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　 第三章　机械波
1.波的形成
题组一　机械波的形成及其特点
1.《枫桥夜泊》中有名句：“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”。其中，当钟声传到客船时，对大钟的撞击早已停止了，但仍感觉“余音未绝”，分析其原因可能是（　　）
A.大钟的回声
B.大钟在继续振动，空气中继续形成声波
C.人的听觉发生“暂留”的缘故
D.大钟虽停止振动，但空气仍在振动
2.沿绳传播的一列横波，当波源突然停止振动时（设绳无限长，且波传播过程中无能量损失）（　　）
A.绳上各质点同时停止振动，波同时消失
B.离波源较近的质点先停止振动，直到所有质点全部停止振动
C.离波源较远的质点先停止振动，直到所有质点全部停止振动
D.以上说法都不对
3.（多选）把闹钟放在密闭的玻璃罩内，在玻璃罩外仍然可以听到闹钟的铃声。但如果将玻璃罩内的空气用抽气机抽出去，就听不到闹钟的铃声。这说明（　　）
A.声波是纵波 B.抽去玻璃罩内的空气后，闹钟不再响铃了
C.气体和固体都能传播声音 D.声波不能在真空中传播
4.（多选）如图所示是一条软绳，绳上选有18个质点，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，下列说法中正确的是（　　）
A.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
B.每个质点开始运动后，在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐运动
C.绳子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.绳子上波的传播过程也是能量的传播过程
题组二　横波和纵波的比较
5.区分横波与纵波的依据是（　　）
A.质点是沿水平方向还是沿竖直方向振动
B.质点的振动方向跟波的传播方向是互相垂直还是在一条直线上
C.波是沿水平方向还是沿竖直方向传播
D.波传播的距离是近还是远
6.下面关于横波、纵波的说法中正确的是（　　）
A.同一波源在同一介质中形成的机械波中可同时具有横波和纵波
B.由于横波、纵波中质点的振动方向与波的传播方向的关系不同，因此横波、纵波不可能沿同一方向传播
C.横波、纵波在同一介质中的传播速度一定相等
D.在固体中传播的波一定是横波
7.一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成，如图所示。在一次地震中，测得地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4 km/s和 9 km/s，波源在地震仪正下方，观察到两振子相差10 s开始振动，则（　　）
A.P先开始振动，波源距地震仪约72 km
B.P先开始振动，波源距地震仪约50 km
C.H先开始振动，波源距地震仪约72 km
D.H先开始振动，波源距地震仪约50 km
8.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（　　）
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
9.（多选）近海地震往往引发海啸，造成重大的人员伤亡，海啸实际上是一种波浪运动，也可称为地震海浪，下列说法中正确的是（　　）
A.波源停止振动时，海啸和地震波的传播立即停止
B.地震波和海啸都是由机械振动引起的机械波
C.已知地震波的纵波速度大于横波速度，此性质可用于横波的预警
D.地震波和海啸具有能量，随着传播将愈来愈强
10.地震振动以波的形式传播。地震波有纵波和横波之分。纵波的速度比横波的速度大。若A、B两处与C相距500 km和400 km，当C处地下20 km处发生地震。则（　　）
A.C处居民会感到先上下颠簸，后水平摇动
B.地震波传到A地时，方向均垂直于地面
C.A、B两处居民肯定不能感到地震
D.A、B两处地震强度可能相同
11.（多选）一般高层建筑物在底层与岩石之间建有支柱，如图所示。地震时产生的纵波和横波是造成建筑物损坏的主要原因，为了避免在地震时建筑物损坏，可在建造时采取适当的措施。下列做法中比较合理的是（　　）
A.减小支柱的长度
B.增加建筑物的高度
C.在建筑物底层与支柱间嵌入高弹性橡胶块
D.在支柱和岩石间安置可在水平方向滑动的护垫
12.图甲为波源的振动图像，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时的波形图及各质点的振动状态。
13.已知某次地震中纵波与横波的传播速度分别为9.1 km/s 和3.7 km/s。某地震观测中心记录到两种波到达的时间差为7.8 s，若机械波在地面内是匀速传播的，且传播的速度v、传播的距离x和传播距离x所用的时间t满足v＝。请你通过分析计算来完成下面问题：
（1）求地震中心到此地震观测中心的距离；
（2）请你分析在观测中心的工作人员当时所感觉到的地面振动方向。（设震源在地震观测中心正下方，工作人员对地面振动方向的感觉用“上下振动”“左右晃动”来说明）
1.波的形成
1.B　敲击大钟时，大钟振动发出声音，敲击停止时，大钟做阻尼振动，仍会在空气中形成声波，随着能量的减弱，钟声逐渐消失，故B正确，A、C、D错误。
2.D　当波源振动后，通过介质将波源的振动形式传递出去的同时，将能量也传递出去了，当波源停止振动后，传出去的能量不会消失，当没有能量损失时，这种波的形式和能量继续存在并且将继续传递下去，故选D。
3.CD　根据题中叙述的现象，无法说明声波是纵波，选项A错误；抽去玻璃罩内的空气，不会使闹钟停止响铃，选项B错误；抽去玻璃罩内的空气前，在玻璃罩外仍然可以听到闹钟的铃声，说明玻璃罩和空气都能传播声音，选项C正确；抽去玻璃罩内的空气后，就听不到闹钟的铃声，说明声波不能在真空中传播，选项D正确。
