选修3-4机械波的形成和传播

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简阳中学 王政

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无处不在的波

声波

水波

弹簧纵波

绳波

地震波

光波

电磁波

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波是怎样形成和传播的呢？

下面我们以绳波为例，研究 机械波的形成过程及其特点设想把绳分成许多小部分

每一小部分可以看成质点。 质点之间有相互作用力

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波的形成和传播演示和分析

第一步：外力使第0个质点开始振动，这一个质点称为波源； 第二步：第0个质点振动通过介质带动第1个质点振动； 第三步：第1个质点通过介质带动第2个质点振动； 第四步：第2个质点振动通过介质带动第3个质点振动 第五步：第3个质点振动通过介质带动第4个质点振动 结论：前面的质点依次带动后面的质点做受迫振动，使振动形 式由近及远地传播开去，便形成了机械波。

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核心要点突破一、机械波的形成与特点1.机械波的形成 (1)实质：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. (2)质点间的作用：相邻的质点相互做功，同时将

振动形式与波源能量向外传播.(3)介质质点的振动：从波源开始，后面的每一个 质点都由前面的质点带动做受迫振动.因此各质 点周期等于波源周期.

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2.机械波的特点： 1、周期和频率特点：在波动中，由于介质中各个质点都做波源 的受迫振动，各个质点的振动周期(频率)都等于波源的振动 周期(频率),这 个周期(频率)也叫波的周期(频率),波 从一种介质进入另一种介质周期(频率)也保持不变。 2、机械波传播的特点：前(离波源近的质点)带后(离波源远 的质点),后跟前，振动形式及能量向后传 3、机械波传播的本质：机械波向外传播的只是振动形式及能量， 介质中各质点都在自己的平衡位置附近做频率相同的受迫振动， 质点本身并不随波迁移； 4、振幅特点：各质点振幅相同(不考虑能量损失时) 5、起振方向：各质点开始振动的方向均与波源最初振动方向 相同 6、波中的各质点做变速运动,而波做匀速传播

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二 、机械波 1.机械波：【课本P23】 机械振动在介质中的传播，形成机械波 2.产生机械波的条件: 同时存在(1)振源(波源)—保持持续振动的物体. (2)介质 —能够传播振动的物质. 3.振动与波动的区别与联系(1)振动是波动的起因，波动时振动在介质中向周围的传播。没 有振动一定没有波动，有振动也不一定有波动，但有波动一定 有振动。当波源停止振动时，波会继续向前传播。 (2)振动是一个质点或一个物体通过某一中心(平衡位置)的往 复运动；波动是由振动引起的，是介质中大量质点依次发生振 动而形成的集体运动。

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三、机械波的分类：横波与纵波横波：质点振动方向

与波的传播方向相垂直的波。 (仅在固体中传播，如绳波。 )

特征：具有交替出现的波峰和波谷。

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纵波：质点振动方向与波的传播方向互相平行的波。 (可在固体、液体和气体中传播。如声波，弹簧波。 )

特征：波形具有交替出现的密部和疏部。

声波是纵波，不仅能在空气中传播，也能在液体、固体中传播。 地震波既有纵波，也有横波。当纵波传来时感到左右晃动， 横波传来时感到上下振动。

水波既不是横波，也不是纵波，而是面波。

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例题1.关于机械波.下列说法中正确的是(ABC )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的振动，

后一质点的振动必定落后于前一质点D.各质点随波的传播而迁移

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练习1.关于机械波的形成，下列说法中正确 的是( BC ) 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.参与振动的质点都有相同的频率 D.机械波是介质随波迁移，也是振动能量 的传递

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例题2.关于振动和波动的关系，下列说法中正确

的是( AB )A.振动是形成波动的原因，波动是振动的传播

B.振动是单个质点呈现的运动现象，波动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

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练习2.关于机械振动和机械波下列叙述不正 确的是( ) A A.有机械振动必有机械波 B.有机械波必有机械振动 C.在波的传播中，振动质点并不随波的传 播发生迁移 D.在波的传播中，如果振源停止振动，波 的传播并不会立即停止

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例题3.一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( AD )A.它们的振幅相同 B.质点D和F的速度方向相同 C.质点A和C的速度方向相同 D.从此时算起，质点B比C先回到平衡位置

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练习3.A、B、C、D是一列横波上的四个点，某时

刻波形如图所示，那以如果A此时速度是向上的，则C点必是 速度向上 ，如果B点此时速度是向

上的，则波向

左

传播，A、B两点加速度方

向 向下 .C、D两点加速度方向 向上 .

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如图甲所示是某绳波形成过程的示意图.质 点1在外力作用下沿直线方向做简谐运动，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=T/4时， 1到达最上方，5开始向上运动.问：

(1)t=t/2时，质点8、12、16的运动状态(是否运 动、运动方向)如何？ (2)t=3t/4时，质点8、12、16的运动状态如何？