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人教版普高物选修1 第3章 机械波 第1讲 波的形成（讲义）--教师版（定稿）
人教版普高物选修1 第3章 机械波 第1讲 波的形成
知识点1、波的形成及特点
情景导学：
如图所示，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)红色标记有没有随波迁移？红色标记是怎样运动的？
(2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？
答案　(1)没有，红色标记只在竖直方向上下振动 (2)不会，当手停止抖动后，波仍向右传播
1、机械波：物理学中，把机械振动在介质中的传播称为机械波（波动），简称波。
2、波的形成和传播
取一条较长的软绳，用手握住一端拉平后向上抖动一次，可以看到绳上形成一个凸起部分，这个凸起部分向另一端传去．向下抖动一次，可以看到绳上形成一个凹下部分，这个凹下部分也向另一端传去．连续向上、向下抖动长绳，可以看到一列波的传播．
用红颜色在绳上做标记，在波传播的过程中，这个标记怎样运动？它是否随着波向绳的另一端移动？
(1)有介质：一条绳子可以分成一个个小段，这些小段可以看作一个个相连的质点，这些质点之间存在着弹性力 的作用。
(2)有振源：当手握绳端上下振动时，绳端带动 相邻的质点，使它也上下振动。这个质点又带动更远一些的质点…绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟 一些开始振动，绳端这种上下振动的状态 就沿绳子传了出去，整体上形成了凹凸相间的波形。
(3)机械波的形成实质：
介质质点间存在相互作用，前面的质点 带动 后面的质点振动，同时将振动形式与能量向外传播。每一个质点都由前面的质点带动做受迫振动，重复前面的质点的振动形状。机械振动在介质中 由近及远 的传播就形成了机械波。
(4)机械波产生和传播的条件：
波源：波源是产生机械振动的物体。
介质：能够传播机械波的物质。（如空气和水等）
3、思考
3.1绳上各质点开始振动的方向(起振方向)与振源起振的方向有什么关系？
答案　绳上各点的起振方向与振源起振方向相同。
3.2．振源振动停止后，波还能继续传播吗？ 答案　能够继续传播
4、波动过程中各质点的运动特点
(1)先振动的质点带动后振动的质点——“带动” (2)后振动的质点重复前面质点的振动——“重复”
(3)后振动的质点的振动状态滞后于先振动的质点的振动状态—“滞后”
5、波的特点：
(1)像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同。
(2)各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同。
(3)离波源越远，质点振动越滞后，但每一个质点的起振方向与波源起振方向相同。
(4)机械波向前传播的是振动的形式和能量，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。
(5)波也可以传递信息，如声波、电磁波等。
6、振动和波动的关系
(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，有振动不一定有波动。
(2)波动中各质点振动的性质、频率和振幅与波源相同。
类别 振动 波动
运动现象 单个质点的周期性运动 大量质点共同的周期性运动
运动成因 质点受到指向平衡位置的回复力作用 介质中质点受到相邻质点的带动
联系 1.振动是波动的起因，波动是振动传播的结果 2.有波动一定有振动，有振动不一定有波动
专题讲练1
1.1、机械波的形成和传播
1．(多选)关于振动和波的关系，下列说法正确的是(　AD　)
A．如果波源停止振动，在介质中传播的波不会立即停止传播 B．发声体在振动时，一定会产生声波
C．波动的过程是介质中的质点由近及远的传播过程
D．波动的过程是质点的振动形式及能量由近及远的传播过程
2．关于机械波的形成，下列说法正确的是(　B　)
A．有机械振动必有机械波 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．参与振动的质点各自的频率不同 D．机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递
3．下列关于波的应用中正确的是(　B　)
A．要使放在河中的纸船逐渐靠近河岸，可向比纸船更远处投掷石子形成水波
B．两个在水中潜泳并且靠得较近的运动员能听到对方发出的声音是声波在液体中传播的应用
C．光缆利用机械波传递信息 D．宇航员在宇宙飞船里，击打船壁只能引起机械振动，不能形成声波
4、（多选）如图是沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点间的距离相等，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开始计时，经过T/4，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正确的是（ ACD ）
A．介质中所有的质点的起振方向都竖直向下，且图中质点 9 起振最晚
B．图中所画出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起振、通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质点7落后
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，但如果质点 1发生的是第 100 次振动，则质点 9 发生的是第 98 次振动
5、如图，是以质点P为波源的机械波沿着一条一端固定的轻绳传播到质点Q的波形图，则质点P刚开始振动时的方向为 （ A ）
A．向上 B．向下 C．向左 D．向右
