水波離開了它產(chǎn)生的地方，而那里的水并不離開，就像風(fēng)在田野里掀起了麥浪。我們看到，麥浪滾滾地在田野里奔去，但是麥子卻仍舊留在原來的地方。
能對波動現(xiàn)象進(jìn)行分析和推理，認(rèn)識波的形成過程。
通過觀察和分析，認(rèn)識波是振動的傳播，知道波在傳播振動形式的同時也傳播能量和信息。
能區(qū)別橫波和縱波，知道什么是波峰和波谷、密部和疏部。
知道機(jī)械波的概念和形成機(jī)械波的條件。
如圖所示，手拿繩的一端，上下振動一次，使繩上形成一個凸起狀態(tài)，隨后形成一個凹落狀態(tài)，可以看到，這個凸起狀態(tài)和凹落狀態(tài)在繩上從一端向另一端移動。連續(xù)向上、向下抖動長繩，可以看到一列波產(chǎn)生和傳播的情形。
設(shè)想:把繩分成很多小段
每一個小段可以看做一個質(zhì)點(diǎn)
當(dāng)手握繩端上下振動時，繩端帶動相鄰的質(zhì)點(diǎn)，使它也上下振動，這個質(zhì)點(diǎn)又帶動更遠(yuǎn)一些的質(zhì)點(diǎn)…… 繩子上的質(zhì)點(diǎn)都跟著振動起來，只是后面的質(zhì)點(diǎn)總比前面的質(zhì)點(diǎn)遲一些開始振動。這樣依次帶動下去，繩端這種上下振動的狀態(tài)就沿繩子傳出去了，整體上形成了凹凸相間的波形。
繩子上的點(diǎn)只在平衡位置上下振動，并不隨波遷移。波傳播的是振動這種形式。
介質(zhì)各個質(zhì)點(diǎn)不是同時起振的，離振源近的質(zhì)點(diǎn)先起振。前面質(zhì)點(diǎn)帶動后面質(zhì)點(diǎn)的振動，后面質(zhì)點(diǎn)重復(fù)前面質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動，步調(diào)不一致。
繩上各點(diǎn)的起振方向與振源起振方向相同。
波在傳遞振動形式的同時，也傳遞能量和信息。
振源振動停止后波仍向前傳播
一組學(xué)生手挽手排成一行，從左邊第一位同學(xué)開始，周期性地下蹲、起立，依次帶動旁邊的同學(xué)重復(fù)他的動作，只是后邊的一位總比前邊的一位稍遲一點(diǎn)點(diǎn)。這樣就會看到凹凸相間的波沿著隊(duì)伍傳播開來，而每個學(xué)生的位置并沒有移動。運(yùn)動會上的團(tuán)體操表演常常用這種辦法來表現(xiàn)波浪（圖）。
例1.如圖所示是某繩波形成過程的示意圖，1、2、3、4……為繩上的一系列等間距的質(zhì)點(diǎn)，繩處于水平方向。質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下沿豎直方向做簡諧運(yùn)動，帶動2、3、4……各個質(zhì)點(diǎn)依次上下振動，把振動從繩的左端傳到右端。t＝0時質(zhì)點(diǎn)1開始豎直向上運(yùn)動，經(jīng)過四分之一周期，質(zhì)點(diǎn)5開始運(yùn)動。下列判斷正確的是（　?。〢．質(zhì)點(diǎn)6開始振動時的運(yùn)動方向向下B．t＝時質(zhì)點(diǎn)6的速度方向向下C．t＝ 時質(zhì)點(diǎn)10的運(yùn)動方向向上D．t＝T時質(zhì)點(diǎn)16開始運(yùn)動
【答案】C【詳解】A．介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)開始振動時的振動方向和振源開始振動時的振動方向相同，A錯誤；B．經(jīng)過t＝T/2 , 質(zhì)點(diǎn)1回到平衡位置，質(zhì)點(diǎn)9開始向上振動，質(zhì)點(diǎn)5振動到正的最大位移處，根據(jù)帶動法可知，質(zhì)點(diǎn)6在平衡位置上方，向上振動，即速度的方向向上，B錯誤；C．t＝3T/4時,質(zhì)點(diǎn)1振動到負(fù)的最大位移處，質(zhì)點(diǎn)13開始振動，5～13之間的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置上方，9～13之間的質(zhì)點(diǎn)處于“下坡”段，由波形圖“下坡上，上坡下”的推論可知，9～13之間的質(zhì)點(diǎn)振動方向都向上，C正確；D．依題意，t=T時，波剛好傳播到質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)17開始運(yùn)動，質(zhì)點(diǎn)16已經(jīng)向上振動了T/16，D錯誤。
1　一個小石子投向平靜的湖面中心，會激起一圈圈波紋向外傳播，如果此時水面上有一片樹葉（如圖），下列對樹葉運(yùn)動情況的敘述正確的是（　?。〢．樹葉慢慢向湖心運(yùn)動B．樹葉慢慢向湖岸漂去C．在原處上下振動D．沿著波紋做圓周運(yùn)動
【答案】C【詳解】由于波在傳播過程中，只傳遞振動能量和波源所發(fā)出的信息，而各質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，只在各自的位置附近做振動。故選C。
