3.1 机械波的产生和传播（讲义）物理粤教版选择性必修第一册

第三章 机械波 第1节 机械波的产生和传播 课标要点 1. 认识常见的波动现象，了解波动的普遍性，知道波是振动的传播； 2. 知道机械波的产生条件，理解机械波的形成过程； 3. 会从形态上区别横波、纵波，知道横波与纵波的特点及常见的波； 4. 会用“带动法”“上下坡法”“同侧法”等方法判断质点的振动方向与波的传播方向的关系。 学习重难点 重点：机械波的产生条件与形成过程；机械波传播的特点；横波与纵波的区别。 难点：质点振动方向与波的传播方向的互判；对“质点只在平衡位置附近振动、并不随波迁移”的理解；起振方向与振源起振方向关系的判断。 知识点 机械波的形成与产生条件 1. 认识机械波 （1）波动现象：抖动绳子时，绳上形成凹凸相间的波；石子投入水中，水面泛起涟漪；讲话时，声波在空气中传播……这些都是常见的波动现象，振动状态通过介质由近及远地传播出去。 （2）机械波的定义：机械振动在介质中的传播，形成机械波。机械波是传播振动的一种方式，振动是波动的基础，波动是振动的传播。 （3）机械波产生的条件： ①波源：产生机械振动的物体（振源），是波的源头； ②介质：传播机械振动的媒介（绳、水、空气、大地等）。 二者缺一不可：没有波源就没有振动，没有介质振动就无法向外传播（真空不能传声就是这个道理）。 2. 机械波的形成过程（成因） （1）以绳波为例：手持绳的一端（波源）上下振动，通过绳子各质点间的相互作用，依次带动相邻质点上下振动，振动便沿绳子由近及远传播出去，形成波。 （2）形成的实质：波源带动相邻质点做受迫振动，该质点振动后又带动其相邻质点，即绳子上每个振动的质点都带动下一个质点的运动。介质质点间的相互作用力（弹力）是振动得以逐点传播的原因。 （3）各质点开始振动的先后：离波源近的质点先振动，离波源远的质点后振动；相邻质点振动的步调（相位）依次落后，靠后的质点总是重复并滞后于靠前的质点。 易错提醒 波源停止振动后，波并不立即停止——已经传出去的振动形式和能量仍使前方介质中的质点继续振动，波继续向前传播。另外，“振动在传播”不等于“介质在迁移”，传播的是运动状态而不是物质本身。 随学随练 1．我们可以将章首页带操中绸带的运动简化处理。如图所示，准备一根长约10m的软绳并放置在水平面上，将绳上的两点做上不同颜色的标记。固定一端，用手握住绳的另一端，拉直软绳。 (1)手向左抖动一次和向右抖动一次，并立即复原，你看到了什么现象？ (2)手连续左右抖动，你看到了什么现象？ (3)绳上有标记的两点是怎样运动的？随波前进吗？ 2．下列说法正确的是（     ） A．用球拍颠乒乓球，球的运动是简谐运动 B．机械波在真空中也能传播 C．物体做机械振动，一定会产生机械波 D．做机械振动的物体必有一个平衡位置 知识点 机械波的传播特点 1、机械波传播的特点： （1）机械波传播的是振动的形式（和信息）； （2）波是传递能量的一种方式——波源的能量通过介质依次传递给各质点； （3）每个质点只是在平衡位置附近做振动，并未形成沿机械波传播方向的移动——质点不随波迁移。 2、各质点之间的关系： 介质中各质点的振动频率、周期都等于波源的振动频率、周期，起振方向都与波源的起振方向相同；先振动的质点带动后振动的质点，后振动的质点重复先振动质点的运动，只是在时间上滞后。可以概括为“三相同、一滞后”：频率相同、周期相同、起振方向相同，后振质点相位滞后。 3、 两种速度 （1） 波的传播速度由介质本身的性质决定，在同种均匀介质中波匀速传播（以后还将学到 v = λ/T）； （2） 而介质中各质点的振动速度是随时间做周期性变化的（平衡位置处最大，最大位移处为零）； 波速是“波形”前进的速度，质点速度是质点振动的速度，二者毫无关系。 4、 振动停止后波仍继续传播 波源停止振动时，已经传出的振动并不会立即消失，波继续向前传播；只有波的传播需要能量，当能量逐渐被介质吸收耗尽时，波才最终消失。 随学随练 1．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．机械波的传播方向就是波中各质点的振动方向 B．机械波的传播方向就是振动能量传递的方向 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 2．取一条很长的弹性软绳，用手握住左端拉平后连续向上、向下抖动，可以看到一列横波产生和传播的情形，如图，在绳上做个红色标记，将绳波视作简谐横波，则在波传播的过程中，这个红色标记的运动是（     ） A．保持不动 B．连续上下运动 C．连续左右运动 D．一直向右运动 知识点 横波和纵波 1. 横波：介质质点的振动方向与波的传播方向垂直的机械波。横波在传播过程中交替出现凸起的最高处——波峰和凹下的最低处——波谷，波峰、波谷不断向前移动。 2. 纵波：波的传播方向和质点的振动方向在同一直线（相互平行）上的机械波。