4.ACD　质点1带动质点2是利用绳子上质点间的弹力实现的，因此每个质点都做受迫振动，故A正确；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，故B错误；绳子上每一个质点的起振方向都与波源相同，振动周期都等于波源的振动周期，故C正确；波的传播过程也是能量的传播过程，故D正确。
5.B　质点的振动方向与传播方向相互垂直的波，叫作横波。质点的振动方向与传播方向在同一直线上的波，叫作纵波。故B正确，A、C、D错误。
6.A　同一波源产生的波中可同时具有横波、纵波，如地震波，虽然这两种波中质点的振动方向与波传播方向的关系不同，但并不妨碍两者沿同一方向传播，在同一介质中，横波和纵波传播速度一般不同，如地震波中纵波比横波传播得快，在固体中传播的波可能是横波，也可能是纵波，故选A。
7.A　纵波的传播速度快，纵波先到，所以P先开始振动，根据 － ＝10 s，解得x＝72 km。故A正确。
8.B　声音的传播方式为声波，而波的形成必须满足两个条件：波源和介质。月球上没有空气，即没有介质，无法形成波，所以B正确，A、C、D错误。
9.BC　波源的机械振动带动与其相邻的其他质点振动，再带动更远的质点振动，使波源的振动由近及远向外传播，形成地震波，所以波源停止振动时，海啸和地震波的传播不会立即停止，选项A错误，B正确；地震波的纵波速度大于横波速度，故此性质可用于横波的预警，选项C正确；地震波和海啸具有能量，但由于质点由静止到运动需要增加动能，质点在运动的过程中要克服摩擦力做功，所以会有机械能转化为内能，故随着波的传播其能量将愈来愈弱，选项D错误。
10.A　C处地下20 km处发生地震，因纵波的速度比横波的速度大，因此纵波比横波先到达C处，且纵波与传播方向平行，而横波与传播方向垂直，因此C处居民会感到先上下颠簸，后水平摇动，故A正确；地震波传到A地时，先是纵波，后横波，因此方向先垂直于地面，后平行于地面，故B错误；若A、B两处与C相距500 km和400 km，A、B两处居民均能感到地震，不过地震强度不同，故C、D错误。
11.CD　分析横波与纵波的特点，横波的特点是质点的振动方向与传播方向相互垂直，而纵波的特点是质点的振动方向与传播方向共线，横波使建筑物水平晃动，纵波使建筑物上下晃动，由于横波与纵波的传播速度不相同，会产生巨大的破坏力。为了避免在地震时建筑物损坏，可在建造时采取适当的措施，来减小水平与上下晃动，因此在建筑物底层与支柱间嵌入高弹性橡胶块或在支柱和岩石间安置可在水平方向滑动的护垫，来减缓水平与上下晃动，从而起到降低损失的作用，A、B错误，C、D正确。
12.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，波源处的质点出现在波峰，质点16开始起振，如图所示。
13.（1）48.6 km　（2）先是上下振动，随后又增加了左右晃动
解析：（1）设地震中心到观测中心的距离为x，则有－ ＝7.8 s，解得x≈48.6 km。
（2）由于纵波传播得快，故地震发生时纵波最先到达观测中心，因此在那里的工作人员先是感到地面上下振动，当横波到达后，又增加了左右晃动的感觉。
3 / 31.波的形成
课标要求 素养目标
1.通过观察认识波的特征。 2.能区别横波和纵波 1.知道机械波、横波与纵波、波峰与波谷、密部与疏部等概念。（物理观念） 2.理解机械波的形成条件及传播特点，知道机械波在传播振动形式的同时也传播能量和信息。（科学思维） 3.利用绳波观察波的产生和传播特点。（科学探究）
　　
知识点一　波的形成
1.波动：　　　　的传播称为波动，简称波。
2.形成过程（以绳波为例）
（1）把一条绳子分成一个个小段，这些小段可以看作一个个相连的　　　　，质点之间存在着弹性力的作用。
（2）当手握绳端上下振动时，绳端带动　　　的质点，使它也上下振动，这个质点又带动更远一些的质点振动……通过质点之间的依次带动，在绳上形成凹凸相间的波。
知识点二　横波和纵波
1.横波和纵波
定义 特征 波形图例
横波 质点的振动方向与波的传播方向互相　　的波 （1）波峰：凸起的最高处； （2）波谷：凹下的最低处
纵波 质点的振动方向与波的传播方向在　　　　　的波 （1）密部：质点分布最密的位置； （2）疏部：质点分布最疏的位置
2.声波
发声体振动时在空气中产生的声波是　　　，声波不仅能在空气中传播，也能在　　　　、　　　　中传播。
知识点三　机械波
1.定义：　　　　在介质中传播，形成机械波。
2.介质：波借以　　　　的物质。
3.波的特点
（1）介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，传播的只是　　　　这种运动形式。
（2）介质中本来静止的质点，随着波的传来而发生振动，获得能量，说明波是传递　　　　的一种方式。
（3）波不但传递能量，而且可以传递　　　　。
【情景思辨】
　如图所示，一组学生手挽手排成一行，从左边第一位同学开始，周期性完成地下蹲、起立动作，依次带动相邻的同学重复他的动作，我们就会看到凹凸相间的波沿着队伍传播开来。判断下列说法的正误。
（1）形成的“人浪”类似于横波。（　　）
（2）左边第一位同学先“振动”起来相当于波源，相邻同学之间“手挽手”相当于介质。（　　）
（3）后一位同学与前一位同学的“振动”步调是一致的。（　　）
（4）“人浪”沿水平方向传播，人随“人浪”发生了迁移。（　　）
要点一　机械波的形成及其特点
【探究】如图所示，取一条较长的软绳，绳的一端固定在竖直杆上，一位老师用手握住绳子的另一端拉平后连续向上、向下抖动长绳，可以看到一列波产生和传播的情形。如果在绳上做个红色标记（图中绳子上的黑点）。请思考：
（1）在波传播的过程中，红色标记怎样运动？