6、简谐波在绳中传播的示意图如图所示。质点 1 在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点 2、3、4…依次做受迫振动。质点 1 从平衡位置向上运动开始计时， t = 0.4s 时，质点 1第一次到达最高点，质点 5 开始运动，若质点 1 的振幅为 4cm ，则下列说法正确的是（CD ）（多选）
A．质点 7 和质点 11 的振动情况始终相反
B．t =1.1s 时，质点 11 开始向上振动
C．t =1.2s 时，质点 9 处于波峰
D．0 ~1.4s 内，质点 7 通过的路程为 8cm
7、 (多选)如图所示为沿水平方向的介质中的部分质点，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，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(　ACD　)
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通过相同位置落后
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
8、(多选)在一条软绳上选18个等间距的质点，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，由波的形成及图可知，下列说法中正确的是 (　AC　)
A．质点1带动质点2是利用绳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，均在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐运动
C．绳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．绳上波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做等幅振动，故每个质点的机械能守恒
9、一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点，下列说法正确的是 (　D　)
A．质点B向右运动
B．质点D和质点F的速度方向相同
C．质点A和质点C的速度方向相同
D．从此时算起，质点B比质点C先回到平衡位置
10、如图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，带动质点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＝时，质点5刚要开始运动。下列说法正确的是(　C　)
A．t＝时，质点5开始向上运动
B．t＝时，质点3的速度方向向下
C．从t＝开始的一小段时间内，质点8的加速度正在增大
D．从t＝开始的一小段时间内，质点8的位移正在减小
解析　依波传播的特点，t＝时，质点3开始向上运动，t＝时，质点3的速度方向向上，故A、B错误；当t＝时，如图所示。
由图可知质点8的加速度正在增大，位移正在增大，故C正确，D错误。
11、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(　C　)
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
12、如图所示，O、1、2、…、8为介质中间隔相等的若干连续质点，t＝0时刻，O点从平衡位置开始向上做简谐运动，当O点第1次达到正向最大位移处时，质点2开始振动。下列说法正确的是(　C　)
A．质点2开始振动的方向向下
B．经过一段时间，质点1运动到质点5的位置
C．质点8开始振动后，其振动情况与质点O完全相同
D．质点O的振动频率大于后面所有点的振动频率
13、(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＝时，质点1到达波峰，质点5刚开始振动。下列说法正确的是(　AD　)
A．质点5和质点1的振动频率相同
B．在t＝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
14、如图是以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形。
(1)请判断此机械波的类型。
(2)判断图示时刻Q质点的振动方向。
(3)P点从平衡位置刚开始振动时，是朝着哪个方向运动的？
(4)此波的形成是否是P质点移动到Q质点形成的？
答案　(1)横波　(2)向上　(3)向上　(4)不是
解析　(1)各质点的振动方向与传播方向相互垂直，是横波。 (2)P点为波源，Q点在右侧质点的带动下将向上振动。
(3)由(2)可知，当波恰好传到Q点时，Q点起振方向向上，故波源P点从平衡位置开始振动时的方向也向上。
(4)机械波只是传播振动形式，质点并不随波迁移。
15、如图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＝时，1到达最上方，5开始向上运动。问：
(1)t＝时，质点6、10、14的运动状态(是否运动、运动方向)如何？
(2)画出t＝时的波形，并说明质点6、10、14的运动状态。
解析　(1)各质点在t＝时的情况如图甲所示：
由图甲可知，t＝时，质点6正在向上运动，质点10、14未运动。
(2)t＝T时的波形如图乙所示，质点6正在向下运动，质点10向上运动，质点14未运动。
1.2、机械振动与机械波
1、下列现象中不属于机械波实例的是 （ B ）
A．歌唱家引吭高歌，人们听到动人歌声 B．手机在有信号的场合发送微信
C．晾在绳上的纱巾被风吹动，出现波纹 D．蜻蜓点水后形成涟漪
2、关于机械波的概念，下列说法正确的是 （ B ）
A．横波中质点的振动方向为竖直方向，纵波中质点的振动方向为水平方向
B．简谐横波在长绳中传播，绳上相距半个波长的两振动质点位移大小始终相等
C．任一质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长
D．如果振源停止振动，在介质中传播的波也就立即停止
3一个小石子投向平静的湖水中央，激起圆形波纹一圈圈向外传播，此时湖畔树上一片树叶落在水面上，则树叶（ B）