纵波在传播过程中交替产生疏部和密部，疏部与密部不断向前传播。 3. 几种常见的波： （1）绳波是横波； （2）空气中产生的声波是纵波； （3）地震波中既有横波，又有纵波（所以地震时人们先感到上下颠簸、后感到左右摇晃）； （4）水波既不是横波也不是纵波（水面质点的运动轨迹是圆或椭圆）。 随学随练 1．有的同学认为“横波的传播方向与质点的振动方向垂直，纵波的传播方向与质点的振动方向相同”。这种观点正确吗？为什么？ 2．（多选）下列说法正确的是（　　） A．光从空气进入水中，频率不变 B．光需要介质才能传播 C．声波只能在空气中传播 D．在空气中传播的声波是纵波 题型 机械波的形成与传播特点分析 1. 紧扣“带动”分析形成： 波源（或先振动的质点）通过介质质点间的作用力带动相邻质点做受迫振动，振动由近及远依次传播。 分析问题时先找波源，再沿传播方向看各质点被带动的先后顺序。 2. 牢记“三相同、一滞后”： 介质中各质点的振动频率、周期、起振方向都与波源相同； 后振动的质点重复先振动质点的运动，只是相位（时间）上滞后。 凡是涉及“各质点频率是否相同”“起振方向如何”的问题，都用这一结论判断。 3. 紧扣“不迁移”排除错误： 波传播的是振动形式和能量，介质中的质点只在各自的平衡位置附近往复振动，并不随波向前移动。 看到“质点随波向前传播”“质点随波迁移”之类的说法立即判错。 4. 判断质点是否振动、何时振动： 某质点是否开始振动，取决于波是否传到该质点；比较波传到不同质点的先后，用传播距离除以波速，与质点自身的振动快慢（周期）无关。 5. 区分两类速度： 比较“波传到某处的时间”用波速；比较“质点完成一次全振动的时间”用振动周期。 同一介质中波速恒定，而质点振动速度随位置周期性变化。 活学活用 1．（多选）关于波的形成和特点，下列说法正确的是（     ） A．振动是波动的成因，波动是振动的传播 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 2．（多选）关于机械振动和机械波的关系，下列说法正确的是（　　） A．机械波的传播依赖于机械振动，没有振动就没有波 B．机械波传播时，介质中的质点随波迁移 C．机械波的频率与波源的振动频率相同 D．在小振幅情况下，机械波的传播速度与波源的振动速度无关 题型 波的方向与质点振动方向的互判 波的传播方向 v 与介质质点的振动方向是波形图问题中的两个核心方向，二者可以互相推断。常用方法有带动法、上下坡法、同侧法、微平移法等，本质上都是“先振动的质点带动后振动的质点”这一规律的具体应用。 活学活用 1．（多选）一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某个时刻的波形图如图所示，由图像可知（　　） A．质点B此时位移为0 B．质点B此时向方向运动 C．质点D的振幅是2cm D．质点D此时向方向运动 2．如图所示是以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形，由图可知，P点从平衡位置开始振动时的方向是（     ） A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 题型 横波与纵波的辨析 1. 定义对比（核心依据）： 横波 纵波 振动方向与传播方向的关系 相互垂直 在同一直线上（相互平行） 特征与传播介质 有波峰、波谷；只能在固体中传播 有密部、疏部；固、液、气中均能传播 2.判断三步走： ①明确波的传播方向； ②明确介质质点的振动方向（由题意或带动法确定）； ③比较两方向——垂直则为横波，共线（平行）则为纵波。 只根据“振源怎么振动”而无传播方向时，不能下结论。 3. 常见归类要记牢： 绳波——横波（绳上质点上下振动、波沿绳传播）； 空气中声波——纵波（空气分子沿传播方向来回振动，形成疏密相间）； 地震波——横波、纵波都有，且纵波速度快、先到达； 水波——既不是横波也不是纵波。 4. 两个高频易错点 ①“振源上下振动，形成的波就是横波”错误——若传播方向也在竖直方向，则是纵波；判断标准始终是“两方向是否垂直”。 ②“机械波只有横波和纵波两类”错误——水波等既不横也不纵。 活学活用 1．对比横波（图甲）和纵波（图乙）的传播过程图，总结横波和纵波的区别。 2．判别横波的依据是（     ） A．质点在竖直方向振动的波为横波 B．波在水平方向传播的波为横波 C．只有质点振动方向为竖直的，波的传播方向为水平的波才为横波 D．质点振动方向和波的传播方向垂直 基础通关 1．如图甲所示为波源的振动图像，图乙为均匀介质中同一条直线上等间距的各质点在时的振动状态，其中质点4刚开始振动。请在图丙中画出时各质点的振动状态。 2．（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，从而形成机械波，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，因此除质点1外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 3．