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(共66张PPT)
现代文阅读Ⅰ
把握共性之“新”　打通应考之“脉”
第三章　机械波
1．波的形成
1．波的形成
[学习目标]　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．知道机械波的概念和形成机械波的条件。4．能区别横波和纵波，知道什么是波峰和波谷、密部和疏部。
[教用·问题初探]——通过让学生回答问题来了解预习教材的情况
问题1　教材P62“问题”中彩带形成的波，彩带上每个点是否都在往前运动？
问题2　机械波是怎样形成和传播的？
问题3　如何区分横波和纵波？
探究重构·关键能力达成
【链接教材】　如人教版教材P62图所示，手拿绳的一端，上下抖动。
知识点一　波的形成
问题1　手向上抖动一次和向下抖动一次，并立即复原，你看到了什么现象？
提示：向上抖动一次，有个向上的凸起向远处传播；向下抖动一次，有个向下的凹陷向远处传播。
问题2　手连续上下抖动，你看到了什么现象？
提示：凸凹相间的形状沿绳向另一端传播。
问题3　绳上的点是怎样运动的？随波前进吗？
提示：绳上的点上下振动，不随波前进。
【知识梳理】　
1．波：____的传播称为波动，简称波。
2．波的形成(以绳波为例)
(1)一条绳子可以分成一个个小段，这些小段可以看作一个个____质点，这些质点之间存在着______的作用。
(2)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____更远一些的质点……绳上的质点都________起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动。
提醒：当手握住绳子一端上下抖动时，绳子上有波形沿绳传播。绳子上的点上下振动，但不会沿绳向另一端运动。
振动
相连
弹性力
带动
带动
跟着振动
【思考讨论】　设想把绳子分成很多小段，这些小段可以看作一个个相连的质点，这些质点间存在着弹性力的作用，如图所示。
问题1　除振源外绳上每一个质点都在做什么运动？
提示：受迫振动。
问题2　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？
提示：相同。
问题3　振源停止振动后，波还能继续传播吗？
提示：能够继续传播。
【知识归纳】
1．波的产生
(1)动力学观点：介质质点间存在相互作用力，介质中前面的质点带动后面的质点振动，后面的质点做受迫振动，这样将波源的振动形式向外传播。
(2)能量观点：介质中前后质点间存在相互作用的弹性力，因而相互做功，从而将波源能量向外传播。
2．波的传播特点
(1)振动由振源逐步向远处传播。
(2)后一质点被带动将重复前一质点的振动，但时间落后。
(3)各质点的起振方向均相同。
(4)各质点只在平衡位置附近做机械振动，而不随波迁移。
【典例1】　(介质中各质点的运动特点)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，振动周期不相同
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
√
A　[绳上的质点都在做受迫振动，所以各质点的振动周期与波源的振动周期都相同，各质点的起振方向也和波源的起振方向都相同，方向都向上，故A正确，C错误；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，波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做等振幅的受迫振动，合外力不为零，故每个质点的机械能并不守恒，故B、D错误。]
规律方法　波动过程中介质中各质点的运动特点
(1)先振动的质点带动后振动的质点。
(2)后振动的质点重复前面质点的振动。
(3)后振动的质点的振动状态落后于先振动的质点的振动状态。
概括起来就是“带动、重复、落后”。
【教用·备选例题】　(介质中质点的运动状态)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？
(2)t＝时，质点8、12、16的运动状态如何？
[解析]　各质点在各时刻的振动情况，如图所示。
(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。
[答案]　见解析
1．横波
(1)横波是质点的振动方向与波的传播方向________的波。
(2)在横波中，凸起的最高处叫作____，凹下的最低处叫作____。
(3)横波只能在固体介质中传播。如绳波。
知识点二　横波和纵波
相互垂直
波峰
波谷
2．纵波
(1)纵波是质点的振动方向与波的传播方向____________的波。
(2)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____。
(3)纵波不仅能在空气中传播，也能在液体、固体中传播。如发声体振动时产生的声波。
在同一直线上
密部
疏部
【思考讨论】　如图所示：
问题1　图甲是绳波，其中质点的振动方向与波的传播方向有什么关系？
提示：相互垂直。
问题2　图乙是声波，其中质点的振动方向与波的传播方向有什么关系？
提示：在同一条直线上。
【知识归纳】
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。纵波在固体、液体和气体介质中均能传播。
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】　(对横波和纵波的理解)(多选)关于横波和纵波，下列说法正确的是 (　　)
A．质点的振动方向和波的传播方向相互垂直的波叫横波