沿波纹做圆周运动 B．在落下处上下振动 C．渐渐漂向湖心 D．渐渐漂向湖畔
4、 一列简谐横波在介质内传播，若波源质点突然停止振动，则（ C ）
A．所有质点立即停止振动 B．已经振动的质点将继续振动，未振动的质点不可能再振动
C．能量继续向远处传递 D．能量立即停止传递
5、关于机械振动和机械波的关系，以下说法中正确的是（ C ）
A. 有机械振动必有机械波 B. 波源振动时的运动速度和波的传播速度始终相同
C. 由某波源激起机械波，机械波和波源的频率始终相同
D. 一旦波源停止振动，由它激起的机械波也立即停止波动
6、关于机械波的形成，下列说法中正确的是 （ BC ）（多选）
A．物体做机械振动，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．参与振动的质点群有相同的频率 D．机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递
7、下列关于机械波的说法，正确的是（ ACD ）（多选）
A．相邻的质点要相互做功 B．纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能
C．振源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动 D．波中各质点振动的频率是相同的
8、关于振动和波的关系，下列说法正确的是（　A　）
A．有机械波必有机械振动 B．有机械振动必有机械波
C．振源的振动速度和波的传播速度是一样的 D．如果振源停止振动时，在介质中的波动也立即停止
9、波在传播的过程中，正确的说法是 （ BD ）（多选）
A．介质中的质点是随波迁移 B．波源的振动能量随波迁移
C．波源的能量靠振动质点的迁移随波传递 D．介质的质点每完成一次全振动，波向前传播一个波长的距离
10、下列对机械波的认识正确的是(　A　)
A．形成机械波一定要有波源和介质 B．波源做简谐运动形成的波中，各质点的振动情况完全不同
C．横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移 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
11、(多选)关于波的形成和特点，下列说法正确的是(　AC　)
A．随着波的传播，介质中各质点都在各自的平衡位置附近振动
B．随着波的传播，介质中的各质点也将由近及远地迁移出去
C．传播波的过程中相邻各质点间必有相互作用力
D．某一横波在介质中沿水平方向传播，介质中的质点必沿竖直方向上下振动
12、在一平静的湖面上漂浮着一轻木块，向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于木块的运动情况，以下说法正确的是(　D　)
A．因为“随波逐流”木块将被推至远处
B．因不知道木块离波源的远近如何，所以无法确定木块的运动情况
C．木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力的大小等情况有关
D．无论木块离波源的远近如何，它都不能被波推动，最多只能在湖面上做上下振动
13、对于机械振动和机械波，下列说法正确的是(　A　)
A．有波一定有振动 B．有振动一定有波
C．波使振动在介质中传播 D．一旦波源停止振动，机械波立即消失
14、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(　C　)
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
知识点2、横波和纵波
情景导学：如图所示：
(1)图甲是绳波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？
(2)图乙是推拉弹簧产生的波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？ 答案　(1)相互垂直　(2)在同一条直线上
1、机械波的分类
1.1、横波：介质中质点的振动方向与波的传播方向垂直，叫作横波。在横波中，凸起的最高处叫作波峰，凹下的最低处叫作波谷。
横波一般只能在固体中传播。形态是相间的波峰和波谷，横波也叫凹凸波。如绳波就是一种横波。
1.2、纵波：介质中质点的振动方向与波的传播方向平行，叫作纵波。在纵波中，质点分布最密的位置叫作密部，质点分布最疏的位置叫作疏部。
纵波能在固体、液体和气体中传播。形态是相间的疏部和密部，所以又称疏密波。
声波：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。
1.3、横波和纵波可以同时存在，例如：地震波既有横波又有纵波。
2、横波与纵波的区别：横波和纵波是按照质点振动方向和波传播方向的关系来区分的。
3、横波和纵波的对比
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
4、横波和纵波的特点
(1)横波中质点振动方向和波的传播方向相互垂直。
(2)纵波中质点振动方向和波的传播方向在同一直线上。
(3)横波有波峰和波谷，纵波有疏部和密部。　　
5、几种常见的机械波
(1)绳波是横波。
(2)空气中的声波是纵波。
(3)水波是比较复杂的机械波，不能简单地认为是横波，但有时将水波理想化为横波。
(4)地震波中既有横波，又有纵波。
专题讲练2
1、下列有关纵波与横波的说法，正确的是( C )
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，这类波是纵波
2、下列关于横波的说法中正确的是( BD )（多选）
A．横波中，波的传播方向就是波中质点的振动方向
B．横波中，质点的振动方向一定与波的传播方向垂直
C．横波中，质点的振动方向一定与波的传播方向在一条直线上 D．横波有波峰和波谷
3、把闹钟放在密闭的钟罩内，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( CD )（多选）
A．声波是纵波 B．抽去罩内的空气后，闹钟不再运转了