一列波由波源向周围扩展出去，下列说法不正确的是（     ） A．介质中各质点由近及远地传播出去 B．介质中的振动形式由近及远传播出去 C．介质中振动的能量由近及远传播出去 D．介质中质点只是振动没有迁移 4．（多选）如图所示，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的振动周期为。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1与质点20间相距一个波长 B．质点20开始振动时运动方向竖直向上 C．时质点5的加速度方向竖直向上 D．时质点12的运动方向竖直向上 5．平静的水面上漂浮着一片树叶。朝水面竖直向下扔出石子后，水波经一段时间传播至树叶所在位置，树叶随波上下振动。下列说法正确的是（     ） A．传播至树叶处的水波属于纵波 B．树叶会沿水波传播方向移动 C．水波的波长与树叶的振幅一定相等 D．水波的传播周期与树叶的振动周期一定相等 6．关于机械波，下列说法正确的是（     ） A．机械波只能在介质中传播，而且从一种介质传播到另一种介质中时，它的频率一定不变 B．机械波的频率与波源的振动频率相同，波源的频率越大，它产生的机械波传播得越快 C．有机械波必有振动，因此当波在介质中传播时，此时波源一定在振动 D．机械波可分为横波和纵波，横波的传播方向与质点的振动方向垂直，纵波的传播方向与质点的振动方向始终相同 7．关于波，下列说法正确的是（　　） A．声波是横波 B．若波源停止振动，在介质中传播的波也立即停止传播 C．机械波中除振源外的各质点均做受迫振动且各质点的振动周期均相同 D．机械波的形成需要介质，是因为它传播的是介质本身和振动形式，而不传播能量 8．一列横波正沿水平方向由西向东传播，下列说法正确的是（     ） 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 9．平静的水面上漂浮着一片树叶。朝水面竖直向下扔出石子后，水波经一段时间传播至树叶所在位置，树叶随波上下振动。下列说法正确的是（     ） A．传播至树叶处的水波属于纵波 B．树叶会沿水波传播方向移动 C．水波的波长与树叶的振幅一定相等 D．水波的传播周期与树叶的振动周期一定相等 10．在某绳波的形成过程中，绳上各质点的平衡位置均在x轴上。t=0时，位于x=0处的波源S开始在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，t=0.6s时波传到x=3m处形成如图所示的波形，此时波源的位移最大，则（　　） A．该波的波长为2m B．该波的波速为3m/s C．波源S的起振方向向下 D．t=1.0s时，x=3m处的质点振动速度达到最大 素养提升 11．如图所示，12位身高相同的同学手挽手站成一排模拟机械波的形成和传播。t=0时，从同学1开始依次带动右边的同学，每人每分钟完成30次下蹲和起立，形成一列向右传播的“机械波”。已知同学1第一次蹲到最低点时，同学5刚好要开始下蹲；队伍中相邻两同学所站位置间距均为0.8m，所有同学从开始下蹲到最低点过程中，头部竖直向下运动路程均为60cm。下列说法正确的是（　　） A．这列“波”的波长为2.4m B．这列“波”的波速为3.2m/s C．t=6s时同学12开始下蹲 D．0~4s内同学9的头部运动路程为1.8m 12．湖面上停着A、B两条小船，它们相距。一波源在两船之间，波源距A船，时刻波源开始竖直向上做简谐运动，形成的机械波向两船传播。已知波源每分钟上下振动15次。时A船开始振动。以波源所在处为坐标原点，时两船之间的波形图是（     ） A． B． C． D． 迁移创新 13．有一盆平静的水，上面漂着一片小纸屑。用笔尖轻点水面，观察产生的水波。使笔尖周期性地轻点同一处水面，观察水波的传播和纸屑的运动。 (1)能否借助笔尖激起的水波把纸屑冲到盆子边缘？为什么？ (2)结合绳波和水波中的情景，谈谈你对“随波逐流”一词在波传播中的理解。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第三章 机械波 第1节 机械波的产生和传播 课标要点 1. 认识常见的波动现象，了解波动的普遍性，知道波是振动的传播； 2. 知道机械波的产生条件，理解机械波的形成过程； 3. 会从形态上区别横波、纵波，知道横波与纵波的特点及常见的波； 4. 会用“带动法”“上下坡法”“同侧法”等方法判断质点的振动方向与波的传播方向的关系。 学习重难点 重点：机械波的产生条件与形成过程；机械波传播的特点；横波与纵波的区别。 难点：质点振动方向与波的传播方向的互判；对“质点只在平衡位置附近振动、并不随波迁移”的理解；起振方向与振源起振方向关系的判断。 