1、第十二章 机械波 12.1 波的形成和传播 【教学目标】 （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）能区分横波和纵波，知道什么是波峰和波谷、密部和疏部 （3）知道什么是机械波和机械波形成的条件 重点：机械波的形成过程及传播 难点：机械波的形成过程及传播 【自主预习】 1机械波产生的条件：(1) ；(2) 2_机械波的形成 (1)实质：介质质点问存在相互作用力，介质中前面的质点带动后面的质点振动 (2)质点间的作用：相邻的质点相互做功，l 司时将振动形式与振源能量向外传播 (3)介质质点的振动：从振源开始，每一个质点都由前面的质点带动做受迫振
2、动 3机械波的分类：机械波分成 和 两类 质点振动的方向与波的传播方向垂直的波叫 在横波中，凸起的最高处叫 ，凹下的最低处叫 。 质点的振动方向跟传播方向在同一直线上的波叫 在纵波中，质点分布最密的 地方叫 质点分布最疏的部分叫 4 在 中的传播就形成机械波 5 波的特点 (1)振幅：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)周期：辑质点振动的周期均与波源的振动周期相同 (3)步调：离波源越远，质点振动越滞后 (4)立场：各质点只在各自的平衡位置振动，并不随波逐流 (5)机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也传递能 量和信息 6绳、弹簧、水、空气
3、等是波借以传播的物质，叫做_。机械振动在介质中传 播，形成了_。 7介质中有机械波传播时，介质本身_随波一起传播。传播的只是 _。 【典型例题】 一、机械波的形成和传播 【例 1】在机械波中有 ( ) A各质点都在各自的平衡位置附近振动 B相邻质点间必有相互作用力 C前一质点的振动带动相邻的后一质点振动，后一质点的振动必定落后于前一质点 D各质点也随波的传播而迁移 【例 2】 关于振动和波的关系，下列说法中正确的是( ) A振动是波的成因，波是振动的传播 B振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象 C波的传播速度就是质点振动的速度 D波源停止振动时，波立即停止传播 选修
4、 3-4 二、横波和纵波 【例 3】关于横波与纵波，下列说法中正确的是( ) A质点上下振动形成的波是横波 B质点水平振动形成的波是纵波 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质点在水平面内振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波 三、机械波 【例 4】关于机械波，下列说法正确的是( ) A机械波的传播方向就是介质中质点的振动方向 B机械波的传播伴随着振动能量的传递 C机械波传播的是振动这种运动形式，质点并不随波迁移 D波不但能传递能量，也能传递信息 四、振动和波动的关系 【例 5】如图 1211 所示为沿水平方向的介质中的部 分质点，每相邻两质点间距离相等，其中 O 为波源
5、。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，则下列关于各质 T4 点的振动和介质中的波的说法中正确的是 ( ) 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图中所有质点的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 通过的相同位置时落后 T/4 D只要图中所有质点都已振动了，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 发生的就是第 98
6、次振动 【课后练习】 1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垂直的波叫横波 B质点振动方向和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地震波是横波，声波是纵波 2关于机械波的叙述，下列说法正确的是( ) A在机械波的形成过程中，介质中的质点随波一起发生迁移 B介质中的质点不随波一起发生迁移，只是在平衡位置附近沿波的传播方向往复振动 C机械波传播的是机械振动这种运动形式 D介质中各质点的振动周期是相同的 3关于机械波的形成和传播，下列说法中正确的是( ) A机械波只能在介质中传播，波源周围如果没有介质，就不能形成机械波 B离波源