C．气体和固体都能传播声音 D．声波不能在真空中传播
4、关于横波和纵波，下列说法中正确的是 （ C ）
A．横波和纵波都存在波峰和波谷
B．横波和纵波的质点振动方向不同，因此，这两种波不可能沿同一方向传播
C．地震中形成的波，既有横波，也有纵波 D．横波与纵波都能在固体、液体、气体中传播
5、区分横波和纵波的依据是（ C ）
A．质点沿水平方向还是沿竖直方向振动 B．波沿水平方向还是沿竖直方向传播
C．质点的振动方向和波的传播方向是相互垂直还是在一条直线上 D．波传播距离的远近
6、(多选)关于横波和纵波，下列说法正确的是(　AC　)
A．对于横波，质点的振动方向与波的传播方向一定垂直
B．振源上下振动形成的波为横波
C．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
D．形成纵波的质点随波一起迁移
7、关于横波和纵波，下列说法正确的是 (　C　)
A．波源上下振动形成的波是横波
B．波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，这类波是纵波
8、关于横波和纵波，下列说法正确的是(　C　)
A．对于横波和纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反
B．对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同
C．波沿水平方向传播，质点在竖直方向上下振动，这类波是横波
D．形成纵波的质点，随波一起迁移
9、关于机械波中的横波和纵波，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．空气介质只能传播纵波
10、关于横波和纵波，下列说法正确的是(C　　)
A．对于横波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反
B．对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同
C．波沿水平方向传播，质点在竖直方向上下振动，这类波是横波
D．形成纵波的质点，随波一起迁移
11、2021年8月14日上午，某地发生7.3级大地震。地震波既有纵波也有横波，若该地区地震时纵波的传播速度大于横波的传播速度，则震源正上方的房屋(　C　)
A．同时上下振动和左右摇动
B．先左右摇动后上下振动
C．先上下振动后左右摇动
D．只上下振动
解析　纵波振动方向与传播方向一致，横波振动方向与波的传播方向相互垂直，由于纵波传播得快，地震发生时纵波先到达震源正上方，震源正上方房屋先上下振动后左右摇动。故选C。
12、某地区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。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，震源在地震仪正下方，观察到两振子相差10 s开始振动，则(　A　)
A．P先开始振动，震源距地震仪约72 km
B．P先开始振动，震源距地震仪约50 km
C．H先开始振动，震源距地震仪约72 km
D．H先开始振动，震源距地震仪约50 km
13．(多选)地壳深处的岩层活动产生强烈震动可引发地震。地震波的纵波传播速度较快，约为6 km/s；横波传播速度较慢，约为4 km/s。甲地发生6.0级地震，震源深度10 km。地震发生后距震源163 km的乙地震感强烈。则以下说法正确的是(　AC　)
A．震源的正上方，地震波的纵波会引起地面物体上下跳动，横波会引起地面上物体水平晃动
B．地震波的横波在介质中传播时，介质中的质点会沿波的传播方向运动，从而导致房屋倒塌
C．乙地的防震减灾机构有约13.6秒的时间提前预警更具破坏性的横波何时到达
D．建筑物的固有周期与地震波的振动周期越接近，建筑物受到的损伤就越小
解析　振动方向与传播方向在同一条直线上的波叫作纵波，振动方向与传播方向相互垂直的波叫作横波，所以，震源的正上方，地震波的纵波会引起地面物体上下跳动，横波会引起地面上物体水平晃动，A正确；
地震波的横波在介质中传播时，介质中的质点会沿垂直于波的传播方向运动，从而导致房屋倒塌，B错误；
横波与纵波到达乙地的时间差为t＝ s－ s≈13.6 s，C正确；
由共振的知识，建筑物的固有周期与地震波的振动周期越接近，建筑物的振幅越大，受到的损伤就越大，D错误。
知识点3、“带动法”判断质点的振动方向
情景导学1：绳波在某时刻的形状如图所示，若O是波源，则此刻A点向什么方向运动？若O′是波源，则此刻A点向什么方向运动？
答案　若O点为波源，A点左侧的质点将带动A向上振动；若O′是波源，A点右侧的质点将带动A点向下振动。
情景导学2：某时刻一列波的形状如图所示。
此刻质点a正在向上运动试判断此刻质点b的运动方向．
答案　由于此刻质点a在前一个质点的带动下正在向上运动。可知波源在质点a的左侧，因此该列波由左向右传播，质点b在左侧质点的带动下将向下运动。
1、原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点。
2、方法：在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P′，P′为先振动的质点，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动，如图所示。
专题讲练3
1、一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点，下列说法正确的是(　D　)
A．质点B向右运动
B．质点D和质点F的速度方向相同
C．质点A和质点C的速度方向相同 D．从此时算起，质点B比质点C先回到平衡位置
2、一列横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，质点a、b均处于平衡位置。则下列说法正确的是(　D　)
A．该时刻质点a正向下运动
B．该时刻质点b正向上运动
C．该时刻质点a、b的速度相同 D．质点a、b的振动周期相同