知识点 机械波的形成与产生条件 1. 认识机械波 （1）波动现象：抖动绳子时，绳上形成凹凸相间的波；石子投入水中，水面泛起涟漪；讲话时，声波在空气中传播……这些都是常见的波动现象，振动状态通过介质由近及远地传播出去。 （2）机械波的定义：机械振动在介质中的传播，形成机械波。机械波是传播振动的一种方式，振动是波动的基础，波动是振动的传播。 （3）机械波产生的条件： ①波源：产生机械振动的物体（振源），是波的源头； ②介质：传播机械振动的媒介（绳、水、空气、大地等）。 二者缺一不可：没有波源就没有振动，没有介质振动就无法向外传播（真空不能传声就是这个道理）。 2. 机械波的形成过程（成因） （1）以绳波为例：手持绳的一端（波源）上下振动，通过绳子各质点间的相互作用，依次带动相邻质点上下振动，振动便沿绳子由近及远传播出去，形成波。 （2）形成的实质：波源带动相邻质点做受迫振动，该质点振动后又带动其相邻质点，即绳子上每个振动的质点都带动下一个质点的运动。介质质点间的相互作用力（弹力）是振动得以逐点传播的原因。 （3）各质点开始振动的先后：离波源近的质点先振动，离波源远的质点后振动；相邻质点振动的步调（相位）依次落后，靠后的质点总是重复并滞后于靠前的质点。 易错提醒 波源停止振动后，波并不立即停止——已经传出去的振动形式和能量仍使前方介质中的质点继续振动，波继续向前传播。另外，“振动在传播”不等于“介质在迁移”，传播的是运动状态而不是物质本身。 随学随练 1．我们可以将章首页带操中绸带的运动简化处理。如图所示，准备一根长约10m的软绳并放置在水平面上，将绳上的两点做上不同颜色的标记。固定一端，用手握住绳的另一端，拉直软绳。 (1)手向左抖动一次和向右抖动一次，并立即复原，你看到了什么现象？ (2)手连续左右抖动，你看到了什么现象？ (3)绳上有标记的两点是怎样运动的？随波前进吗？ 【答案】(1)手向左抖动一次和向右抖动一次，绳上靠近手的质点开始振动，且振动方向与手抖动的方向相同，且前面的质点依次带动后面的质点开始振动，振动向前传播出去，手复原后，前面的质点也不断停止振动。 (2)若手连续左右抖动，将在绳中产生向前传播的波。 (3)绳上有标记的两点只在各自的平衡位置附近做往复运动，不会随波迁移。 2．下列说法正确的是（     ） A．用球拍颠乒乓球，球的运动是简谐运动 B．机械波在真空中也能传播 C．物体做机械振动，一定会产生机械波 D．做机械振动的物体必有一个平衡位置 【答案】D 【详解】A．简谐运动的回复力满足（回复力大小与位移成正比、方向相反），球拍颠乒乓球时，球运动过程中仅受重力和球拍瞬时弹力，回复力不满足上述规律，不属于简谐运动，故A错误； B．机械波的传播需要介质，真空中不存在传播介质，机械波无法在真空中传播，故B错误； C．机械波产生的条件为：存在做机械振动的波源、存在传播介质，仅有机械振动没有介质时，无法形成机械波，故C错误； D．机械振动的定义是物体在平衡位置附近的往复运动，因此做机械振动的物体必然存在平衡位置，故D正确。 故选D。 知识点 机械波的传播特点 1、机械波传播的特点： （1）机械波传播的是振动的形式（和信息）； （2）波是传递能量的一种方式——波源的能量通过介质依次传递给各质点； （3）每个质点只是在平衡位置附近做振动，并未形成沿机械波传播方向的移动——质点不随波迁移。 2、各质点之间的关系： 介质中各质点的振动频率、周期都等于波源的振动频率、周期，起振方向都与波源的起振方向相同；先振动的质点带动后振动的质点，后振动的质点重复先振动质点的运动，只是在时间上滞后。可以概括为“三相同、一滞后”：频率相同、周期相同、起振方向相同，后振质点相位滞后。 3、 两种速度 （1） 波的传播速度由介质本身的性质决定，在同种均匀介质中波匀速传播（以后还将学到 v = λ/T）； （2） 而介质中各质点的振动速度是随时间做周期性变化的（平衡位置处最大，最大位移处为零）； 波速是“波形”前进的速度，质点速度是质点振动的速度，二者毫无关系。 4、 振动停止后波仍继续传播 波源停止振动时，已经传出的振动并不会立即消失，波继续向前传播；只有波的传播需要能量，当能量逐渐被介质吸收耗尽时，波才最终消失。 随学随练 1．（多选）下列说法中正确的是（　　） A．机械波的传播方向就是波中各质点的振动方向 B．机械波的传播方向就是振动能量传递的方向 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 【答案】BCD 【详解】A．在机械波形成的过程中，介质中各质点只在各自的平衡位置附近做振动，传播方向与振动方向可以垂直（横波），也可以平行（纵波），故A错误； B．机械波在传播振动形式的过程中，同时将能量由近及远传递，传播方向就是振动的能量传递的方向，故B正确； C．机械波传播的是振动这种运动形式，质点并不随波迁移，故C正确； D．机械波不但能传递能量，而且能传递信息，如声波，故D正确。 