B．质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫纵波
C．横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部
D．水波是横波，声波是纵波
√
√
√
ABC　[质点的振动方向和波的传播方向相互垂直的波叫横波，A正确；质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫纵波，B正确；横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部，C正确；水波既不是横波也不是纵波，声波是纵波，D错误。]
【典例3】　(横波和纵波的应用)2025年12月11日4时06分，山东聊城市冠县发生了3.7级地震，震源深度10千米。某同学设计了如图甲所示的地震测量装置，水平方向X和竖直方向Y的构造相同。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。地震中，假定震源在地震仪下方，观察到两振子相差5 s开始振动，则下列说法正确的是(　　)
A．两重球处于平衡位置时弹簧弹力均为0
B．X方向传感器接收到的是纵波振动
C．该地震波的振动周期是0.1 s
D．该次地震中心与测试点距离10 km
√
C　[Y方向的重球处于平衡位置时弹簧弹力等于重球的重力，故A错误；纵波的传播速度较快，根据题图乙可知经过0.5 s后X方向上位移传感器也开始出现图像，所以X方向传感器接收到的是横波振动，故B错误；根据Y方向的振动图像可知5T＝0.5 s，解得T＝0.1 s，故C正确；根据题意可知9t＝4(t＋5)，该次地震中心与测试点距离为x＝9t (km)＝36 km，故D错误。故选C。]
【教用·备选例题】　地震是一种破坏性极大的自然灾害，它源于地壳内岩层的突然破裂。岩石发生破裂的地方叫作震源，它一般在地表下几千米到几百千米。震源正上方地表处叫作震中。设地震波纵波(P波)的波速vP＝9.9 km/s、 横波(S波)的波速vS＝4.5 km/s，表面波(L波)的波速vLP波和S波传到地球表面会发生反射，产生沿地表传播的表面波(L波)。
(1)如图1所示，位于震中的某实验室内有摆A和摆B，地震发生时，最先摆动的是哪一个摆？
(2)该实验室的地震观测仪记录到的地震图像如图2所示，由图像推断，a、b、c三种波形各对应哪种地震波？
(3)若通过图像测得P波与S波到达地震观测仪的时间差为7.5 s，则该地震观测仪距震源多远？(结果保留一位小数)
[解析]　(1)由于vP>vS>vL，可知纵波先传到震源正上方地面，物体受纵波影响，先在竖直方向振动，即最先振动的是摆B。
(2)纵波和横波都是直接从振源传播到观察点，纵波波速较大，因此先到，横波其次，而表面波是纵波和横波到达地球表面相遇后形成的混合波，它只沿地球表面传播，因此最后到达，所以a为纵波(P波)，b为横波(S波)，c为表面波(L波)。
(3)假设地震观测仪与震源的距离为s，由＝Δt得s＝＝
km≈61.9 km。
[答案]　见解析
1．介质
(1)定义：波借以____的物质。
(2)特点：组成介质的质点之间有________，一个质点的振动会引起________的振动。
2．机械波
机械振动在____中传播，形成了机械波。
知识点三　机械波
传播
相互作用
相邻质点
介质
3．机械波的特点
(1)介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，它传播的只是____这种运动形式。
(2)波是传递____的一种方式。
(3)波可以传递____。
振动
能量
信息
4．常见的机械波
(1)绳波——横波。
(2)推拉弹簧形成的波——纵波。
(3)空气中产生的声波——纵波。
(4)地震波——既有横波，也有纵波。
(5)水波——既不是横波，也不是纵波。
【思考讨论】　运动会上的团体操表演常常用这种方法来表现波浪，如图所示：
问题1　形成“人浪”要具备哪些条件？
提示：要有一个人先振动起来。
问题2　同学为什么要手肩互搭？
提示：有前一同学带动后一同学振动的作用。
问题3　后一同学与前一同学相比，他们的运动有何异同？
提示：都同样振动，但节奏稍迟。
问题4　“人浪”沿水平方向传播，人随“人浪”迁移了吗？
提示：没有，人只是上下振动。
【知识归纳】　
1．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。
2．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
振动 波动
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4】　以下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，各质点的运动情况完全相同
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
√
A　[波源和介质是形成机械波的两个必不可少的条件，故A正确；简谐运动形成的波在介质中传播时，介质中各质点都做简谐运动，沿波的传播方向上，后面的质点比前面的质点总要晚一些开始振动，但质点本身并不随波的传播而发生迁移，而且各质点的振动步调不一致，故B、C、D错误。]
【典例5】　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　[绳波是机械波，机械波的传播需要满足两个条件：①振源振动、②介质。所以绳波传播需要介质，故A错误；Q点的起振方向朝上，P点的起振方向也朝上，故B正确；由于波向左传播，绳中质点带动左侧相邻的质点振动，故C错误；如果振源停止振动，在介质中传播的振动不会立即停止，故D错误。]
回归本节知识，完成以下问题：