像前面的演示我們看到的繩子中傳播的波。這類波中質(zhì)點(diǎn)上下振動，波向右傳播，二者的方向相互垂直。質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向相互垂直的波，叫作橫波（transverse wave）。在橫波中，凸起的最高處叫作波峰(crest)，凹下的最低處叫作波谷(trugh)。
實(shí)驗(yàn)中觀察到，彈簧圈密集的部分和稀疏的部分交替向右傳播，在彈簧上形成一種與橫波不一樣的疏密相間的波。
質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波，叫作縱波（lngitudinal wave）。在縱波中，質(zhì)點(diǎn)分布最密的位置叫作密部，質(zhì)點(diǎn)分布最疏的位置叫作疏部。
發(fā)聲體振動時在空氣中產(chǎn)生的聲波是縱波。例如振動的音叉，它的叉股向一側(cè)振動時，壓縮鄰近的空氣，使這部分空氣變密，叉股向另一側(cè)振動時，又使這部分空氣變得稀疏。這種疏密相間的狀態(tài)向外傳播就形成聲波。聲波傳入人耳，使鼓膜振動，就引起聲音的感覺。聲波不僅能在空氣中傳播，也能在液體、固體中傳播。
例2.關(guān)于橫波和縱波，下列說法正確的是（　?。〢．對于縱波，質(zhì)點(diǎn)的振動方向和波的傳播方向有時相同，有時相反B．對于橫波，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方向與波的傳播方向一定垂直C．形成縱波的質(zhì)點(diǎn)隨波一起遷移D．空氣介質(zhì)只能傳播縱波
【答案】ABD【詳解】A B．質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向垂直的波是橫波，質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向平行的波是縱波，縱波質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方向與波的傳播方向有時相同，有時相反，A、B正確；C．無論橫波還是縱波，質(zhì)點(diǎn)都不隨波遷移，C錯誤；D．橫波不能靠空氣傳播，空氣只能傳播縱波，D正確。故選ABD。
2　關(guān)于介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動方向和波的傳播方向，下列說法中正確的是（　?。〢．在橫波中二者方向有時相同B．在橫波中二者方向一定相同C．在縱波中二者方向有時相同D．在縱波中二者方向一定不同
【答案】C【詳解】AB．在橫波中質(zhì)點(diǎn)振動方向和波的傳播方向相互垂直，所以二者方向一定不同，故AB錯誤；CD．在縱波中二者方向在同一直線上，既可以相同，也可以相反，故C正確，D錯誤。故選C。
3.產(chǎn)生條件：① 有振源。② 有可傳播波的介質(zhì)。
1.波借以傳播的物質(zhì)，叫作介質(zhì)（medium），如繩、彈簧、水空氣等。
2.機(jī)械振動在介質(zhì)中傳播，形成了機(jī)械波(mechanical wave)。
原理：振源引起組成介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)之間有相互作用，一個質(zhì)點(diǎn)的振動會引起相鄰質(zhì)點(diǎn)的振動。
振源（波源）：能夠維持振動的傳播，不間斷的輸入能量,并能發(fā)出波的物體或物體所在的初始位置。
2.傳播規(guī)律：波在同一種均勻介質(zhì)中勻速傳播。
②機(jī)械波傳播的是振動的形式、能量和信息;
③各質(zhì)點(diǎn)都以自己的平衡位置為中心振動，質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移;
⑤各質(zhì)點(diǎn)的起振方向都與波源的起振方向相同。
④介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)都在做受迫振動，其振動頻率都等于波源的振動頻率；
①沿波傳播的方向由近及遠(yuǎn)的傳播;
3.波動與振動的區(qū)別和聯(lián)系:
① 區(qū)別:振動是一個質(zhì)點(diǎn)的往復(fù)運(yùn)動; 波動是介質(zhì)中許多質(zhì)點(diǎn)的集體運(yùn)動．
② 聯(lián)系：a.都是周期性的運(yùn)動：波動周期等于質(zhì)點(diǎn)的振動周期； b.從構(gòu)成介質(zhì)的某一質(zhì)點(diǎn)來看，所呈現(xiàn)的現(xiàn)象是振動，從構(gòu)成介質(zhì)的整體來看，所呈現(xiàn)的現(xiàn)象是波動； c.振動是形成波動的必要條件，但有振動不一定存在波動 ； d.波動是振動形式的傳播過程。
例3.關(guān)于機(jī)械波的形成與傳播，下列說法中錯誤的是（　　）A．物體做機(jī)械振動，不一定產(chǎn)生機(jī)械波B．后振動的質(zhì)點(diǎn)總是跟著先振動的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)振動，只是時間落后一步C．參與振動的質(zhì)點(diǎn)都有相同的頻率D．機(jī)械波經(jīng)過的區(qū)域質(zhì)點(diǎn)隨波遷移，同時機(jī)械波將波源的能量傳遞出去