（2）红色标记是否随着波向绳的另一端移动？
（3）当手停止抖动后，绳上的波能立即停止吗？
【归纳】
1.机械波的形成过程及条件
条件：（1）有波源；（2）有介质。二者必须同时具备、缺一不可。
2.机械波的特点
（1）机械波传播的是振动形式、能量和信息，介质中各质点本身并不随波的传播而迁移，而是在各自的平衡位置附近振动。
（2）波动过程介质中的各个质点都做受迫振动，各个质点振动的周期（频率）与波源的周期（频率）相同。
（3）各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同。
（4）不考虑能量损失时，各质点振动的振幅相同。
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” 振动在介质中的传播，研究的是大量质点振动的“群体行为”
力的来源 可以由作用在物体上的各种性质的力提供 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向前传播的
联系 （1）振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，但有振动不一定有波动。 （2）波动的性质、频率和振幅都与振源相同
【典例1】　某绳波形成过程的示意图如图所示，质点1在外力作用下沿垂直直线方向做简谐运动，带动其余质点依次上下振动，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＝时，1到达最上方，5开始向上运动。问：
（1）t＝时，质点8、12、16的运动状态（是否运动、运动方向）如何？画出此时的波形图。
（2）t＝时，质点8、12、16的运动状态如何？画出此时的波形图。
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.关于振动和波的关系，下列说法中正确的是（　　）
A.有振动就一定有波
B.波是质点由近及远的移动过程
C.波是传递波源振动能量的一种方式
D.波源停止振动，则波也立即停止传播
2.（多选）如图为沿水平方向排列的介质中的部分质点，每相邻两质点间距离相等，其中O为波源。设波源的振动周期为T，自波源通过平衡位置竖直向下振动时开始计时，经过，质点1开始起振。下列关于各质点的振动和介质中的波的说法，正确的是（　　）
A.介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，但图中质点9起振最晚
B.图中所画的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的　　
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总是比质点7通过相同位置落后
D.只要图中所有质点都已振动，质点1与质点9的振动步调完全一致，但如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动
要点二　横波和纵波的比较
【探究】
地震是重大的自然灾害，地震后的情景如图所示。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，有时使人感到上下颠簸。请思考：
（1）地震波是横波还是纵波？
（2）横波与纵波的根本区别是什么？
【归纳】
横波与纵波的比较
　　名称 项目　　 横波 纵波
概念 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向相互垂直 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向在同一条直线上
介质 只能在固体介质中传播 在固体、液体和气体介质中均能传播
特征 在波动中交替、间隔出现波峰和波谷 在波动中交替、间隔出现密部和疏部
特别提醒
（1）在纵波中各质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上，而不是方向相同。
（2）绳波是横波，声波是纵波，但水波既不是横波也不是纵波，它属于比较复杂的机械波。
【典例2】　（多选）2024年1月23日2时9分，新疆阿克苏地区乌什县（北纬41.26度，东经78.63度）发生7.1级地震，震源深度22公里。假设恰好在震源（位于地下）正上方地区的一个观测站记录的纵波和横波的到达时刻相差Δt，已知在这一地区地震波的纵波和横波的传播速率分别为8 km/s和4 km/s。若近似认为波的传播速度恒定，则下列判断正确的是（　　）
A.地震时，震源正上方地区的建筑物先左右振动、后上下振动
B.地震时，震源正上方地区的建筑物先上下振动、后左右振动
C.观测站记录的纵波和横波的到达时刻相差Δt＝5.5 s
D.观测站记录的纵波和横波的到达时刻相差Δt＝2.75 s
尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.有关纵波与横波，下列说法中正确的是（　　）
A.对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同
B.对于横波，质点振动方向与波的传播方向垂直
C.纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能
D.横波只能在固体中传播，纵波只能在液体、气体中传播
2.下列关于横波和纵波的说法中正确的是（　　）
A.横波中，质点的振动方向一定沿竖直方向
B.横波中，质点的振动方向也可能与波的传播方向在同一直线上
C.纵波中，波的传播方向就是波中质点的移动方向
D.纵波中，质点的振动方向一定与波的传播方向在同一条直线上