解析　由“带动法”知该时刻质点a正向上运动，质点b正向下运动，A、B错误；该时刻质点a、b速度大小相等，但方向相反，C错误；质点a、b的振动周期都等于波源的振动周期，因此质点a、b的振动周期相同，D正确。
3、振源A带动细绳上下振动，某时刻在绳上形成的横波波形如图所示，规定绳上各质点在AP所在直线上方时位移x为正方向，从波传播到细绳上的P点开始计时，下列四幅x－t图像中能表示P点振动图像的是(　A　)
解析　波向右传播，开始计时时P点在平衡位置且将向下振动，故A正确。
4、以质点P为振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(　B　)
A．绳波传播不需要介质
B．质点P的起振方向向上
C．绳中质点带动右侧相邻的质点振动
D．当质点P停止振动时，绳波立即消失
5、一列机械波在x轴上传播，某时刻的波形图如图所示，a、b、c为三个质点，a正在向上运动。由此可知(　C　)
A．该波沿x轴负方向传播
B．该时刻，c正在向上运动
C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置
D．该时刻，b的速率比c的速率大
解析　在题图所示时刻，a正在向上振动，可知波沿x轴正方向传播，故A错误；根据波形和波的传播方向可判断出c正在向下运动，故B错误；由题图知，b向上振动、c向下振动，所以b比c先到达平衡位置，故C正确；在题图所示时刻，b距离平衡位置比c远，则b比c的速率小，故D错误。
1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功人教版普高物选修1 第3章 机械波 第1讲 波的形成（讲义）--学生版（定稿）
人教版普高物选修1 第3章 机械波 第1讲 波的形成
知识点1、波的形成及特点
情景导学：
如图所示，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)红色标记有没有随波迁移？红色标记是怎样运动的？
(2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？
1、机械波：物理学中，把 在介质中的传播称为机械波（波动），简称波。
2、波的形成和传播
取一条较长的软绳，用手握住一端拉平后向上抖动一次，可以看到绳上形成一个凸起部分，这个凸起部分向另一端传去．向下抖动一次，可以看到绳上形成一个凹下部分，这个凹下部分也向另一端传去．连续向上、向下抖动长绳，可以看到一列波的传播．
用红颜色在绳上做标记，在波传播的过程中，这个标记怎样运动？它是否随着波向绳的另一端移动？
(1)有介质：一条绳子可以分成一个个小段，这些小段可以看作一个个 的质点，这些质点之间存在着 的作用。
(2)有振源：当手握绳端上下振动时，绳端 相邻的质点，使它也上下振动。这个质点又带动更远一些的质点…绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点 一些开始振动，绳端这种 就沿绳子传了出去，整体上形成了凹凸相间的波形。
(3)机械波的形成实质：
介质质点间存在相互作用，前面的质点 后面的质点振动，同时将振动形式与能量向外传播。每一个质点都由前面的质点带动做受迫振动，重复前面的质点的振动形状。机械振动在介质中 的传播就形成了机械波。
(4)机械波产生和传播的条件：
波源：波源是产生机械振动的物体。
介质：能够传播机械波的物质。（如空气和水等）
3、思考
3.1绳上各质点开始振动的方向(起振方向)与振源起振的方向有什么关系？
3.2．振源振动停止后，波还能继续传播吗？
4、波动过程中各质点的运动特点
(1)先振动的质点带动后振动的质点——“带动”
(2)后振动的质点重复前面质点的振动——“重复”
(3)后振动的质点的振动状态滞后于先振动的质点的振动状态—“滞后”
5、波的特点：
(1)像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同。
(2)各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同。
(3)离波源越远，质点振动越滞后，但每一个质点的起振方向与波源起振方向相同。
(4)机械波向前传播的是振动的形式和能量，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。
(5)波也可以传递信息，如声波、电磁波等。
6、振动和波动的关系
(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，有振动不一定有波动。
(2)波动中各质点振动的性质、频率和振幅与波源相同。
类别 振动 波动
运动现象 单个质点的周期性运动 大量质点共同的周期性运动
运动成因 质点受到指向平衡位置的回复力作用 介质中质点受到相邻质点的带动
联系 1.振动是波动的起因，波动是振动传播的结果 2.有波动一定有振动，有振动不一定有波动
专题讲练1
1.1、机械波的形成和传播
1．(多选)关于振动和波的关系，下列说法正确的是(　 　)
A．如果波源停止振动，在介质中传播的波不会立即停止传播 B．发声体在振动时，一定会产生声波
C．波动的过程是介质中的质点由近及远的传播过程
D．波动的过程是质点的振动形式及能量由近及远的传播过程
2．关于机械波的形成，下列说法正确的是(　 )
A．有机械振动必有机械波 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．参与振动的质点各自的频率不同 D．机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递
3．下列关于波的应用中正确的是( )
A．要使放在河中的纸船逐渐靠近河岸，可向比纸船更远处投掷石子形成水波
B．两个在水中潜泳并且靠得较近的运动员能听到对方发出的声音是声波在液体中传播的应用
C．光缆利用机械波传递信息 D．宇航员在宇宙飞船里，击打船壁只能引起机械振动，不能形成声波