【答案】D【詳解】A．機(jī)械波的形成必須具備兩個條件：波源和介質(zhì)。若只有物體做機(jī)械振動，而其周圍沒有傳播這種振動的介質(zhì)，遠(yuǎn)處的質(zhì)點(diǎn)不可能振動起來形成機(jī)械波，A正確；BC．先振動的質(zhì)點(diǎn)帶動與它相鄰的后振動的質(zhì)點(diǎn)，將振動傳播開來，所以后振動的質(zhì)點(diǎn)總是落后先振動的質(zhì)點(diǎn)，但振動頻率相同，B、C正確；D．形成機(jī)械波的各振動質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近往復(fù)運(yùn)動，并沒有隨波遷移，離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動的能量是通過各質(zhì)點(diǎn)的傳遞從波源獲得的，D錯誤。
3　以下對機(jī)械波的認(rèn)識正確的是（　?。〢．形成機(jī)械波一定要有振源和介質(zhì)B．橫波向右傳播時，處于波峰的質(zhì)點(diǎn)也向右遷移C．振源做簡諧運(yùn)動形成的波中，各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動情況完全相同D．機(jī)械波向右傳播時，右方的質(zhì)點(diǎn)比左方的質(zhì)點(diǎn)早一些振動
【答案】A【詳解】A．形成機(jī)械波一定要有振源和介質(zhì)，故A正確；B．質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近振動，不沿波的傳播方向遷移，故B錯誤；C．振源做簡諧運(yùn)動形成的波中，各質(zhì)點(diǎn)振動步調(diào)不一致，故C錯誤；D．機(jī)械波向右傳播時，右方的質(zhì)點(diǎn)比左方的質(zhì)點(diǎn)晚一些振動，故D錯誤。故選A。
1.（多選）一列波由波源向周圍擴(kuò)展開去，由此可知（　　）A．介質(zhì)中的各個質(zhì)點(diǎn)由近及遠(yuǎn)地傳播開去B．介質(zhì)中的各個質(zhì)點(diǎn)的振動頻率隨著波的傳播而減小C．介質(zhì)將振動的能量由近及遠(yuǎn)地傳播開去D．介質(zhì)將振動的形式由近及遠(yuǎn)地傳播開去
【答案】CD【詳解】ACD．介質(zhì)在傳播機(jī)械波的過程中，只是把振動這種形式和振動的能量向外傳播，而介質(zhì)本身并不遷移，故A錯誤，CD正確；B．質(zhì)點(diǎn)的頻率只與波源有關(guān)，不會隨著波的傳播而減小，故B錯誤。故選CD。
2.下圖為波沿著一條右端固定的繩子傳播到B點(diǎn)的波形示意圖，由圖可判斷出A開始振動的方向是（　?。〢．向左 B．向右 C．向上 D．向下
【答案】C【詳解】由同側(cè)法從圖中可知B點(diǎn)將開始向上振動，波的傳播過程中各質(zhì)點(diǎn)的振動是在波源的帶動下依次進(jìn)行的，每個質(zhì)點(diǎn)開始的振動方向一定和波源的起振方向相同。所以A開始振動的方向向上。C正確，ABD錯誤。
3.2021年8月14日上午，某地發(fā)生7.3級大地震。地震波既有縱波也有橫波，若該地區(qū)地震時縱波的傳播速度大于橫波的傳播速度，則震源正上方的房屋（　?。〢．同時上下振動和左右搖動B．先左右搖動后上下振動C．先上下振動后左右搖動 D．只上下振動
【答案】C【詳解】縱波振動方向與傳播方向一致，橫波振動方向與波的傳播方向相互垂直，由于縱波傳播得快，地震發(fā)生時縱波先到達(dá)震源正上方，震源正上方房屋先上下振動后左右搖動。故選C。
4.（多選）關(guān)于機(jī)械波的概念，下列說法正確的是（??）A．質(zhì)點(diǎn)振動的方向總是垂直于波傳播的方向B．橫波和縱波可同時存在于介質(zhì)中C．機(jī)械波傳播能量，也傳遞振動信息D．橫波中質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，縱波中質(zhì)點(diǎn)隨波遷移
【答案】BC【詳解】A．質(zhì)點(diǎn)振動的方向也可以平行于波傳播的方向，故A錯誤；B．橫波和縱波可同時存在于介質(zhì)中，故B正確；C．機(jī)械波傳播能量，也傳遞振動信息，故C正確；D．橫波和縱波中質(zhì)點(diǎn)均不隨波遷移，故D錯誤。
振動的傳播稱為波動，簡稱波
機(jī)械振動在介質(zhì)中的傳播
橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向垂直；
縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向在一條直線上。
產(chǎn)生條件：有振源，有傳播振動的介質(zhì)
注意:有振動不一定存在波，有波一定存在振動．

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高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第一冊電子課本

1 波的形成

版本： 人教版 (2019)

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