1．机械波的形成条件是什么？
提示：振源和介质。
2．机械波根据振动方向和传播方向的关系可分为几类？
提示：两类，即横波和纵波。
3．在波的传播过程中，波传播的是什么？
提示：振动形式和能量。
题号
1
3
5
2
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7
9
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11
?题组一　波的形成
1．一列波沿一条长绳传播，当波源突然停止振动时(　　)
A．所有质点都立即停止运动
B．已经振动的质点继续振动，尚未振动的质点不会振动
C．离波源近的质点先停止振动，然后才是远的质点停止振动
D．离波源远的质点先停止振动，然后才是近的质点停止振动
课时分层作业(十一)　波的形成
√
C　[当波源突然停止振动时，由于波是质点间相互带动传播的，同时后一个质点比前一个质点滞后，所以离波源近的质点先停止振动，然后才是远的质点停止振动，波的形式仍在质点的振动下传播，最终所有质点停止振动，故A、D错误，C正确；波源突然停止振动时，已经振动的质点继续振动，后面尚未振动的质点也将在前面质点的带动下振动，故B错误。]
题号
1
3
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2．(多选)如图所示，手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动，形成简谐波，该波沿水平方向传播。绳上有另一质点P(图中未画出)，t＝0时，O点位于最高点，P点位于最低点，则
(　　)
A．t＝时，P点位于平衡位置
B．t＝时，P点的速度方向水平向右
C．P点的起振方向与O点的起振方向相反
D．P点的起振方向与O点的起振方向相同
√
题号
1
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11
√
AD　[t＝时，P点从最低点经历个周期后回到平衡位置，故A正确；t＝时，P点的速度方向向上，向平衡位置移动，故B错误；每一个质点的起振方向都跟波源的起振方向相同，故C错误，D正确。故选AD。]
题号
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?题组二　横波和纵波
3．有关纵波与横波，下列说法正确的是 (　　)
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，质点的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
√
题号
1
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B　[纵波质点的振动方向与传播方向在一条直线上，方向并不一定相同，故A项错误；质点的振动方向与波的传播方向垂直的波是横波，故B项正确；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，无论横波和纵波都是这样，故C项错误；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D项错误。]
题号
1
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4．(多选)地震时会产生横波和纵波，横波的传播速度约为4 km/s，纵波的速度约为6.7 km/s。如图所示，图中地表平面上方柱状图表示某次地震发生时，震中混凝土地面上的地震监测仪检测到的地震强度(地震对人、建筑物和自然地物的影响大小)，从检测到信号至横波到达地表平面的时间间隔为1 s。则下列有关说法正确的是(　　)
A．震源深度约为15 km
B．图示左下方结构示意图描述的振动形式为横波
C．图示横波对地面的影响更大
D．震中附近的建筑物会先上下颠簸后左右摇晃
√
题号
1
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√
CD　[纵波的传播速度大于横波的传播速度，因此纵波会先到达地面，被检测到信号，设震源深度为x，由＝1 s，可得x≈10 km，故A错误；纵波沿着波的传播方向振动，横波则垂直波的传播方向振动，因此题图中左下方结构所描述的波为纵波，故B错误；由题图中右下方结构的形变情况和右上方柱状图描述的地震强度可知，横波对地面的影响更大，故C正确；由于纵波先到达地面，之后横波才到达地面，因此，震中附近的建筑物会先上下颠簸后左右摇晃，故D正确。]
题号
1
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?题组三　机械波
5．如图所示，某个手机充电时打入电话，手机开始振动，频率为f1，发现在插座附近的充电线A位置也在振动，频率为f2。则f1和f2的大小关系以及判断的依据最合理的是(　　)
A．f1＞f2，机械波的传播规律
B．f1＝ f2 ，机械波的传播规律
C．f1＞f2，简谐振动的规律
D．f1＝ f2 ，简谐振动的规律
√
题号
1
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B　[手机是振源，振动沿着充电线向外传播形成机械波，机械波的频率等于振源的频率，B正确，A、C、D错误。故选B。]
题号
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11
6．一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，下列对树叶运动情况的叙述正确的是(　　)
A．树叶渐渐飘向湖心
B．树叶渐渐飘向湖边
C．树叶在原处振荡
D．树叶沿着波纹做圆周运动
√
题号
1
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C　[一个小石子投向平静的湖面中心，激起水波向外传播，水面上各质点在原位置附近振动，既不向外迁移，也不会向中心运动，更不会沿着波纹做圆周运动，故C正确。]
题号
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11
7．如图所示，0，1，2，…，9为弹性介质中间隔相等的若干连续质点，t＝0时刻，0点从平衡位置开始向上做简谐运动，当0点第1次达到正向最大位移处时，2点开始振动。下列说法正确的是(　　)
√
题号
1
3
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11
A．2点开始振动的方向向下
B．经过一段时间，1点运动到5点的位置
C．9点开始振动后，其振动情况与1点完全相同
D．0点的振动频率大于后面所有点的振动频率
C　[波传播过程中各质点的起振方向与波源的起振方向相同，0点从平衡位置开始向上做简谐运动，故2点开始振动的方向向上，A错误；做简谐运动的质点仅在各自的平衡位置附近振动，不会随波迁移，故1点不会运动到5点的位置，B错误；当0点第1次达到正向最大位移处时，2点开始振动，可知0点到2点的相位差为，各点间的间隔相等，故9点与1点的相位差为2π，则9点开始振动后，其振动情况与1点完全相同，C正确；机械波在传播的过程中，所有质点的振动频率都与波源的频率相同，D错误。]
题号
1
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8．(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(　　)
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
√
题号
1
3
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11
√
√
ACD　[波源振动时，绳上各质点通过相互间的弹力作用跟着做受迫振动，不考虑传播中的能量损耗时，各质点的振幅均相同，选项A正确；波传播时，离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动，并跟随着离波源近的质点振动，由题图可知，波源在左端，因此，质点D跟随离波源近的质点C正向上运动，质点F跟随离波源近的质点E正向下运动，两者速度方向相反，选项B错误；由于此时B、C两质点都向上运动，B比C先到最大位移处，故质点B比C先回到平衡位置，选项C正确；同理知，选项D正确。]
题号
1
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9．(多选)如图所示，这是一列波在某时刻的波形图，a、b、c、d为介质中的四个质点，a在波峰，d在波谷，c在平衡位置，b的位移大小等于振幅的一半，四个质点的加速度大小分别为aa、ab、ac、ad，它们的速度大小分别为va、vb、vc、vd，则(　　)
A．acab>aa＝ad
C．va＝vd>vb>vc D．va＝vd√
题号
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√
AD　[由简谐运动的特点可知，位移越大，加速度越大，速度越小，故质点a与质点d的加速度最大，质点c的加速度最小，而质点c的速度最大，质点a和质点d速度最小，A、D正确，B、C错误。]
题号
1
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10．如图所示，小鸭A(视为质点)在平静的河道内靠近岸边戏水，在水面上引起一列稳定的简谐水波，B为岸边的一点，已知P点为小鸭A和B点连线的中点，忽略传播时能量的衰减，下列说法正确的是
(　　)
A．P点与B点的振动频率相同
B．P点将随水波运动到B点
C．P点与B点的振动方向一定相同
D．P点的振幅一定大于B点的振幅
√
题号
1
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A　[水面上形成的是一列稳定的简谐水波，所有质点的振动频率均相等，均等于波源的频率，即P点与B点的振动频率相同，故A正确；机械波在传播的过程中，质点在各自平衡位置附近振动，质点并不随波迁移，即P点不会随水波运动到B点，故B错误；根据振动规律可知，简谐水波中的各个质点的振动方向呈现周期性的变化，故C错误；一列稳定的简谐水波中，各个质点的振幅相等，即P点的振幅等于B点的振幅，故D错误。故选A。]
题号
1
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11．细绳的一端在外力作用下从t＝0时刻开始做简谐运动，激发出一列横波。在细绳上选取15个点，图中甲为t＝0时刻各点所处的位置，乙为t＝时刻的波形图(T为波的周期)，在丙中画出t＝时刻的波形图。
题号
1
3
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11
[解析]　机械波在传播过程中，介质中的质点都在各自的平衡位置附近振动，时间依次滞后，从题中波形图上可以看出，在t＝时刻，第4个质点刚开始振动，则在t＝时刻，第10个质点刚开始振动，此时第4个质点又振动了的时间回到了自己的平衡位置，第1个质点到达下方最大位移处，新的波形如图所示。
题号
1
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11
[答案]　见解析图
谢 谢！

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