机械波的产生和传播学案

x机械波的产生和传播

1.知道机械波、波源和介质的概念。

2.知道机械波的产生条件以及传播特点。

3.知道横波和纵波的概念，能区分横波和纵波。

知识点一认识机械波

［情境导学］

如下图，用手抖动拴在树上的绳端，你看到了什么现象？它是如

何形成的？

提示：沿绳向前传播的绳波，是离手较近的绳上的质点带动离手

较远的绳上的质点振动形成的。

［知识梳理］

1.机械波的定义：机械振动在媒介中的传播。

2.机械波的产生条件：波源和介质。

(1)波源：产生机械波的振动源。

Q)介质：传播机械振动的娱金。

I初试小题I

1.判断正误。

(1)有振动就一定有机械波。(X)

(2)有机械波就一定有介质。(V)

(3)在绳子上任一点的振动都会引起波动，进而形成机械波。(J)

2.科学探测说明，月球外表无大气层，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

解析：选R声波是机械波，传播需要介质，故B选项正确。

知识点二机械波的传播

［知识梳理I

1.形成原因(以绳波为例)

(1)绳子是有弹性的物体，把一条绳子分成一个个小段，将每一小段看作一个质点，M

点间有弹性力作用。

(2)当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻的质点振动，这个质点又带动更远的质点振

动，然后绳上各质点都跟着振动起来，形成了凶曲相间的波形。

TT

(3"=彳、47'7的波形图。

2.特点

(1)机械波向外传递的是机械振动这种运动形式。

(2)介质中每个质点仅在壬衡位置附近振动，并不随波向前移动。

(3)波是传递能量的一种方式。

I初试小题I

1.判断正误。

(1)绳上各质点的振动是有先后顺序的。(J)

(2)绳上各质点振动的周期是相同的。(J)

(3)绳上各质点振动的平衡位置不断转换即形成波。(X)

2.思考题。

用手抖动拴在树上的绳的绳端时，会看到在绳上形成的波沿绳向前传播，那么绳上的

各质点是否也随波一起向前传播？

提示：各质点沿手抖动的方向振动，并不随波向前传播。

知识点三横波与纵波

［情境导学］

(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)图乙是声波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？

提示：(1)垂直。(2)在同一条直线上。

［知识梳理I

1.机械波分类：横波和纵波。

2.横波:质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，叫作横波。横波中有波峰和

波谷。

3.纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波,叫作纵波。纵波中有密

部和疏部。

I初试小题I

1.判断正误。

(1)横波中质点振动方向与波的传播方向一定垂直。(V)

(2)纵波中质点的振动方向与波的传播方向一定相同。(X)

(3)绳上质点的振动方向与波的传播方向垂直，绳波是横波。(J)

2.思考题。

地震波中既有纵波，又有横波，而且在地壳中传播时纵波速度大于横波速度。在地震

时，当地居民感受的振动应该是怎样的？

提示：当地居民首先会感到上下颠簸，后来又会感到在水平方向上左右摇动。

右M械波的声生及特十

1.机械波的产生

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传播而迁移，

而是在各自的平衡位置附近振动。

(2)由于波的形成实际上是从波源开始依次带动介顺中的各个鹿点参与振动，所以各个

质点都在做受迫振动，因此各个质点振动的周期(频率)与波源的周期(频率)相同。

(3)在不考虑能量损失时，各质点振动的振幅相同，各质点的起振方向都与波源开始振

动的方向相同。

3.振动和波动的区别与联系

振动波动

单个质点在平衡位置附近的往

振动在介质中的传播，研究的是大量质

研究对象复运动，研究的是单个质点的

点将波源振动传播的“群体行为”

区“个体行为”

别可以由作用在物体上的各种性

力的来源联系介质中各质点的弹力

质力提供

运动性质质点做变加速运动在同一种均匀介质中是匀速直线运动

(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

联系动不一定有波动

(2)波动的性质、频率和振幅都与振源相同

［例题1］细绳的一端在外力作用下从/=0时刻开始做简谐运动，激发出一列横波。在

T

细绳上选取15个点，如下图，图⑴为f=0时刻各点所处的位置，图⑵为/=(时刻的波形

图(丁为波的周期)。在图⑶中画出，=丁时刻的波形图。

［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，振动时间依

次滞后。从波形图上看出，在时刻第4个质点才开始振动，那么在，时刻第10

个质点刚开始揖动，此时第4个质点已振动了杯的时间回到平衡住置，第1个质点到达下方

最大位移处，新的波形图如答案图所示。

［答案］

波动过程中介质中各质点的运动特点

波动过程中介质中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同，其运动特点可用三句

话来描述:

（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）后振动质点的振动状态落后于先振动的质点。

概括起来就是“带动、重复、落后”。

I针对训练I

1.以下对机械波的认识正确的选项是（）

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.波向右传播时，处于波中的质点也向右迁移

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

解析：选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，而且各段点的振

动步调不一致，故B、C、D均错误。

2.在敲响古刹里的大钟时，有的同学发现，停止对大钟的撞击后，大钟仍“余音未绝”，

分析其原因是（）

A.大钟的回声

B.大钟在继续振动

C.人的听觉发生“暂留v

D.大钟虽停止振动，但空气仍在振动

解析：选B停止对大钟的撞击后，大钟的振动不会立即停止，振动的能量不会立即

消失，它会再振动一段时间后因为阻尼而停止振动，因此还会在空气中形成声波，这就是

余音未绝的原因，所以选项B正确。

3.（多项选择）关于振动和波的关系，以下说法中正确的选项是（）

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.波的传播速度是质点振动的速度

D.波源停止振动时，波立即停止传播

解析：选AB机械波的产生条件是有波源和介质，由于介质中的质点之间的相互作用，

一个质点的振动带动相邻质点的振动并由近及远地传播而形成波，所以选项A、B正确；波

的传播速度是波形由波源向外传播的速度，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立即停止

传播，选项D错误。

(TH横波和纵波的比照

1.横波与纵波的比拟

名而8

横波纵波

在波动中，质点的振动方向与波的传播在波动中，质点的振动方向与

概念

方向相互垂直的波波的传播方向在同一直线上

在固体、液体和气体介质中均

介质只能在固体介质中传播

能传播

在波动中交替、间隔出现密部

特征在波动中交替、间隔出现波峰和波谷

和疏部

2.对波的认识的两点提醒

（1）水波的认识方面：水波既不是横波也不是纵波，它属于比拟复杂的机械波。

⑵纵波的认识方面：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。

I例题2］关于横波与纵波，以下说法中正确的选项是（）

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

［解析］质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波，而质点的振动方向与波的传播

方向在同一直线上的波叫纵波，那么可知只有C项正确。

I答案IC

［针对训练］

1.一列横波正沿水平方向由西向东传播，那么以下说法中正确的选项是（）

A.波中的各个质点都在由西向东运动

B.波中的各个质点一定沿水平方向振动

C.波中的各个质点一定沿竖直方向振动

D.以上说法都错误

解析：选D横波中各质点的振动方向与波的传播方向垂直，波在水平方向由西向东

传播，质点振动方向与其垂直，不一定沿水平方向也不一定沿竖直方向，故A、B、C错误,

D正确。

2.以下关于纵波的说法中正确的选项是（）

A.在纵波中，波的传播方向就是波中质点的移动方向

B.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

C.纵波中质点的振动方向一定与波的传播方向垂直

D.纵波也有波峰和波谷

解析：选B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，在波动中，横波有波峰和波谷，纵波有

密部和疏部，应选项R正确。

3.关于横波和纵波，以下说法正确的选项是（）

A.不管是横波还是纵波，前一质点的振动带动后一质点的振动,后一质点必须重复前

一质点的振动

B.在波的传播过程中，各质点的振动速度是相同的

C.横波只能在固体介质中传播，固体介质不能传播纵波

D.质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波

解析：选A不管是横波还是纵波，由于波源的振动，以及相邻质点间的相互作用力，

前边的质点会带动后边的质点振动起来，后边的质点是在前一质点的作用下做受迫振动的，

周期和频率都是相同的，选项A正确；各质点的运动都是简谋运动，是变速运动，并且各

质点不一定是同步调振动的，选项B错误；固体介质在外力作用下引起的弹力可以与波的

传播方向在同一直线上，也可以与之垂直，所以固体既能传播横波也能传播纵波，选项C

错误；两个水平方向不一定在同一直线上，可能两个水平方向是垂直的，选项D错误。

1.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

解析：选D当波源振动后，通过介质将波源的振动脑式传递出去的同时，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，所以A、B、C都骨■误，正确答案为D。

2.（多项选择）把一根长而软的螺旋弹簧竖直提起来，手持弹簧有规律地上下振动，那

么（）

A.在弹簧上形成一列机械波

B.在弹簧上形成波峰和波谷

C.弹簧上的质点自上而下振动

D.弹簧上的机械波自上而下传播

解析：选AD手有规律地上下振动时弹簧上各质点也上下振动，形成纵波，向下传播，

故A、D正确，B、C错误。

3.以下关于横波的说法中正确的选项是()

A.在横波中，质点的振动方向一定与波的传播方向垂直

B.在横波中，质点的振动方向也可能与波的传播方向在同一直线上

C.在横波中，波水平向右传播，各个质点一定上下振动

I).能形成波峰、波谷的波是横波

解析：选A横波的传播方向与质点的振动方向垂直，选项A正确，B、C错误；有波

峰和波谷，但波的传播方向不一定与盾点的损动方向垂立，选项D错误。