1.一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，如果此时水面上漂浮着一个篮球（如图），下列对篮球运动情况的描述正确的是（　　）
A.篮球慢慢向湖心运动 B.篮球慢慢向湖岸运动
C.在原处上下振动 D.沿着波纹做圆周运动
2.（多选）关于机械波的形成与传播，下列说法中正确的是（　　）
A.物体做机械振动，不一定产生机械波
B.后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步
C.参与振动的质点都有相同的频率
D.机械波是质点随波迁移，也是振动能量的传递
3.下列关于波的现象的说法中正确的是（　　）
A.只要有机械波产生，一定可以找到产生机械波的波源
B.把小石块扔到平静的湖水里，水面上便会激起水波，水波将促使水面上的漂浮物向远方运动
C.某空间找不到机械波，则在这一空间一定没有波源
D.横波与纵波，其质点的振动方向不同，因此，横波和纵波不可能沿同一方向传播
4.（多选）有关纵波与横波，下列说法正确的是（　　）
A.振源上下振动形成的波是横波
B.振源水平振动形成的波是纵波
C.波沿水平方向传播，质点上下振动，这类波是横波
D.质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，并且质点的振动方向与波的传播方向平行，这类波是纵波
1.波的形成
【基础知识·准落实】
知识点一
1.振动　2.（1）质点　（2）相邻
知识点二
1.垂直　同一直线上　2.纵波　液体　固体
知识点三
1.机械振动　2.传播　3.（1）振动　（2）能量　（3）信息
情景思辨
（1）√　（2）√　（3）×　（4）×
【核心要点·快突破】
要点一
知识精研
【探究】　提示：（1）红色标记在竖直方向上下振动。
（2）红色标记没有随着波向绳的另一端移动。
（3）当手停止抖动后，绳上的波不能立即停止。
【典例1】　见解析
解析：各质点在t＝、t＝的情况，分别如图甲、乙所示。
（1）由图甲可知，t＝时，质点8未到达波峰，正在向上振动，质点12、16未振动。
（2）由图乙可知，t＝时，质点8正在向下振动，质点12向上振动，质点16未振动。
素养训练
1.C　有机械振动，不一定能形成机械波，还要有传播振动的介质，A错误；波是振动形式由近及远的移动过程，而质点并不随波迁移，B错误；机械波传播的是波的形式和能量，故波是传递波源振动能量的一种方式，C正确；波源停止振动时，由于后面的各质点已经开始振动，并不会立即停止振动，所以在介质中传播的波并不立即停止，D错误。
2.ACD　据波的传播特点知，波传播过程中各质点的振动总是重复波源的振动，所以起振方向相同，都是竖直向下，但从时间上来说，起振依次落后的时间，所以A、C正确，B错误；由题意知，质点9比质点1应晚起振两个周期，当所有质点都起振后，质点1与质点9步调完全一致，D正确。
要点二
知识精研
【探究】　提示：（1）地震波既有横波成分也有纵波成分。
（2）横波与纵波的根本区别是横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，纵波中质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上。
【典例2】　BD　地震波由震源向上传播，横波使建筑物左右振动，纵波使建筑物上下振动，分析题意可知，纵波传得快，震源正上方地区的建筑物先上下振动，后左右振动，A错误，B正确；设横波的速度为v1，纵波的速度为v2，根据运动学公式可知－ ＝Δt，代入数据解得Δt＝2.75 s，C错误，D正确。
素养训练
1.B　纵波质点振动方向与传播方向在同一条直线上，方向并不一定相同，故选项A错误；机械波的质点只是在其平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移，横波和纵波都是这样，故选项C错误；横波只能在固体中传播，纵波可在固体、液体和气体中传播，故选项D错误；由横波的定义可知选项B正确。
2.D　横波中，质点的振动方向与波传播方向垂直，但不一定沿竖直方向，选项A、B错误；纵波中质点的振动方向与波的传播方向虽然在同一条直线上，但质点的振动方向与波的传播方向可能相同，也可能相反，选项C错误，D正确。
【教学效果·勤检测】
1.C　由于波在传播过程中，只传递振动的能量和波源所发出的信息，而各质点不随波迁移，只在各自的平衡位置附近振动。故选C。
2.ABC　机械波的形成必须具备两个条件：波源和介质，若只有物体做机械振动，而其周围没有传播这种振动的介质，远处的质点不可能振动起来形成机械波，A正确；先振动的质点带动与它相邻的后振动的质点，将振动传播开来，所以后一个质点总是落后前一个质点，但振动频率相同，B、C正确；形成机械波的各振动质点只在平衡位置附近往复运动，并没有随波迁移，离波源远的质点振动的能量是通过各质点的传递从波源获得的，D错误。
3.A　有机械波存在就一定具备了两个必要条件：波源和介质，所以A正确；若只有波源而无介质，也不能产生机械波，所以C错误；丢石块可以使漂浮物远去，但这不是激起的水波所产生的效果，如果仅靠水波，漂浮物只可能在原平衡位置附近做上下振动，故B错误；横波和纵波的质点振动方向与波的传播方向的关系不同，但可能沿同一方向传播，所以D错误。
4.CD　不论振源是沿水平方向振动，还是沿竖直方向振动。若振动方向与波的传播方向垂直，则为横波；若振动方向与波的传播方向在同一条直线上，则为纵波。故A、B错误，C、D正确。
4 / 5(共69张PPT)
1.波的形成
课标要求 素养目标
1.通过观察认识波的
特征。 2.能区别横波和纵波 1.知道机械波、横波与纵波、波峰与波谷、密
部与疏部等概念。（物理观念）
2.理解机械波的形成条件及传播特点，知道机
械波在传播振动形式的同时也传播能量和信
息。（科学思维）
3.利用绳波观察波的产生和传播特点。（科学
探究）
目 录
01.