故选BCD。 2．取一条很长的弹性软绳，用手握住左端拉平后连续向上、向下抖动，可以看到一列横波产生和传播的情形，如图，在绳上做个红色标记，将绳波视作简谐横波，则在波传播的过程中，这个红色标记的运动是（     ） A．保持不动 B．连续上下运动 C．连续左右运动 D．一直向右运动 【答案】B 【详解】简谐横波传播过程中介质中的质点振动方向与波的传播方向垂直，质点不会随波迁移，只在自身平衡位置附近振动。因此绳上的红色标记会在平衡位置连续上下运动，不会随波发生水平方向的迁移。 故选B。 知识点 横波和纵波 1. 横波：介质质点的振动方向与波的传播方向垂直的机械波。横波在传播过程中交替出现凸起的最高处——波峰和凹下的最低处——波谷，波峰、波谷不断向前移动。 2. 纵波：波的传播方向和质点的振动方向在同一直线（相互平行）上的机械波。纵波在传播过程中交替产生疏部和密部，疏部与密部不断向前传播。 3. 几种常见的波： （1）绳波是横波； （2）空气中产生的声波是纵波； （3）地震波中既有横波，又有纵波（所以地震时人们先感到上下颠簸、后感到左右摇晃）； （4）水波既不是横波也不是纵波（水面质点的运动轨迹是圆或椭圆）。 随学随练 1．有的同学认为“横波的传播方向与质点的振动方向垂直，纵波的传播方向与质点的振动方向相同”。这种观点正确吗？为什么？ 【答案】不正确。横波的传播方向与质点的振动方向垂直，但纵波的传播方向与质点的振动方向在同一直线上，而不是方向相同。 2．（多选）下列说法正确的是（　　） A．光从空气进入水中，频率不变 B．光需要介质才能传播 C．声波只能在空气中传播 D．在空气中传播的声波是纵波 【答案】AD 【详解】A．波（光是一种波）从一种介质进入另一种介质，频率不变，故A正确； B．光波属于电磁波，电磁波是变化的电场和变化的磁场交替产生，且由近及远地向周围传播产生的，其传播不需要介质，故B错误； C．声波不仅能在空气中传播，在固体、液体中都可以传播，故C错误； D．空气中的声波是振源的振动造成周围空气密度的变化而产生的，它存在密部与疏部，属于纵波，故D正确。 故选AD。 题型 机械波的形成与传播特点分析 1. 紧扣“带动”分析形成： 波源（或先振动的质点）通过介质质点间的作用力带动相邻质点做受迫振动，振动由近及远依次传播。 分析问题时先找波源，再沿传播方向看各质点被带动的先后顺序。 2. 牢记“三相同、一滞后”： 介质中各质点的振动频率、周期、起振方向都与波源相同； 后振动的质点重复先振动质点的运动，只是相位（时间）上滞后。 凡是涉及“各质点频率是否相同”“起振方向如何”的问题，都用这一结论判断。 3. 紧扣“不迁移”排除错误： 波传播的是振动形式和能量，介质中的质点只在各自的平衡位置附近往复振动，并不随波向前移动。 看到“质点随波向前传播”“质点随波迁移”之类的说法立即判错。 4. 判断质点是否振动、何时振动： 某质点是否开始振动，取决于波是否传到该质点；比较波传到不同质点的先后，用传播距离除以波速，与质点自身的振动快慢（周期）无关。 5. 区分两类速度： 比较“波传到某处的时间”用波速；比较“质点完成一次全振动的时间”用振动周期。 同一介质中波速恒定，而质点振动速度随位置周期性变化。 活学活用 1．（多选）关于波的形成和特点，下列说法正确的是（     ） A．振动是波动的成因，波动是振动的传播 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 【答案】AC 【详解】AB．振动是波动的成因，波动是振动的传播，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，不随波迁移，故A正确，B错误； C．波源的振动使质点由近及远依次被带动，故相邻质点间必有相互作用力，故C正确； D．某一水平方向的横波在介质中传播，介质中的质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，不一定沿竖直方向上下振动，故D错误。 故选AC。 2．（多选）关于机械振动和机械波的关系，下列说法正确的是（　　） A．机械波的传播依赖于机械振动，没有振动就没有波 B．机械波传播时，介质中的质点随波迁移 C．机械波的频率与波源的振动频率相同 D．在小振幅情况下，机械波的传播速度与波源的振动速度无关 【答案】ACD 【详解】A．机械波的传播依赖于机械振动，没有振动就没有波，A正确； B．机械波传播时，介质中的质点只在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，B错误； C．机械波传播过程中，各个质点在波源带动下做受迫振动，则机械波的频率与波源的振动频率相同，C正确； D．在小振幅情况下，机械波的传播速度由介质决定，与波源的振动速度无关，D正确。 故选ACD。 