4、（多选）如图是沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点间的距离相等，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开始计时，经过T/4，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正确的是（ ）
A．介质中所有的质点的起振方向都竖直向下，且图中质点 9 起振最晚
B．图中所画出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起振、通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质点7落后
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，但如果质点 1发生的是第 100 次振动，则质点 9 发生的是第 98 次振动
5、如图，是以质点P为波源的机械波沿着一条一端固定的轻绳传播到质点Q的波形图，则质点P刚开始振动时的方向为 （ ）
A．向上 B．向下 C．向左 D．向右
6、简谐波在绳中传播的示意图如图所示。质点 1 在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点 2、3、4…依次做受迫振动。质点 1 从平衡位置向上运动开始计时， t = 0.4s 时，质点 1第一次到达最高点，质点 5 开始运动，若质点 1 的振幅为 4cm ，则下列说法正确的是（ ）（多选）
A．质点 7 和质点 11 的振动情况始终相反
B．t =1.1s 时，质点 11 开始向上振动
C．t =1.2s 时，质点 9 处于波峰
D．0 ~1.4s 内，质点 7 通过的路程为 8cm
7、 (多选)如图所示为沿水平方向的介质中的部分质点，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，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通过相同位置落后
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
8、(多选)在一条软绳上选18个等间距的质点，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，由波的形成及图可知，下列说法中正确的是 (　 　)
A．质点1带动质点2是利用绳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，均在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐运动
C．绳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．绳上波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做等幅振动，故每个质点的机械能守恒
9、一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点，下列说法正确的是 (　 　)
A．质点B向右运动
B．质点D和质点F的速度方向相同
C．质点A和质点C的速度方向相同
D．从此时算起，质点B比质点C先回到平衡位置
10、如图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，带动质点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＝时，质点5刚要开始运动。下列说法正确的是(　 　)
A．t＝时，质点5开始向上运动
B．t＝时，质点3的速度方向向下
C．从t＝开始的一小段时间内，质点8的加速度正在增大
D．从t＝开始的一小段时间内，质点8的位移正在减小
11、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
12、如图所示，O、1、2、…、8为介质中间隔相等的若干连续质点，t＝0时刻，O点从平衡位置开始向上做简谐运动，当O点第1次达到正向最大位移处时，质点2开始振动。下列说法正确的是(　 　)
A．质点2开始振动的方向向下
B．经过一段时间，质点1运动到质点5的位置
C．质点8开始振动后，其振动情况与质点O完全相同
D．质点O的振动频率大于后面所有点的振动频率
13、(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＝时，质点1到达波峰，质点5刚开始振动。下列说法正确的是(　 　)
A．质点5和质点1的振动频率相同
B．在t＝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
14、如图是以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形。
(1)请判断此机械波的类型。
(2)判断图示时刻Q质点的振动方向。
(3)P点从平衡位置刚开始振动时，是朝着哪个方向运动的？
(4)此波的形成是否是P质点移动到Q质点形成的？
15、如图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＝时，1到达最上方，5开始向上运动。问：
(1)t＝时，质点6、10、14的运动状态(是否运动、运动方向)如何？
(2)画出t＝时的波形，并说明质点6、10、14的运动状态。
1.2、机械振动与机械波
1、下列现象中不属于机械波实例的是 （ ）
A．歌唱家引吭高歌，人们听到动人歌声 B．手机在有信号的场合发送微信
C．晾在绳上的纱巾被风吹动，出现波纹 D．蜻蜓点水后形成涟漪
2、关于机械波的概念，下列说法正确的是 （ ）
A．横波中质点的振动方向为竖直方向，纵波中质点的振动方向为水平方向
B．简谐横波在长绳中传播，绳上相距半个波长的两振动质点位移大小始终相等
C．任一质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长
D．如果振源停止振动，在介质中传播的波也就立即停止
