何形成的
一、波是如何形成的
【探究】绳波究竟是怎样形成的呢？
设想:把绳分成很多小段
每一小段均可看成一个质点
手握住的那个质点（振源）在手的作用下最先开始上下振动
一、波是如何形成的
当手握绳端上下振动时，绳端处的第1个质点（振源）会开始振动，紧接着带动相邻的第2个质点开始振动，第2个质点又带动更远的第3个质点开始振动，依次类推……绳端质点（振源）的振动状态沿绳子从左至右由近及远依次传出去。
任何时刻，后一个质点总在重复前一个质点的运动状态，只不过总比前一个质点迟一些
1.传播方向上各质点均做受迫振动，先振动的质点带动后振动的质点，后振动的质点每时每刻都要重复前一质点的运动，但是略微滞后。
2.所有质点振动的周期、频率、振幅、起振方向均与波源相同，但是位移和相位不同（运动滞后）。
3.质点只在自己的平衡位置附近振动，不随波迁移。
波传播过程中各质点的运动特征
“带动、重复、落后”
传播方向
【思考1】绳上的点是不是随波一起迁移了呢？波传播的是什么？
【思考2】绳上各点是不是同时开始振动的，它们振动的步调一致吗？
【思考3】绳上各点开始振动时的方向 (起振方向) 与振源起振方向有什么关系？
【思考4】振源振动停止后波的传播会立刻停止么？
绳子上的点只在平衡位置上下振动，并不随波迁移。
波传播的是振动这种形式。
各质点不是同时起振的，离振源近的质点先起振。
振动步调不一致：前一质点依次带动后一质点振动,但后一质点滞后振动。
绳上个点开始振动的起振方向与振源起振方向相同。
质点说：我们从不“随波逐流”，
我们只是“波”的搬运工。
前面质点对后面质点说：“我的今天就是你的明天”
波源停止振动后，波仍向前传播。
大本p64
互相垂直
同一直线上
【观察与思考】观察绳波和推拉弹簧形成的波，判断这两种波在传播的过程中各质点的振动方向和波的传播方向间有怎样的关系？
纵波
横波
（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（凹凸波）。
（2）波形特点：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）
1、横波
二、横波和纵波
（3）说明：横波是靠物体内部形变而产生的弹力作为回复力，横波只能在固体内传播。（水波比较复杂，高中物理中通常视水波为横波。）
大本p64
（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（疏密波）
（2）波形特点：有密部、疏部，疏密相间．
（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。
纵波在固体、液体、气体中都能传播。
2、纵波
大本p64
发声体振动时在空气中产生的声波是纵波.
声波不仅能在空气中传播，也能在液体、固体中传播。
【思考】发声体振动时在空气中产生的声波是横波还是纵波？
声波
地震波
当地震发生时，地震波在地球内部和地表传播，有时使人感到左右摇晃，有时感到上下颠簸，由此可见地震波是什么波？
地震震源往往在地下某个地方，地震发生时，人感到上下颠簸是因为有纵波，感到左右摇晃是因为有横波，所以，地震波既含有纵波成分又含有横波成分。另外，横波振幅比纵波大，破坏力大，所以横波的水平晃动力是造成建筑物损坏的主要原因。
1、定义：机械振动在介质中由近及远的传播就形成了机械波。
2.产生条件：① 有振源。② 有可传播波的介质。
3、产生原理：组成介质的质点之间有相互作用，振源开始一个质点的振动会引起相邻质点的振动。
三、机械波
波源（振源）：波初始振动的位置，能够维持振动的传播，不间断的输入能量，。
介质：凡是能传播机械振动的媒介物质，都可以叫做介质。如绳、弹簧、水空气等
②机械波传播的是振动的形式、能量和信息；
③各质点的起振方向都与波源的起振方向相同。
⑤介质中各质点都在做受迫振动, 其振动频率都等于振源的振动频率;
④各质点都以平衡位置为中心振动，质点并不随波迁移；
①前带后，后跟前，由近及远的传播
4.机械波的特点：
5.波动与振动的区别和联系:
① 区别:振动是一个质点的往复运动; 波动是介质中许多质点的集体运动．
② 联系：
a.都是周期性的运动：波动周期等于质点的振动周期；
b.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；
c.振动是形成波动的必要条件，但
d.波动是振动形式的传播过程。
有振动不一定存在波，有波一定存在振动．
作业 小本 p37 1 2 3 6 10 4选做
大本p66
如图1所示，是某绳波形成过程的示意图.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.已知t＝0时，质点1开始向上运动，t＝T/4时，1到达最上方，5开始向上运动.问：t＝3T/4时，质点8、12、16的运动状态如何(是否运动、运动方向)？
当堂练：书后习题2
解题技巧：第一步明确波传递方向并计算相邻两质点振动滞后时间
【练习1】关于横波和纵波，下列说法正确的是（ A ）
A.对于纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反
B.对于横波，质点的振动方向与波的传播方向有时会相同
C.形成纵波的质点随波一起迁移
D.空气介质只能传播横波
【练习2】关于机械波，下列说法中正确的是( C )
A.物体做机械振动，一定产生机械波
B.机械波的传播方向就是介质中质点的振动方向
C.除振源外，机械波中各质点都做受迫振动
D.机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递
【练习3】一列机械波在一水平绳上匀速传播，则以下说法中正确的是（　A　）
A．绳子上任意一点做受迫振动的周期相同
B．绳子上任意一点在四分之一周期内通过的路程为一个振幅
C．绳子上相距为一个波长的两点振动情况是异步的
D．绳子上质点随波发生迁移
【练习4】(多选)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
【练习5】(多选)一列横波沿绳子向右传播,传播过程无能量损失,某时刻绳子形成如图所示的凹凸形状。对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点,下列说法正确的是(　 ACD 　)
A.它们的振幅相同
B.质点D和F的速度方向相同
C.从此时算起,质点B比C先回到平衡位置
D.从此时算起,质点E比F先到达波峰
【练习6】(多选)如图所示是绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下做简谐运动，带动其余质点依次上下振动。在T/4时，质点1到达最上方，质点5刚开始振动。下列说法正确的是（　ABD　）
A．质点5和质点1的振动频率相同
B．在 t =T /2 时，质点4加速度方向向上
C．从 t =T 开始的一小段时间内，质点11的速度正在减小
D．从 t =T 开始的一小段时间内，质点16的加速度正在增大
【练习7】(多选)如图所示为沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻质点间距离相等，其中0处为波源，设波源的振动周期为T，从波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时，经过1/4T，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正确的是(　　 )
A．介质中所有点的起振方向都是竖直向下的，但图中9点起振最晚
B．图中所画的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振方向是不相同的
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比质点7通过相同位置时落后1/4T
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，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
ACD
课堂小结

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