题型 波的方向与质点振动方向的互判 波的传播方向 v 与介质质点的振动方向是波形图问题中的两个核心方向，二者可以互相推断。常用方法有带动法、上下坡法、同侧法、微平移法等，本质上都是“先振动的质点带动后振动的质点”这一规律的具体应用。 活学活用 1．（多选）一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某个时刻的波形图如图所示，由图像可知（　　） A．质点B此时位移为0 B．质点B此时向方向运动 C．质点D的振幅是2cm D．质点D此时向方向运动 【答案】AC 【详解】A．由题图波形图知，质点B在平衡位置，所以此时其位移为0，故A正确； BD．因为波沿x轴正方向传播，波源在左侧，根据同侧法知，质点B此时向方向运动，同理，D此时向方向运动，故B错误，D错误； C．简谐波在传播过程中，介质中各质点的振幅相同，所以质点D的振幅是2cm，故C正确。 故选AC。 2．如图所示是以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形，由图可知，P点从平衡位置开始振动时的方向是（     ） A．向上 B．向下 C．向左 D．向右 【答案】A 【详解】由题意可知，波源为，则波向左传播。根据波的传播特点，介质中所有质点的起振方向都与波源的起振方向相同。此时波刚好传到点，点为波的最前端。根据“微平移法”或“上下坡法”，波向左传播，则点的起振方向向上。因此，波源点开始振动时的方向也向上。 故选A。 题型 横波与纵波的辨析 1. 定义对比（核心依据）： 横波 纵波 振动方向与传播方向的关系 相互垂直 在同一直线上（相互平行） 特征与传播介质 有波峰、波谷；只能在固体中传播 有密部、疏部；固、液、气中均能传播 2.判断三步走： ①明确波的传播方向； ②明确介质质点的振动方向（由题意或带动法确定）； ③比较两方向——垂直则为横波，共线（平行）则为纵波。 只根据“振源怎么振动”而无传播方向时，不能下结论。 3. 常见归类要记牢： 绳波——横波（绳上质点上下振动、波沿绳传播）； 空气中声波——纵波（空气分子沿传播方向来回振动，形成疏密相间）； 地震波——横波、纵波都有，且纵波速度快、先到达； 水波——既不是横波也不是纵波。 4. 两个高频易错点 ①“振源上下振动，形成的波就是横波”错误——若传播方向也在竖直方向，则是纵波；判断标准始终是“两方向是否垂直”。 ②“机械波只有横波和纵波两类”错误——水波等既不横也不纵。 活学活用 1．对比横波（图甲）和纵波（图乙）的传播过程图，总结横波和纵波的区别。 【答案】横波中，波的传播方向与质点的振动方向相互垂直；纵波中，波的传播方向与质点的振动方向在同一直线上（共线）。 【详解】图甲中，质点在上下方向振动，而波形沿水平方向传播，二者方向相互垂直，因此是横波。图乙中，质点沿波的传播方向前后振动，二者方向共线，因此是纵波。 2．判别横波的依据是（     ） A．质点在竖直方向振动的波为横波 B．波在水平方向传播的波为横波 C．只有质点振动方向为竖直的，波的传播方向为水平的波才为横波 D．质点振动方向和波的传播方向垂直 【答案】D 【详解】A．横波的判定依据是质点振动方向与波的传播方向垂直，若质点沿竖直方向振动、波也沿竖直方向传播，则该波为纵波，故A错误； B．水平方向传播的波也可能是纵波，例如沿水平方向传播的空气中的声波，故B错误； C．只要质点振动方向和波的传播方向垂直即为横波，不局限于振动方向竖直、传播方向水平的情况，例如振动方向水平、传播方向竖直的波也属于横波，故C错误； D．质点振动方向和波的传播方向垂直是横波的定义，可作为判别横波的依据，故D正确。 故选D。 基础通关 1．如图甲所示为波源的振动图像，图乙为均匀介质中同一条直线上等间距的各质点在时的振动状态，其中质点4刚开始振动。请在图丙中画出时各质点的振动状态。 【答案】 【详解】由题图甲知波源振动周期，根据波传播的规律知到的时间内波传播一个波长，波源再次出现在波峰，质点16起振，时各质点的振动状态如图所示。 2．（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，从而形成机械波，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，因此除质点1外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 【答案】AC 【详解】AC．绳上的质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期与波源的振动周期都相同，故AC正确； BD．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BD错误。 故选AC。 3．一列波由波源向周围扩展出去，下列说法不正确的是（     ） A．介质中各质点由近及远地传播出去 B．介质中的振动形式由近及远传播出去 C．