3一个小石子投向平静的湖水中央，激起圆形波纹一圈圈向外传播，此时湖畔树上一片树叶落在水面上，则树叶（ ）
沿波纹做圆周运动 B．在落下处上下振动 C．渐渐漂向湖心 D．渐渐漂向湖畔
4、 一列简谐横波在介质内传播，若波源质点突然停止振动，则（ ）
A．所有质点立即停止振动 B．已经振动的质点将继续振动，未振动的质点不可能再振动
C．能量继续向远处传递 D．能量立即停止传递
5、关于机械振动和机械波的关系，以下说法中正确的是（ ）
A. 有机械振动必有机械波 B. 波源振动时的运动速度和波的传播速度始终相同
C. 由某波源激起机械波，机械波和波源的频率始终相同
D. 一旦波源停止振动，由它激起的机械波也立即停止波动
6、关于机械波的形成，下列说法中正确的是 （ ）（多选）
A．物体做机械振动，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．参与振动的质点群有相同的频率 D．机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递
7、下列关于机械波的说法，正确的是（ ）（多选）
A．相邻的质点要相互做功 B．纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能
C．振源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动 D．波中各质点振动的频率是相同的
8、关于振动和波的关系，下列说法正确的是（　 　）
A．有机械波必有机械振动 B．有机械振动必有机械波
C．振源的振动速度和波的传播速度是一样的 D．如果振源停止振动时，在介质中的波动也立即停止
9、波在传播的过程中，正确的说法是 （ ）（多选）
A．介质中的质点是随波迁移 B．波源的振动能量随波迁移
C．波源的能量靠振动质点的迁移随波传递 D．介质的质点每完成一次全振动，波向前传播一个波长的距离
10、下列对机械波的认识正确的是(　 　)
A．形成机械波一定要有波源和介质 B．波源做简谐运动形成的波中，各质点的振动情况完全不同
C．横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移 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
11、(多选)关于波的形成和特点，下列说法正确的是(　 　)
A．随着波的传播，介质中各质点都在各自的平衡位置附近振动
B．随着波的传播，介质中的各质点也将由近及远地迁移出去
C．传播波的过程中相邻各质点间必有相互作用力
D．某一横波在介质中沿水平方向传播，介质中的质点必沿竖直方向上下振动
12、在一平静的湖面上漂浮着一轻木块，向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于木块的运动情况，以下说法正确的是(　 　)
A．因为“随波逐流”木块将被推至远处
B．因不知道木块离波源的远近如何，所以无法确定木块的运动情况
C．木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力的大小等情况有关
D．无论木块离波源的远近如何，它都不能被波推动，最多只能在湖面上做上下振动
13、对于机械振动和机械波，下列说法正确的是(　 　)
A．有波一定有振动 B．有振动一定有波
C．波使振动在介质中传播 D．一旦波源停止振动，机械波立即消失
14、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
知识点2、横波和纵波
情景导学：如图所示：
(1)图甲是绳波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？
(2)图乙是推拉弹簧产生的波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？
1、机械波的分类
1.1、横波：介质中质点的振动方向与波的传播方向垂直，叫作 波。在横波中，凸起的最高处叫作 ，凹下的最低处叫作 。
横波一般只能在固体中传播。形态是相间的波峰和波谷，横波也叫凹凸波。如绳波就是一种横波。
1.2、纵波：介质中质点的振动方向与波的传播方向平行，叫作 波。在纵波中，质点分布最密的位置叫作 ，质点分布最疏的位置叫作 。
纵波能在固体、液体和气体中传播。形态是相间的疏部和密部，所以又称疏密波。
声波：发声体振动时在空气中产生的声波是 波。声波不仅能在空气中传播，也能在液体、固体中传播。
1.3、横波和纵波可以同时存在，例如：地震波既有横波又有纵波。
2、横波与纵波的区别：横波和纵波是按照质点振动方向和 方向的关系来区分的。
3、横波和纵波的对比
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
4、横波和纵波的特点
(1)横波中质点振动方向和波的传播方向相互垂直。
(2)纵波中质点振动方向和波的传播方向在同一直线上。
(3)横波有波峰和波谷，纵波有疏部和密部。　　
5、几种常见的机械波
(1)绳波是横波。
(2)空气中的声波是纵波。
(3)水波是比较复杂的机械波，不能简单地认为是横波，但有时将水波理想化为横波。
(4)地震波中既有横波，又有纵波。
专题讲练2
1、下列有关纵波与横波的说法，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，这类波是纵波
2、下列关于横波的说法中正确的是( )（多选）
A．横波中，波的传播方向就是波中质点的振动方向 B．横波中，质点的振动方向一定与波的传播方向垂直
C．横波中，质点的振动方向一定与波的传播方向在一条直线上 D．横波有波峰和波谷
3、把闹钟放在密闭的钟罩内，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( )（多选）
A．声波是纵波 B．抽去罩内的空气后，闹钟不再运转了
C．气体和固体都能传播声音 D．声波不能在真空中传播
4、关于横波和纵波，下列说法中正确的是 （ ）