基础知识·准落实
02.
核心要点·快突破
03.
教学效果·勤检测
04.
课时训练·提素能
基础知识·准落实
梳理归纳 自主学习
01
知识点一　波的形成
1. 波动： 的传播称为波动，简称波。
2. 形成过程（以绳波为例）
（1）把一条绳子分成一个个小段，这些小段可以看作一个个相连
的 ，质点之间存在着弹性力的作用。
（2）当手握绳端上下振动时，绳端带动 的质点，使它也
上下振动，这个质点又带动更远一些的质点振动……通过质
点之间的依次带动，在绳上形成凹凸相间的波。
振动　
质点　
相邻　
知识点二　横波和纵波
1. 横波和纵波
定义 特征 波形图例
横
波 质点的振动方向与
波的传播方向互
相 的波 （1）波峰：凸起的最
高处； （2）波谷：凹下的最
低处
垂直　
定义 特征 波形图例
纵
波 质点的振动方向与
波的传播方向
在
的波 （1）密部：质点分布
最密的位置； （2）疏部：质点分布
最疏的位置
2. 声波
发声体振动时在空气中产生的声波是 ，声波不仅能在空气
中传播，也能在 、 中传播。
同一直线上　
纵波　
液体　
固体　
知识点三　机械波
1. 定义： 在介质中传播，形成机械波。
2. 介质：波借以 的物质。
3. 波的特点
（1）介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，传播
的只是 这种运动形式。
（2）介质中本来静止的质点，随着波的传来而发生振动，获得能
量，说明波是传递 的一种方式。
（3）波不但传递能量，而且可以传递 。
机械振动　
传播　
振动　
能量　
信息　
【情景思辨】
　如图所示，一组学生手挽手排成一行，从左边第一位同学开始，周
期性完成地下蹲、起立动作，依次带动相邻的同学重复他的动作，我
们就会看到凹凸相间的波沿着队伍传播开来。判断下列说法的正误。
（1）形成的“人浪”类似于横波。 （　√　）
√
（2）左边第一位同学先“振动”起来相当于波源，相邻同学之间
“手挽手”相当于介质。 （　√　）
（3）后一位同学与前一位同学的“振动”步调是一致的。
（　×　）
（4）“人浪”沿水平方向传播，人随“人浪”发生了迁移。
（　×　）
√
×
×
核心要点·快突破
互动探究 深化认知
02
要点一　机械波的形成及其特点
【探究】
如图所示，取一条较长的软绳，绳的一端固定在竖直杆上，一位老师用手握住绳子的另一端拉平后连续向上、向下抖动长绳，可以看到一列波产生和传播的情形。如果在绳上做个红色标记（图中绳子上的黑点）。请思考：
（1）在波传播的过程中，红色标记怎样运动？
提示： 红色标记在竖直方向上下振动。
（2）红色标记是否随着波向绳的另一端移动？
提示： 红色标记没有随着波向绳的另一端移动。
（3）当手停止抖动后，绳上的波能立即停止吗？
提示： 当手停止抖动后，绳上的波不能立即停止。
【归纳】
1. 机械波的形成过程及条件
条件：（1）有波源；（2）有介质。二者必须同时具备、缺一
不可。
2. 机械波的特点
（1）机械波传播的是振动形式、能量和信息，介质中各质点本身
并不随波的传播而迁移，而是在各自的平衡位置附近振动。
（2）波动过程介质中的各个质点都做受迫振动，各个质点振动的
周期（频率）与波源的周期（频率）相同。
（3）各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同。
（4）不考虑能量损失时，各质点振动的振幅相同。
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” 振动在介质中的传播，研究的是大量质点振动的“群体行为”
力的 来源 可以由作用在物体上的
各种性质的力提供 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向前传播的
联系 （1）振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动
必然有振动，但有振动不一定有波动。 （2）波动的性质、频率和振幅都与振源相同 【典例1】　某绳波形成过程的示意图如图所示，质点1在外力作用下
沿垂直直线方向做简谐运动，带动其余质点依次上下振动，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＝时，1到
达最上方，5开始向上运动。问：
（1）t＝时，质点8、12、16的运动状态（是否运动、运动方向）如
何？画出此时的波形图。
答案：见解析
解析：各质点在t＝、t＝的情况，分别如图甲、乙所示。
（1）由图甲可知，t＝时，质点8未到达波峰，正在向上振动，
质点12、16未振动。
解析：由图乙可知，t＝时，质点8正在向下振动，质点12向上
振动，质点16未振动。
（2）t＝时，质点8、12、16的运动状态如何？画出此时的波形图。
1. 关于振动和波的关系，下列说法中正确的是（　　）
A. 有振动就一定有波
B. 波是质点由近及远的移动过程
C. 波是传递波源振动能量的一种方式
D. 波源停止振动，则波也立即停止传播
解析：　有机械振动，不一定能形成机械波，还要有传播振动的
介质，A错误；波是振动形式由近及远的移动过程，而质点并不随
波迁移，B错误；机械波传播的是波的形式和能量，故波是传递波
源振动能量的一种方式，C正确；波源停止振动时，由于后面的各
质点已经开始振动，并不会立即停止振动，所以在介质中传播的波
并不立即停止，D错误。
2. （多选）如图为沿水平方向排列的介质中的部分质点，每相邻两质
点间距离相等，其中O为波源。设波源的振动周期为T，自波源通过
平衡位置竖直向下振动时开始计时，经过，质点1开始起振。下列
关于各质点的振动和介质中的波的说法，正确的是（　　）
A. 介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，但图中质点9起振最晚
B. 图中所画的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的
D. 只要图中所有质点都已振动，质点1与质点9的振动步调完全一致，但如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动
解析： 　据波的传播特点知，波传播过程中各质点的振动总是
重复波源的振动，所以起振方向相同，都是竖直向下，但从时间上
来说，起振依次落后的时间，所以A、C正确，B错误；由题意