介质中振动的能量由近及远传播出去 D．介质中质点只是振动没有迁移 【答案】A 【详解】A．机械波在介质中向周围扩展时，传播的是波源的振动形式、振动的能量以及振动信息，并不会带动介质中的质点发生长距离的迁移，A错误； B．机械波传播的核心内容之一就是振动形式，振动形式会随着波的传播由近及远传递出去，B正确； C．振动形式的传播同时伴随着振动能量的传递，能量会随着波的扩展由近及远向外传播，C正确； D．介质中的质点仅在自身平衡位置附近振动，不会随波发生迁移，D正确； 故选A。 4．（多选）如图所示，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的振动周期为。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1与质点20间相距一个波长 B．质点20开始振动时运动方向竖直向上 C．时质点5的加速度方向竖直向上 D．时质点12的运动方向竖直向上 【答案】BD 【详解】设相邻质点间距为，由题意：质点1开始振动，经过波传到质点5，传播距离为 因此可得： 波速 ，波长 A．质点1与质点20间距为，不等于波长，故A错误； B．所有质点的起振方向都与波源（质点1）一致，波源起振方向竖直向上，因此质点20开始振动时方向竖直向上，故B正确； C．质点5在才开始振动，时质点5振动了，从平衡位置向上运动后刚好到达最高点，位移竖直向上 根据可知加速度方向与位移方向相反，即竖直向下，故C错误； D．时，波传播的距离，说明波刚传到质点13；质点12距离质点1为，已经振动的时间 说明质点12从平衡位置向上运动，还未到达最高点，运动方向竖直向上，D正确。 故选BD 。 5．平静的水面上漂浮着一片树叶。朝水面竖直向下扔出石子后，水波经一段时间传播至树叶所在位置，树叶随波上下振动。下列说法正确的是（     ） A．传播至树叶处的水波属于纵波 B．树叶会沿水波传播方向移动 C．水波的波长与树叶的振幅一定相等 D．水波的传播周期与树叶的振动周期一定相等 【答案】D 【详解】A．水面水波的质点振动方向与波的传播方向不平行，不属于纵波，故A错误； B．波传播过程中，介质质点仅在平衡位置附近振动，不会随波发生迁移，因此树叶不会沿水波传播方向移动，故B错误； C．波长是波在一个周期内传播的距离，描述波的空间周期性；振幅是质点振动离开平衡位置的最大距离，描述振动的强弱，二者物理意义完全不同，没有必然相等的关系，故C错误； D．树叶的振动是水波驱动的受迫振动，受迫振动的周期等于驱动力的周期，即等于水波的传播周期，故D正确。 故选D。 6．关于机械波，下列说法正确的是（     ） A．机械波只能在介质中传播，而且从一种介质传播到另一种介质中时，它的频率一定不变 B．机械波的频率与波源的振动频率相同，波源的频率越大，它产生的机械波传播得越快 C．有机械波必有振动，因此当波在介质中传播时，此时波源一定在振动 D．机械波可分为横波和纵波，横波的传播方向与质点的振动方向垂直，纵波的传播方向与质点的振动方向始终相同 【答案】A 【详解】A．机械波的传播依赖介质质点间的相互作用力传递振动，因此只能在介质中传播；机械波的频率由波源的振动频率决定，与传播介质无关，因此从一种介质进入另一种介质时频率保持不变，故A正确； B．机械波的频率与波源振动频率相等是正确的，但机械波的传播速度仅由介质的性质（密度、弹性等）决定，和波源频率无关联，故B错误； C．有机械波一定存在初始的振动，但波源停止振动后，已经产生的机械波会继续在介质中传播，不会立刻消失，因此波传播时波源未必仍在振动，故C错误； D．横波传播方向与质点振动方向垂直的描述正确，但纵波的质点振动方向仅和传播方向在同一直线上，可与传播方向相同，也可相反，并非始终相同，故D错误。 故选A。 7．关于波，下列说法正确的是（　　） A．声波是横波 B．若波源停止振动，在介质中传播的波也立即停止传播 C．机械波中除振源外的各质点均做受迫振动且各质点的振动周期均相同 D．机械波的形成需要介质，是因为它传播的是介质本身和振动形式，而不传播能量 【答案】C 【详解】A．声波的振动方向与传播方向平行，属于纵波，不是横波，故A错误； B．振源停止振动后，已经传递给介质的能量会继续以波的形式向外传播，波不会立即停止传播，故B错误； C．机械波传播过程中，除振源外的质点均在相邻前一质点的驱动力作用下做受迫振动，受迫振动的周期等于驱动力的周期（即振源的周期），因此所有质点的振动周期均相同，故C正确； D．机械波传播过程中介质本身不随波迁移，且机械波既传播振动形式，也传播能量，故D错误。 故选C。 8．一列横波正沿水平方向由西向东传播，下列说法正确的是（     ） 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 【答案】D 【详解】A．在波动中，各质点不随波迁移，只是在各自的平衡位置附近振动，故A错误； BCD．