A．横波和纵波都存在波峰和波谷
B．横波和纵波的质点振动方向不同，因此，这两种波不可能沿同一方向传播
C．地震中形成的波，既有横波，也有纵波 D．横波与纵波都能在固体、液体、气体中传播
5、区分横波和纵波的依据是（ ）
A．质点沿水平方向还是沿竖直方向振动 B．波沿水平方向还是沿竖直方向传播
C．质点的振动方向和波的传播方向是相互垂直还是在一条直线上 D．波传播距离的远近
6、(多选)关于横波和纵波，下列说法正确的是(　 　)
A．对于横波，质点的振动方向与波的传播方向一定垂直 B．振源上下振动形成的波为横波
C．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 D．形成纵波的质点随波一起迁移
7、关于横波和纵波，下列说法正确的是 (　 　)
A．波源上下振动形成的波是横波 B．波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，这类波是纵波
8、关于横波和纵波，下列说法正确的是(　 　)
A．对于横波和纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反
B．对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同
C．波沿水平方向传播，质点在竖直方向上下振动，这类波是横波 D．形成纵波的质点，随波一起迁移
9、关于机械波中的横波和纵波，下列说法正确的是(　 　)
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．空气介质只能传播纵波
10、关于横波和纵波，下列说法正确的是( 　　)
A．对于横波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反
B．对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同
C．波沿水平方向传播，质点在竖直方向上下振动，这类波是横波 D．形成纵波的质点，随波一起迁移
11、2021年8月14日上午，某地发生7.3级大地震。地震波既有纵波也有横波，若该地区地震时纵波的传播速度大于横波的传播速度，则震源正上方的房屋(　 　)
A．同时上下振动和左右摇动
B．先左右摇动后上下振动
C．先上下振动后左右摇动
D．只上下振动
12、某地区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。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，震源在地震仪正下方，观察到两振子相差10 s开始振动，则(　 　)
A．P先开始振动，震源距地震仪约72 km
B．P先开始振动，震源距地震仪约50 km
C．H先开始振动，震源距地震仪约72 km
D．H先开始振动，震源距地震仪约50 km
13．(多选)地壳深处的岩层活动产生强烈震动可引发地震。地震波的纵波传播速度较快，约为6 km/s；横波传播速度较慢，约为4 km/s。甲地发生6.0级地震，震源深度10 km。地震发生后距震源163 km的乙地震感强烈。则以下说法正确的是(　 　)
A．震源的正上方，地震波的纵波会引起地面物体上下跳动，横波会引起地面上物体水平晃动
B．地震波的横波在介质中传播时，介质中的质点会沿波的传播方向运动，从而导致房屋倒塌
C．乙地的防震减灾机构有约13.6秒的时间提前预警更具破坏性的横波何时到达
D．建筑物的固有周期与地震波的振动周期越接近，建筑物受到的损伤就越小
知识点3、“带动法”判断质点的振动方向
情景导学1：绳波在某时刻的形状如图所示，若O是波源，则此刻A点向什么方向运动？若O′是波源，则此刻A点向什么方向运动？
情景导学2：某时刻一列波的形状如图所示。
此刻质点a正在向上运动试判断此刻质点b的运动方向．
1、原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点。
2、方法：在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P′，P′为先振动的质点，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动，如图所示。
专题讲练3
1、一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点，下列说法正确的是(　 　)
A．质点B向右运动 B．质点D和质点F的速度方向相同
C．质点A和质点C的速度方向相同 D．从此时算起，质点B比质点C先回到平衡位置
2、一列横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，质点a、b均处于平衡位置。则下列说法正确的是(　 　)
A．该时刻质点a正向下运动 B．该时刻质点b正向上运动
C．该时刻质点a、b的速度相同 D．质点a、b的振动周期相同
3、振源A带动细绳上下振动，某时刻在绳上形成的横波波形如图所示，规定绳上各质点在AP所在直线上方时位移x为正方向，从波传播到细绳上的P点开始计时，下列四幅x－t图像中能表示P点振动图像的是(　 　)
4、以质点P为振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．质点P的起振方向向上
C．绳中质点带动右侧相邻的质点振动
D．当质点P停止振动时，绳波立即消失
5、一列机械波在x轴上传播，某时刻的波形图如图所示，a、b、c为三个质点，a正在向上运动。由此可知(　 　)
A．该波沿x轴负方向传播
B．该时刻，c正在向上运动
C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置
D．该时刻，b的速率比c的速率大
1 物理学习的核心在于思维 最基本的知识、方法才是最重要的； 30%兴趣+30%信心+30%方法+10%勤奋+l%天赋>100%成功

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