知，质点9比质点1应晚起振两个周期，当所有质点都起振后，质点
1与质点9步调完全一致，D正确。
要点二　横波和纵波的比较
【探究】
地震是重大的自然灾害，地震后的情景如图所示。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，有时使人感到
上下颠簸。请思考：
（1）地震波是横波还是纵波？
提示：地震波既有横波成分也有纵波成分。
（2）横波与纵波的根本区别是什么？
提示：横波与纵波的根本区别是横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，纵波中质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上。
【归纳】
横波与纵波的比较
　　名称 项目　　 横波 纵波
概念 在波动中，质点的振动
方向和波的传播方向相
互垂直 在波动中，质点的振动方向和波
的传播方向在同一条直线上
介质 只能在固体介质中传播 在固体、液体和气体介质中均能
传播
特征 在波动中交替、间隔出
现波峰和波谷 在波动中交替、间隔出现密部和
疏部
特别提醒
（1）在纵波中各质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上，而
不是方向相同。
（2）绳波是横波，声波是纵波，但水波既不是横波也不是纵波，它
属于比较复杂的机械波。
【典例2】　（多选）2024年1月23日2时9分，新疆阿克苏地区乌什县
（北纬41.26度，东经78.63度）发生7.1级地震，震源深度22公里。假
设恰好在震源（位于地下）正上方地区的一个观测站记录的纵波和横
波的到达时刻相差Δt，已知在这一地区地震波的纵波和横波的传播速
率分别为8 km/s和4 km/s。若近似认为波的传播速度恒定，则下列判
断正确的是（　　）
A. 地震时，震源正上方地区的建筑物先左右振动、后上下振动
B. 地震时，震源正上方地区的建筑物先上下振动、后左右振动
C. 观测站记录的纵波和横波的到达时刻相差Δt＝5.5 s
D. 观测站记录的纵波和横波的到达时刻相差Δt＝2.75 s
解析：地震波由震源向上传播，横波使建筑物左右振动，纵波使建筑
物上下振动，分析题意可知，纵波传得快，震源正上方地区的建筑物
先上下振动，后左右振动，A错误，B正确；设横波的速度为v1，纵波
的速度为v2，根据运动学公式可知－ ＝Δt，代入数据解得Δt＝2.75
s，C错误，D正确。
1. 有关纵波与横波，下列说法中正确的是（　　）
A. 对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同
B. 对于横波，质点振动方向与波的传播方向垂直
C. 纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能
D. 横波只能在固体中传播，纵波只能在液体、气体中传播
解析：　纵波质点振动方向与传播方向在同一条直线上，方向并
不一定相同，故选项A错误；机械波的质点只是在其平衡位置附近
做简谐运动，并不随波迁移，横波和纵波都是这样，故选项C错
误；横波只能在固体中传播，纵波可在固体、液体和气体中传播，
故选项D错误；由横波的定义可知选项B正确。
2. 下列关于横波和纵波的说法中正确的是（　　）
A. 横波中，质点的振动方向一定沿竖直方向
B. 横波中，质点的振动方向也可能与波的传播方向在同一直线上
C. 纵波中，波的传播方向就是波中质点的移动方向
D. 纵波中，质点的振动方向一定与波的传播方向在同一条直线上
解析：　横波中，质点的振动方向与波传播方向垂直，但不一定
沿竖直方向，选项A、B错误；纵波中质点的振动方向与波的传播
方向虽然在同一条直线上，但质点的振动方向与波的传播方向可能
相同，也可能相反，选项C错误，D正确。
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
03
1. 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
果此时水面上漂浮着一个篮球（如图），下列对篮球运动情况的描
述正确的是（　　）
A. 篮球慢慢向湖心运动
B. 篮球慢慢向湖岸运动
C. 在原处上下振动
D. 沿着波纹做圆周运动
解析：由于波在传播过程中，只传递振动的能量和波源所发出的信息，而各质点不随波迁移，只在各自的平衡位置附近振动。故选C。
2. （多选）关于机械波的形成与传播，下列说法中正确的是（　　）
A. 物体做机械振动，不一定产生机械波
B. 后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步
C. 参与振动的质点都有相同的频率
D. 机械波是质点随波迁移，也是振动能量的传递
解析： 　机械波的形成必须具备两个条件：波源和介质，若只
有物体做机械振动，而其周围没有传播这种振动的介质，远处的质
点不可能振动起来形成机械波，A正确；先振动的质点带动与它相
邻的后振动的质点，将振动传播开来，所以后一个质点总是落后前
一个质点，但振动频率相同，B、C正确；形成机械波的各振动质
点只在平衡位置附近往复运动，并没有随波迁移，离波源远的质点
振动的能量是通过各质点的传递从波源获得的，D错误。
3. 下列关于波的现象的说法中正确的是（　　）
A. 只要有机械波产生，一定可以找到产生机械波的波源
B. 把小石块扔到平静的湖水里，水面上便会激起水波，水波将促使水
面上的漂浮物向远方运动
C. 某空间找不到机械波，则在这一空间一定没有波源
D. 横波与纵波，其质点的振动方向不同，因此，横波和纵波不可能沿
同一方向传播
解析：　有机械波存在就一定具备了两个必要条件：波源和介
质，所以A正确；若只有波源而无介质，也不能产生机械波，所以
C错误；丢石块可以使漂浮物远去，但这不是激起的水波所产生的
效果，如果仅靠水波，漂浮物只可能在原平衡位置附近做上下振
动，故B错误；横波和纵波的质点振动方向与波的传播方向的关系
不同，但可能沿同一方向传播，所以D错误。
4. （多选）有关纵波与横波，下列说法正确的是（　　）
A. 振源上下振动形成的波是横波
B. 振源水平振动形成的波是纵波
C. 波沿水平方向传播，质点上下振动，这类波是横波
D. 质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，并且质点的振动方向与
波的传播方向平行，这类波是纵波
解析： 　不论振源是沿水平方向振动，还是沿竖直方向振动。
若振动方向与波的传播方向垂直，则为横波；若振动方向与波的传
播方向在同一条直线上，则为纵波。故A、B错误，C、D正确。
04
课时训练·提素能
分层达标 素养提升
题组一　机械波的形成及其特点
1. 《枫桥夜泊》中有名句：“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”。
其中，当钟声传到客船时，对大钟的撞击早已停止了，但仍感觉
“余音未绝”，分析其原因可能是（　　）
A. 大钟的回声
B. 大钟在继续振动，空气中继续形成声波
C. 人的听觉发生“暂留”的缘故
D. 大钟虽停止振动，但空气仍在振动
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解析：　敲击大钟时，大钟振动发出声音，敲击停止时，大钟做
阻尼振动，仍会在空气中形成声波，随着能量的减弱，钟声逐渐消
失，故B正确，A、C、D错误。
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2. 沿绳传播的一列横波，当波源突然停止振动时（设绳无限长，且波
传播过程中无能量损失）（　　）
A. 绳上各质点同时停止振动，波同时消失
B. 离波源较近的质点先停止振动，直到所有质点全部停止振动
C. 离波源较远的质点先停止振动，直到所有质点全部停止振动
D. 以上说法都不对
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解析：　当波源振动后，通过介质将波源的振动形式传递出去的
同时，将能量也传递出去了，当波源停止振动后，传出去的能量不
会消失，当没有能量损失时，这种波的形式和能量继续存在并且将
继续传递下去，故选D。
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3. （多选）把闹钟放在密闭的玻璃罩内，在玻璃罩外仍然可以听到闹
钟的铃声。但如果将玻璃罩内的空气用抽气机抽出去，就听不到闹
钟的铃声。这说明（　　）
A. 声波是纵波
B. 抽去玻璃罩内的空气后，闹钟不再响铃了
C. 气体和固体都能传播声音
D. 声波不能在真空中传播
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解析： 　根据题中叙述的现象，无法说明声波是纵波，选项
A错误；抽去玻璃罩内的空气，不会使闹钟停止响铃，选项B错
误；抽去玻璃罩内的空气前，在玻璃罩外仍然可以听到闹钟的
铃声，说明玻璃罩和空气都能传播声音，选项C正确；抽去玻璃
罩内的空气后，就听不到闹钟的铃声，说明声波不能在真空中
传播，选项D正确。
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4. （多选）如图所示是一条软绳，绳上选有18个质点，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，下列说法中正确的是（　　）
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A. 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
B. 每个质点开始运动后，在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐
运动
C. 绳子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. 绳子上波的传播过程也是能量的传播过程
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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，因此每个质点都做受迫振动，故A正确；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，故B错
误；绳子上每一个质点的起振方向都与波源相同，振动周期都
等于波源的振动周期，故C正确；波的传播过程也是能量的传播
过程，故D正确。
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题组二　横波和纵波的比较
5. 区分横波与纵波的依据是（　　）
A. 质点是沿水平方向还是沿竖直方向振动
B. 质点的振动方向跟波的传播方向是互相垂直还是在一条直线上
C. 波是沿水平方向还是沿竖直方向传播
D. 波传播的距离是近还是远
解析：　质点的振动方向与传播方向相互垂直的波，叫作横波。
质点的振动方向与传播方向在同一直线上的波，叫作纵波。故B正
确，A、C、D错误。
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6. 下面关于横波、纵波的说法中正确的是（　　）
A. 同一波源在同一介质中形成的机械波中可同时具有横波和纵波
B. 由于横波、纵波中质点的振动方向与波的传播方向的关系不同，
因此横波、纵波不可能沿同一方向传播
C. 横波、纵波在同一介质中的传播速度一定相等
D. 在固体中传播的波一定是横波
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解析：　同一波源产生的波中可同时具有横波、纵波，如地震
波，虽然这两种波中质点的振动方向与波传播方向的关系不同，但
并不妨碍两者沿同一方向传播，在同一介质中，横波和纵波传播速
度一般不同，如地震波中纵波比横波传播得快，在固体中传播的波
可能是横波，也可能是纵波，故选A。
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7. 一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成，如图所
示。在一次地震中，测得地震波中的横波和纵波传播速率分别约为
4 km/s和 9 km/s，波源在地震仪正下方，观察到两振子相差10 s开始
振动，则（　　）
A. P先开始振动，波源距地震仪约72 km
B. P先开始振动，波源距地震仪约50 km
C. H先开始振动，波源距地震仪约72 km
D. H先开始振动，波源距地震仪约50 km
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解析：　纵波的传播速度快，纵波先到，所以P先开始振动，根据
－ ＝10 s，解得x＝72 km。故A正确。
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8. 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
（　　）
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
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解析：　 声音的传播方式为声波，而波的形成必须满足两个条
件：波源和介质。月球上没有空气，即没有介质，无法形成波，
所以B正确，A、C、D错误。
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9. （多选）近海地震往往引发海啸，造成重大的人员伤亡，海啸实际
上是一种波浪运动，也可称为地震海浪，下列说法中正确的是
（　　）
A. 波源停止振动时，海啸和地震波的传播立即停止
B. 地震波和海啸都是由机械振动引起的机械波
C. 已知地震波的纵波速度大于横波速度，此性质可用于横波的预警
D. 地震波和海啸具有能量，随着传播将愈来愈强
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解析： 　波源的机械振动带动与其相邻的其他质点振动，再带
动更远的质点振动，使波源的振动由近及远向外传播，形成地震
波，所以波源停止振动时，海啸和地震波的传播不会立即停止，选
项A错误，B正确；地震波的纵波速度大于横波速度，故此性质可
用于横波的预警，选项C正确；地震波和海啸具有能量，但由于质
点由静止到运动需要增加动能，质点在运动的过程中要克服摩擦力
做功，所以会有机械能转化为内能，故随着波的传播其能量将愈来
愈弱，选项D错误。
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10. 地震振动以波的形式传播。地震波有纵波和横波之分。纵波的速
度比横波的速度大。若A、B两处与C相距500 km和400 km，当C处
地下20 km处发生地震。则（　　）
A. C处居民会感到先上下颠簸，后水平摇动
B. 地震波传到A地时，方向均垂直于地面
C. A、B两处居民肯定不能感到地震
D. A、B两处地震强度可能相同
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解析：　C处地下20 km处发生地震，因纵波的速度比横波的速
度大，因此纵波比横波先到达C处，且纵波与传播方向平行，而横
波与传播方向垂直，因此C处居民会感到先上下颠簸，后水平摇
动，故A正确；地震波传到A地时，先是纵波，后横波，因此方向
先垂直于地面，后平行于地面，故B错误；若A、B两处与C相距
500 km和400 km，A、B两处居民均能感到地震，不过地震强度不
同，故C、D错误。
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11. （多选）一般高层建筑物在底层与岩石之间建有支柱，如图所
示。地震时产生的纵波和横波是造成建筑物损坏的主要原因，为
了避免在地震时建筑物损坏，可在建造时
采取适当的措施。下列做法中比较合理的
是（　　）
A. 减小支柱的长度
B. 增加建筑物的高度
C. 在建筑物底层与支柱间嵌入高弹性橡胶块
D. 在支柱和岩石间安置可在水平方向滑动的护垫
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解析：　分析横波与纵波的特点，横波的特点是质点的振动方
向与传播方向相互垂直，而纵波的特点是质点的振动方向与传播
方向共线，横波使建筑物水平晃动，纵波使建筑物上下晃动，由
于横波与纵波的传播速度不相同，会产生巨大的破坏力。为了避
免在地震时建筑物损坏，可在建造时采取适当的措施，来减小水
平与上下晃动，因此在建筑物底层与支柱间嵌入高弹性橡胶块或
在支柱和岩石间安置可在水平方向滑动的护垫，来减缓水平与上
下晃动，从而起到降低损失的作用，A、B错误，C、D正确。
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12. 图甲为波源的振动图像，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时的波形图及各质点的振动状态。
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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，波源处的质点出现在波峰，质点16开始
起振，如图所示。
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13. 已知某次地震中纵波与横波的传播速度分别为9.1 km/s 和3.7
km/s。某地震观测中心记录到两种波到达的时间差为7.8 s，若
机械波在地面内是匀速传播的，且传播的速度v、传播的距离x
和传播距离x所用的时间t满足v＝。请你通过分析计算来完成
下面问题：
（1）求地震中心到此地震观测中心的距离；
答案：48.6 km　
解析：设地震中心到观测中心的距离为x，则有
－ ＝7.8 s，解得x≈48.6 km。
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（2）请你分析在观测中心的工作人员当时所感觉到的地面振动方
向。（设震源在地震观测中心正下方，工作人员对地面振动
方向的感觉用“上下振动”“左右晃动”来说明）
答案：先是上下振动，随后又增加了左右晃动
解析：由于纵波传播得快，故地震发生时纵波最先到达
观测中心，因此在那里的工作人员先是感到地面上下振动，
当横波到达后，又增加了左右晃动的感觉。
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谢谢观看!
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