7、较近的质点总比离波源较远的质点振动得迟一些 C离波源较近的质点总比离波源较远的质点振动得早一些 D一旦波源振动起来，介质中的各个质点也就立刻振动起来 4关于机械波的几种说法，正确的是( ) A机械波是介质随着波一起迁移的运动 B机械波是机械振动在介质中的传播 C机械波不能传递能量 D机械波是介质中质点匀速直线运动速度的传递 5横波和纵波的区别是( ) A横波中，质点做振动，纵波中，质点沿波的传播方向运动 B横波的传播速度一定比纵波慢 C横波形成波峰和波谷，纵波形成疏部和密部 D横波中各质点振动方向与波的传播方向在同一直线上，纵波中各质点振动方向 与波的传播方向垂直 6关于振动方向和波的传播方向
8、，下列说法中正确的是( ) A在横波中二者方向有时相同 B在横波中二者方向一定不同 C在纵波中二者方向有时相同 D在纵波中二者方向一定相同 7关于振动和波的关系，下列说法中正确的是( ) A振动是波的成因，波是振动的传播 B振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象 C波的传播速度就是质点振动的速度 D波源停止振动时，波立即停止传播 8如图 71 所示为波沿着一条一端固定的绳子传播到 B 点时的波形图，由图可判断出 A 点开始振动的方向是( ) A向左 B向右 C向上 D向下 9下列关于波的应用正确的是( ) A要将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
9、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光缆是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 10地震震动以波动的形式传播，地震波有纵波和横波之分，且纵波传播速度大于横波传 播速度。 (1)如图 72 所示是某一地震波的传播图，其振幅为 A，波长为 ，某一时刻质点 a 的坐标为( ，0)，经 周期该质点的坐标是多少？该波是纵波还是横 14 波( ) A. 纵波 B(，A) 横波( 54，0) C(，A) 纵波 D. 横波( 54，A) (2)若 a、b 两处与 c 处分别相距 300 km 和 200 km。
10、当 c 处地下 15 km 处发生地震，则 ( ) Ac 处居民会感到先上下颠簸，后水平摇动 B地震波是横波 C地震波传到 a 地时，震动方向垂直于地面 Da、b 两处烈度可能不同 11如图 73 所示为一简谐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。由此可判定此横波( ) A向右传播，且此时质点 B 正向上运动 B向右传播，且此时质点 C 正向下运动 C向左传播，且此时质点 D 正向上运动 D向左传播，且此时质点 E 正向下运动 12如图 74 所示，一列简谐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
11、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、a b、a c、a d，它们的速度大小分别为 va、v b、v c、v d， 则( ) Aa c aba aa d Ba ca ba aa d0 Cv av dv bv c Dv av dv bv c 13一列简谐横波在 x 轴上传播，某时刻的波形图如图 75 所示，a、b、c 为三个质元， a 正向上运动。由此可知( ) A该波沿 x 轴正方向传播 Bc 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 先到达离平衡位置最远处 例题答案： 1. 【答案】A、B、C 【解析】振源的振动使其周围质点依次投入
12、振动，之所以能依次振动下去，就是依靠 了相邻质点间的相互作用力；沿波的传播方向，后一质点的振动必滞后于前一质点的振动； 质点只在平衡位置附近振动，并不随波迁移。 2. 解析：机械波的产生条件是有波源和介质。由于介质中的质点依次带动，由近及远 传播而形成波，所以选项 A 和 B 正确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均 匀介质中其速度大小不变；而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化。选项 C 错误；波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播；当波源停止振动时， 介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而停止传播，即波不会停止 传播，选项 D 错误。 答案
13、：A、B 3. 【答案】C 【解析】质点的振动方向与传播方向垂直的波叫横波，而质点的振动方向与传播方向在 同一直线上的波叫纵波，由定义可知，只有 C 项正确。 4. 【答案】B、C、D 【解析】机械波的传播方向是由波源通过介质向周围传播的方向，而介质中质点振动方 向是各质点在各自平衡位置做往复运动的方向，两者并无联系；机械波不仅传播振动的形 式，而且也传递能量和信息，传播过程中，介质中的质点只在各自平衡位置附近做往复运 动，并不随波迁移，故 B、C、D 正确。 5. 【答案】A、C、D 【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
14、时间上来说，起振依次落后 的时间，所以选项 A、C T4 正确，B 错误；由题意知，质点 9 比质点 1 应晚起振两个周期，所以当所有质点都起振后， 质点 1 与质点 9 步调完全一致，所以选项 D 正确。 课后练习： 1. 解析：根据横波和纵波的定义知，A、B、C 正确，声波是一种纵波，但地震波中既 有横波又有纵波，D 错误。 答案：A、B、C 2. 解析：机械波传播的是机械振动这种运动形式，介质中的质点仅在平衡位置附近振 动，并没有随波一起迁移，故 A 错，C 对；质点在平衡位置的振动方向可与波的传播方向 垂直，例如横波，故 B 错；由波的形成过程可知，D 正确。 答案：C、D 3. 解析
15、：机械波形成的条件是有波源和介质，两者缺一，则形不成机械波；机械波的 形成可表述为离波源近的质点带动离波源远的质点，故离波源近的质点振动的早一些，分 析知 A、C 正确。 答案：A、C 4. 解析：机械波传播的是波源的振动形式，传播能量和信息，传播过程中介质中各质 点只在各自的平衡位置附近做往复运动，是变速运动，不随波迁移，故只有 B 项正确。 答案：B 5. 解析：无论在横波中，还是纵波中，质点都是在各自平衡位置附近振动，只不过横 波中振动方向与传播方向垂直，而纵波中振动方向与传播方向在同一直线上；横波有波峰 和波谷，纵波有疏部和密部；波的传播速度由介质决定，不同介质有不同波速，故只有 C
16、项正确。 答案：C 6. 解析：横波中的振动方向与传播方向垂直，故两者一定不同；纵波中振动方向与传 播方向在同一直线上，故有时相同，有时相反，故 B、C 项正确。 答案：B、C 7. 解析：机械波有两类：横波和纵波。A 项正确；横波与纵波中质点振动方向不同， 但传播方向可以相同，故 C 项错误；在波传播过程中，离波源远的点重复离波源近的点的 振动情况，故存在振动情况完全相同的点，D 项错误。 答案：AB 8. 解析：由图可知，沿波传播方向 B 点的前边质点在其上方，B 点要重复前边质点的 振动，故 B 向上运动，故振源也是向上起振的，C 项正确。 答案：C 9. 解析：机械波在介质中传播的过程
17、中，质点只是在各自的平衡位置附近振动，介质 本身并不迁移，故 A 错误；光缆是利用光波传递信息，故 C 错误；固体也能传播机械波， 故 D 错误，B 正确。 答案：B 10. 解析：(1)由题图知，该地震波为横波，即传播方向与振动方向垂直。经 周期，a 14 点到达负的最大位移处，即位移大小等于振幅。坐标为( ，A) 。(水平方向质点并不随波 逐流)(2) 由于地震波有横波、纵波之分，二者同时发生，传播速度因波而异，传到 a、b 两 处，由于 v 纵 v 横 ，A 正确；由于距离不同烈度也不同，D 项正确。 答案：(1)B (2)A、D 11. 解析：先根据 A 点向上运动，可判定波向左传播
18、(后一质点总是落后于前一质点的 振动) ，然后依据同一原则可断定 D 点应向上运动，选项 C 正确。 答案：C 12. 解析： 由简谐运动规律可知，质点受 F 回 与位移 x 的大小成正比，因而 a 的大小 与 x 的大小成正比，所以 aaa da ba c，A 项正确；而质点越靠近平衡位置 v 越大，越远 离平衡位置 v 越小，所以 vav dv bv c，D 项正确。 答案：A、D 13. 解析：由波传播的规律和质元的振动是先振动的质元带动后振动的质元，由题图 知 a 质元偏离平衡位置的位移，说明 a 质元左侧质元先于 a 质元振动，波是沿 x 轴正方向 传播的，选项 A 正确；质元 c 和质元 a 之间有一波谷，质元 c 振动方向与质元 a 振动方向 相反，质元 c 向下运动，故选项 B 错误；b 质元正向着平衡位置运动，故 b 比 c 先到达平 衡位置，选项 C 正确；c 比 b 先到达偏离平衡位置的最远处，选项 D 是错误的。 答案：A、C