由于该波是横波，各质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，因此波沿水平方向由西向东传播，可知各质点应在垂直于该波传播方向的平面内振动，即各质点的振动方向可沿此平面的任意方向，不一定是沿水平方向或竖直方向的振动，故BC错误，D正确。 故选D。 9．平静的水面上漂浮着一片树叶。朝水面竖直向下扔出石子后，水波经一段时间传播至树叶所在位置，树叶随波上下振动。下列说法正确的是（     ） A．传播至树叶处的水波属于纵波 B．树叶会沿水波传播方向移动 C．水波的波长与树叶的振幅一定相等 D．水波的传播周期与树叶的振动周期一定相等 【答案】D 【详解】A．水面水波的质点振动方向与波的传播方向垂直，属于横波，并非纵波，故A错误； B．波传播过程中仅传递振动形式和能量，介质质点仅在平衡位置附近振动，不会随波迁移，因此树叶不会沿水波传播方向移动，故B错误； C．波长是波在一个周期内传播的距离，描述波的空间周期性，振幅是质点振动的最大位移，描述振动的强弱，二者物理意义完全不同，无必然相等的关系，故C错误； D．树叶的振动是水波驱动的受迫振动，根据受迫振动规律，受迫振动的周期等于驱动力的周期，因此水波的传播周期与树叶的振动周期一定相等，故D正确。 故选D。 10．在某绳波的形成过程中，绳上各质点的平衡位置均在x轴上。t=0时，位于x=0处的波源S开始在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，t=0.6s时波传到x=3m处形成如图所示的波形，此时波源的位移最大，则（　　） A．该波的波长为2m B．该波的波速为3m/s C．波源S的起振方向向下 D．t=1.0s时，x=3m处的质点振动速度达到最大 【答案】D 【详解】A．由图可得 所以，故A错误； B．t=0.6s时波传到x=3m处，则 代入数据解得，故B错误； C．根据“上下坡”法可知，x=3m处的质点向上振动，即波源S的起振方向向上，故C错误； D．周期为 由于x=3m处的质点开始振动的时间为t=0.6s，所以t=1.0s时质点振动的时间为0.4s，等于半个周期，所以该质点回到平衡位置且向下振动，此时质点的振动速度达到最大，故D正确。 故选D。 素养提升 11．如图所示，12位身高相同的同学手挽手站成一排模拟机械波的形成和传播。t=0时，从同学1开始依次带动右边的同学，每人每分钟完成30次下蹲和起立，形成一列向右传播的“机械波”。已知同学1第一次蹲到最低点时，同学5刚好要开始下蹲；队伍中相邻两同学所站位置间距均为0.8m，所有同学从开始下蹲到最低点过程中，头部竖直向下运动路程均为60cm。下列说法正确的是（　　） A．这列“波”的波长为2.4m B．这列“波”的波速为3.2m/s C．t=6s时同学12开始下蹲 D．0~4s内同学9的头部运动路程为1.8m 【答案】B 【详解】A．相邻同学间距，波长是指一个完整波形对应的平衡位置间的长度，题意可知，5个同学间距对应半个完整波形，波长，故A错误。 B．每人每分钟完成30次下蹲和起立，则同学1振动频率，波速，故B正确。 C．同学1与同学12间距为，由，故C错误。 D．1到9同学间刚好一个波长，所以时第9位同学开始下蹲，时完成1次下蹲起立，4s内的路程为，故D错误。 故选B。 12．湖面上停着A、B两条小船，它们相距。一波源在两船之间，波源距A船，时刻波源开始竖直向上做简谐运动，形成的机械波向两船传播。已知波源每分钟上下振动15次。时A船开始振动。以波源所在处为坐标原点，时两船之间的波形图是（     ） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由题知，波源每分钟上下振动15次，则周期为，时船开始振动，则有 则有 两船之间的距离等于1.5个波长，波传到船需要，时船振动的时间是，处于平衡位置往下振动，波传到船需要，船振动的时间是，刚好完成一个周期的运动，此时位于平衡位置，且向上运动，故正确。 故选B。 迁移创新 13．有一盆平静的水，上面漂着一片小纸屑。用笔尖轻点水面，观察产生的水波。使笔尖周期性地轻点同一处水面，观察水波的传播和纸屑的运动。 (1)能否借助笔尖激起的水波把纸屑冲到盆子边缘？为什么？ (2)结合绳波和水波中的情景，谈谈你对“随波逐流”一词在波传播中的理解。 【答案】(1)不能。使笔尖周期性地轻点同一处水面，水面受到笔尖的冲击开始振动，形成水波向四周传播，实际上水波向四周传播过程中水只是上下振动并不向外迁移，所以纸屑也仅仅是上下振动而不会被冲到盆子边缘。 (2)波通过介质传播过程中，各质点只是在各自的平衡位置附近振动，以波的形式把波源的能量、信息和振动形式向外传播，而自身并不随波一起向前传播，不能误认为波在传播时，质点会“随波逐流”。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $