第三章 机械波
课时1 波的形成
核心 目标 1. 认识波是振动的传播，知道波在传播振动形式时还传播能量和信息．认识波的形成过程．
2. 能区别横波和纵波，知道横波和纵波的特点，知道机械波的概念和形成机械波的条件．
要点梳理
要点1 波的形成
1. 波的形成
__振动__的传播称为波动，简称波. 如图所示，当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻质点，使它也上下__振动__．这个质点又__带动__相邻的更远一些的质点振动……绳上的质点很快都__跟着振动__起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始__振动__，这样在整个绳子上就形成了凸凹相间的波．
沿绳传播的波
2. 介质
(1) 定义：波借以__传播__的物质．
(2) 特点：组成介质的质点之间有__相互作用__，一个质点的振动会引起相邻质点的振动．
要点2 横波和纵波
1. 横波中，质点的振动方向与波的__传播__方向垂直；纵波中，质点的振动方向与波的__传播__方向在同一条直线上．
2. 横波中交替、间隔出现__波峰__和__波谷__；纵波中交替、间隔出现密部和疏部．
发声的物体振动时在空气中产生的声波是__纵波__．
要点3 机械波
1. 产生条件
(1) 要有__波源__．由于外来的扰动，会引起介质中的某一质点振动，首先振动的这个质点称为波源．
(2) 要有传播振动的__介质__．
2. 特点
(1) 介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，因此说它传播的是__振动__这种运动形式．
(2) 振幅：若不计能量损失，各质点的__振幅__相同．
(3) 实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也可以传递__能量__和__信息__．
即学即用
1. 易错辨析
(1) 物体做机械振动，一定产生机械波．( × )
(2) 质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这样的波一定是横波．( × )
(3) 纵波中，质点的振动方向与波的传播方向垂直．( × )
(4) 机械波在传递振动的同时，也在传递能量.( √ )
(5) 除振源外，机械波中各质点都做受迫振动．( √ )
2. 一学生看见平静的湖面上漂浮着一小块泡沫，想把它拾起来扔到垃圾桶，于是向湖中投入一石块，在湖面上激起水波．关于泡沫的运动情况，下列说法中正确的是( A )
A. 泡沫不能被波浪推动，最多只能在湖面上做上下振动
B. 投入的石块质量越大，波浪越容易将泡沫推至岸边
C. 不知泡沫离波源的远近如何，无法确定泡沫的运动情况
D. 因“随波逐流”，波浪会将泡沫推至岸边
解析：波传播的是振动这种形式，各质点在各自平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移，B、C、D错误，A正确．
考向1 波的形成和传播
1. 机械波的形成过程及特点可以概括为“带动、重复、落后”，即前一质点“带动”后一质点振动，后一质点“重复”且“落后”前一质点的振动，质点离波源越远，振动越滞后．
2. 波在传播过程中，就整体而言，呈现的现象是__波动__，就构成物体的单个质点来说，所呈现的现象是__振动__．质点只在其平衡位置附近做受迫运动，并不随波迁移．
如图甲所示为波源的振动图像，图乙为均匀介质中一些均匀分布等间距的质点在t＝1 s时的振动状态，其中质点4刚开始振动．请在图丙中画出t＝5 s时质点的振动状态.
甲
乙
丙
答案：见解析
解析：由题图甲知波源振动周期T＝4 s，根据波传播的规律知t＝5 s时，波源出现在波峰，质点16起振．如图所示．
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，有振动不一定有波动．
2. 波动的性质、振幅与振源相同．
考向2 横波和纵波的比较
定义 相关位置 特征 实物波形
横波 质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波 ① 波峰：凸起的最高处 ② 波谷：凹下的最低处 在波动中交替、间隔出现波峰和波谷
纵波 质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波 ① 密部：质点分布密集的部分 ② 疏部：质点分布稀疏的部分 在波动中交替、间隔出现密部和疏部
(2024·安徽师范大学附属中学)2024年4月3日7时58分，台湾省花莲县发生7.3级地震，全国多地震感强烈．已知地震波分三种：横波(S波)，波速vS＝4.5 km/s；纵波(P波)，波速vP＝9 km/s；面波(L波)，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波，波速vLA. 地震波传播不需要介质
B. 地震曲线中a为横波(S波)
C. 地震曲线中b的传播方向和振动方向一致
D. 若在地震曲线上测得纵波(P波)与横波(S波)的时间差为6 s，则地震观测台距震源约为54 km
解析：地震波是机械波，传播需要介质，A错误；纵波(P波)传播速度最大，首先传到地面，则地震曲线中a为纵波(P波)，B错误；地震曲线中b为横波，传播方向和振动方向垂直，C错误；若在地震曲线上测得纵波(P波)与横波(S波)的时间差为6 s，即－＝6 s，解得地震观测台距震源约为x＝54 km，D正确．
横波只能通过固体传播，纵波在固、液、气三种状态的介质中都能传播．
考向3 波的传播情况及质点振动情况的判断
1. 当波在介质中传播时，各个质点均在自己的__平衡位置__附近振动．
2. 在波的传播方向上各质点依次开始振动．
(1) 各质点振动周期相同(均与波源的振动周期相同).
(2) 各质点刚开始振动的方向相同．都与波源质点开始振动时的方向__相同__．
如图所示为波沿着一条固定的绳子向右刚传播到B点时的波形，由图可判断出A点刚开始的振动方向是( D )
A. 向左 B. 向右
C. 向下 D. 向上
解析：各质点开始振动的方向与波源刚开始振动方向相同，即A点开始振动方向也是向上振动，D正确．
(2025·中山纪念中学)如图为一列简谐横波某时刻的波形图，已知质点P此时的运动方向如图所示，则此时( D )
A. 波向右传播
B. 质点a的加速度为零
C. 质点a的速度比b的速度大
D. 质点c向上运动
解析：P向下振动，取P左侧质点，发现其在P上方，说明是P带动其振动，则波向左传播，A错误；同理可知c向上振动，D正确；简谐横波中的质点均在做简谐运动，质点的加速度大小与质点相对于平衡位置的位移大小成正比，方向相反，图中质点a的位移为正方向的最大值，则加速度为负方向的最大值，B错误；简谐横波中的质点均在做简谐运动，质点的位移越大，速度越小，图中质点a的位移比b的位移大，则质点a的速度比b的速度小，C错误．
由“带动法”确定质点的振动方向
1. 原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点．
2. 方法：在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P′，P′为先振动的质点，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动，如图所示．
1. (2024·茂名期末)某同学在研究机械波的形成与传播规律时，将一根粗细均匀的弹性绳右端固定在墙上．手握着绳子左端S点上下振动，产生向右传播的绳波，某时刻的波形如图所示．下列说法中正确的是( B )
A. 此时刻质点P向上运动
B. 手的起振方向向下
C. 手振动的频率逐渐增大
D. 波的传播速度减小
解析：由图可知，波向右传播，可得此时刻质点P向下运动，A错误；此时刻，刚开始运动的质点向下运动，则波源的起振方向向下，B正确；由图可知，波长逐渐增大，而波速由介质决定是不变的，根据vT＝λ，则周期逐渐增大，则频率逐渐减小，C、D错误．
2. 一列波在介质中向某一方向传播，如图所示为此波在某一时刻的波形图，此时振动还只发生在M、N之间，已知此波的周期为T，Q质点速度方向在波形图中是向下的，下列说法中正确的是( C )
A. 波源是M，由波源起振开始计时，P点已经振动时间为T
B. 波源是N，由波源起振开始计时，P点已经振动时间为 T
C. 波源是N，由波源起振开始计时，P点已经振动时间为
D. 波源是M，由波源起振开始计时，P点已经振动时间为
解析：由于此时Q点向下振动，且Q质点右方邻近质点在Q点下方，则波向左传播，N是波源．振动从N点传播到M点，经过一个周期；波源N起振开始计时，经 T，P点开始起振，故P质点已振动了，C正确．
配套新练案
考向1 波的形成和传播
1. (2025·中山纪念中学)关于机械振动和机械波，下列说法中正确的是( C )
A. 有机械振动必有机械波
B. 声音在空气中传播时是横波
C. 在机械波的传播中质点并不随波迁移
D. 质点的振动方向与波的传播方向总在同一直线上
解析：有机械振动并不一定有机械波，如单个物体的振动，A错误；声音在空气中传播时是纵波，B错误；在机械波的传播中质点并不随波迁移，而是上下振动，C正确；质点的振动方向与波的传播方向可能是垂直的，D错误．
2. (2024·安徽宣城期末)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)( D )
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：当波源振动后，通过介质将波源的振动形式传递出去的同时，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．故选D.
考向2 横波和纵波的比较
3. (2024·江门期末)2018年12月16日12时46分，在四川兴文发生5.7级地震，震中部分乡镇震感强烈，房屋出现裂缝，少量房屋倒塌．就此事件，下列说法中正确的有( C )
A. 所有建筑物均做自由振动
B. 所建筑物的振动振幅相同
C. 所有建筑物周期相同
D. 所有建筑物振动能量相同
解析：地震波属于机械波，所以波在传播过程中所有质点都在做受迫振动，各质点的振动周期和波源的周期相同，A错误，C正确；由于地震属于阻尼振动，所以离震源越远，振幅越小，相同质量的建筑物的能量越小，B、D错误．
4. (多选)一列波向右传播，经过某个有一串粒子的介质．如图所示为某一时刻各粒子的位置，虚线为对应各粒子的平衡位置．下列关于该波在图示时刻的说法中，正确的是( AD )
A. 此波为纵波，波长为16 cm
B. 粒子8和10正朝同一方向运动
C. 粒子3此时速度为零
D. 粒子7和11的位移大小始终相同
解析：从图中可以看出，有疏部和密部，故此波为纵波，3到11正好一个波长，为16 cm，A正确；波向右传播，波形平移，8在衡位置，向左运动，10在远离平衡位置，向右运动，B错误；3位于平衡位置，速度最大，C错误；7跟11相距半个波长，运动情况相反，但位移大小相等，D正确．
考向3 波的传播情况及质点振动情况的判断
5. (2025·深圳高级中学)水平弹性轻绳右端固定，左端a与波源相连，绳上a、b间距是b、c间距的2倍．波源振动一段时间后的波形如图所示，则当波传播到c点时( C )
A. a、c两点均将向上运动
B. a、c两点均将向下运动
C. a点将向上运动，c点将向下运动
D. a点将向下运动，c点将向上运动
解析：介质中各质点起振的方向与振源起振方向相同．由图知，b向下振动，则振源起振方向向下，当波传播到c点时，c点将向下运动，由于a、c间距为半波长的奇数倍，所以a点将向上运动．故选C.
6. 关于简谐运动与波，下列说法中正确的是( C )
A. 处于平衡位置的物体，一定处于平衡状态
B. 位移方向总跟加速度方向相反，跟速度方向相同
C. 物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相反；背向平衡位置时，速度方向跟位移方向相同
D. 物体做机械振动，一定会产生机械波
解析：处于平衡位置的物体，物体的回复力为0，但合力不一定为0，也不一定处于平衡状态，A错误；由于a＝－，则位移方向总跟加速度方向相反，但与速度方向可能相反，也可能相同，B错误；物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相反；背向平衡位置时，速度方向跟位移方向相同，C正确；机械波的形成必须具备两个条件有振源和介质，只有物体做机械振动，其周围没有介质的话，远处的质点不可能振动起来形成机械波，D错误．
7. (2024·广州期末)艺术体操彩带舞逐渐成为全民健身项目，体操彩带是由短杆和一定长度的彩带组成．如图所示，某同学上、下抖动短杆，使彩带的运动为简谐横波，彩带重力不计，下列说法中正确的是( C )
A. 此时a点的振动方向向上
B. 此时c点的振动方向向下
C. 再经过半个周期，b点将回到平衡位置
D. 再经过半个周期，b点将移动到c点
解析：波向右传播，后面质点将重复前面质点的步调，此时a点的振动方向向下，c点的振动方向向上，A、B错误；波向右传播，后面质点将重复前面质点的步调，此时处于平衡位置的b点的振动方向向下，可知，再经过半个周期，b点将回到平衡位置，C正确；机械波传播的是振动的形式与能量，质点只在各自的平衡位置振动，并不会随波迁移，D错误．
8. (2024·江门期末质检)(多选)关于机械波的形成和传播，下列说法中正确的是( BC )
A. 机械波只能在固态和液态中传播
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. 参与振动的各质点振动频率与波源频率相同
D. 机械波传播过程中，质点会随波迁移
解析：机械波可以在气态中传播，如声音，A错误；后面的质点重复前面质点的运动，总是滞后前面的质点，B正确；机械波传播过程中，质点的振动频率与波的传播频率相同，都与波源的振动频率相同，并不发生变化，C正确；机械波传播过程中，质点并不随波迁移，只在各自的平衡位置附近做振动，D错误．
9. (多选)如图所示为一列向左传播的简谐横波在某一瞬时的图像，由下图可知( CD )
A. 质点F在该时刻的运动方向朝上
B. P、Q两质点的运动方向始终相反
C. 从图示时刻开始算起，质点E比质点Q较早回到平衡位置
D. 经极短时间，P质点速度值增大
解析：波向左传播，质点F重复其右侧质点的步调，质点F在该时刻的运动方向朝下，A错误；平衡位置相距半个波长，两质点运动方向始终相反，而P、Q两质点平衡位置间距小于半个波长，运动方向不会始终相反，B错误；从图示时刻开始，质点E向上运动衡位置，质点Q向上运动远离平衡位置，故质点E比质点Q较早回到平衡位置，C正确；此刻P质点向下运动衡位置，故经极短时间，P质点速度值增大，D正确．
10. (2024·惠州期末)用手上下抖动绳的一端，产生一列向右传播的横波．其中a、b、c、d是绳上的四个质点，某时刻的波形如图所示，此时质点a在平衡位置，质点b、c、d偏离平衡位置的位移大小相等，此后关于a、b、c、d四个质点的运动，下列说法中正确的是( C )
A. 质点a先到达波峰
B. 质点b先到达波谷
C. 质点c先到达波峰
D. 质点d先到达波谷
解析：由于横波向右传播，此时质点a向下振动，质点b向下振动，质点c向上振动，质点d向上振动；则a、b、c、d四个质点中，质点 c先到达波峰，质点a先到达波谷．故选C.
11. 细绳的一端在外力作用下从t＝0时刻开始做简谐运动，激发出一列简谐横波．在细绳上选取15个点，图中甲为t＝0时刻各点所处的位置，乙为t＝ 时刻的波形图(T为波的周期).请在丙中画出t＝时刻的波形图．
解析：机械波在传播过程中，介质的质点都在各自的平衡位置附近振动，时间依次滞后，从波形图上看出在t＝时刻第4个质点开始振动，则在t＝T时刻第10个质点刚开始振动，此时第4个质点已振动了的时间回到了自己的平衡位置，第1个质点到达下方最大位移处，新的波形如图所示．课时1 波的形成
核心 目标 1. 认识波是振动的传播，知道波在传播振动形式时还传播能量和信息．认识波的形成过程．
2. 能区别横波和纵波，知道横波和纵波的特点，知道机械波的概念和形成机械波的条件．
要点梳理
要点1 波的形成
1. 波的形成
__ __的传播称为波动，简称波. 如图所示，当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻质点，使它也上下__ __．这个质点又__ __相邻的更远一些的质点振动……绳上的质点很快都__ __起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始__ __，这样在整个绳子上就形成了凸凹相间的波．
沿绳传播的波
2. 介质
(1) 定义：波借以__ __的物质．
(2) 特点：组成介质的质点之间有__ __，一个质点的振动会引起相邻质点的振动．
要点2 横波和纵波
1. 横波中，质点的振动方向与波的__ __方向垂直；纵波中，质点的振动方向与波的__ __方向在同一条直线上．
2. 横波中交替、间隔出现__ __和__ __；纵波中交替、间隔出现密部和疏部．
发声的物体振动时在空气中产生的声波是__ __．
要点3 机械波
1. 产生条件
(1) 要有__ __．由于外来的扰动，会引起介质中的某一质点振动，首先振动的这个质点称为波源．
(2) 要有传播振动的__ __．
2. 特点
(1) 介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，因此说它传播的是__ __这种运动形式．
(2) 振幅：若不计能量损失，各质点的__ __相同．
(3) 实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也可以传递__ __和__ __．
即学即用
1. 易错辨析
(1) 物体做机械振动，一定产生机械波．( )
(2) 质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这样的波一定是横波．( )
(3) 纵波中，质点的振动方向与波的传播方向垂直．( )
(4) 机械波在传递振动的同时，也在传递能量.( )
(5) 除振源外，机械波中各质点都做受迫振动．( )
2. 一学生看见平静的湖面上漂浮着一小块泡沫，想把它拾起来扔到垃圾桶，于是向湖中投入一石块，在湖面上激起水波．关于泡沫的运动情况，下列说法中正确的是( )
A. 泡沫不能被波浪推动，最多只能在湖面上做上下振动
B. 投入的石块质量越大，波浪越容易将泡沫推至岸边
C. 不知泡沫离波源的远近如何，无法确定泡沫的运动情况
D. 因“随波逐流”，波浪会将泡沫推至岸边
考向1 波的形成和传播
1. 机械波的形成过程及特点可以概括为“带动、重复、落后”，即前一质点“带动”后一质点振动，后一质点“重复”且“落后”前一质点的振动，质点离波源越远，振动越滞后．
2. 波在传播过程中，就整体而言，呈现的现象是__波动__，就构成物体的单个质点来说，所呈现的现象是__振动__．质点只在其平衡位置附近做受迫运动，并不随波迁移．
如图甲所示为波源的振动图像，图乙为均匀介质中一些均匀分布等间距的质点在t＝1 s时的振动状态，其中质点4刚开始振动．请在图丙中画出t＝5 s时质点的振动状态.
甲
乙
丙
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，有振动不一定有波动．
2. 波动的性质、振幅与振源相同．
考向2 横波和纵波的比较
定义 相关位置 特征 实物波形
横波 质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波 ① 波峰：凸起的最高处 ② 波谷：凹下的最低处 在波动中交替、间隔出现波峰和波谷
纵波 质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波 ① 密部：质点分布密集的部分 ② 疏部：质点分布稀疏的部分 在波动中交替、间隔出现密部和疏部
(2024·安徽师范大学附属中学)2024年4月3日7时58分，台湾省花莲县发生7.3级地震，全国多地震感强烈．已知地震波分三种：横波(S波)，波速vS＝4.5 km/s；纵波(P波)，波速vP＝9 km/s；面波(L波)，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波，波速vLA. 地震波传播不需要介质
B. 地震曲线中a为横波(S波)
C. 地震曲线中b的传播方向和振动方向一致
D. 若在地震曲线上测得纵波(P波)与横波(S波)的时间差为6 s，则地震观测台距震源约为54 km
横波只能通过固体传播，纵波在固、液、气三种状态的介质中都能传播．
考向3 波的传播情况及质点振动情况的判断
1. 当波在介质中传播时，各个质点均在自己的__平衡位置__附近振动．
2. 在波的传播方向上各质点依次开始振动．
(1) 各质点振动周期相同(均与波源的振动周期相同).
(2) 各质点刚开始振动的方向相同．都与波源质点开始振动时的方向__相同__．
如图所示为波沿着一条固定的绳子向右刚传播到B点时的波形，由图可判断出A点刚开始的振动方向是( )
A. 向左 B. 向右
C. 向下 D. 向上
(2025·中山纪念中学)如图为一列简谐横波某时刻的波形图，已知质点P此时的运动方向如图所示，则此时( )
A. 波向右传播
B. 质点a的加速度为零
C. 质点a的速度比b的速度大
D. 质点c向上运动
由“带动法”确定质点的振动方向
1. 原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点．
2. 方法：在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P′，P′为先振动的质点，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动，如图所示．
1. (2024·茂名期末)某同学在研究机械波的形成与传播规律时，将一根粗细均匀的弹性绳右端固定在墙上．手握着绳子左端S点上下振动，产生向右传播的绳波，某时刻的波形如图所示．下列说法中正确的是( )
A. 此时刻质点P向上运动
B. 手的起振方向向下
C. 手振动的频率逐渐增大
D. 波的传播速度减小
2. 一列波在介质中向某一方向传播，如图所示为此波在某一时刻的波形图，此时振动还只发生在M、N之间，已知此波的周期为T，Q质点速度方向在波形图中是向下的，下列说法中正确的是( )
A. 波源是M，由波源起振开始计时，P点已经振动时间为T
B. 波源是N，由波源起振开始计时，P点已经振动时间为 T
C. 波源是N，由波源起振开始计时，P点已经振动时间为
D. 波源是M，由波源起振开始计时，P点已经振动时间为
配套新练案
考向1 波的形成和传播
1. (2025·中山纪念中学)关于机械振动和机械波，下列说法中正确的是( )
A. 有机械振动必有机械波
B. 声音在空气中传播时是横波
C. 在机械波的传播中质点并不随波迁移
D. 质点的振动方向与波的传播方向总在同一直线上
2. (2024·安徽宣城期末)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
考向2 横波和纵波的比较
3. (2024·江门期末)2018年12月16日12时46分，在四川兴文发生5.7级地震，震中部分乡镇震感强烈，房屋出现裂缝，少量房屋倒塌．就此事件，下列说法中正确的有( )
A. 所有建筑物均做自由振动
B. 所建筑物的振动振幅相同
C. 所有建筑物周期相同
D. 所有建筑物振动能量相同
4. (多选)一列波向右传播，经过某个有一串粒子的介质．如图所示为某一时刻各粒子的位置，虚线为对应各粒子的平衡位置．下列关于该波在图示时刻的说法中，正确的是( )
A. 此波为纵波，波长为16 cm
B. 粒子8和10正朝同一方向运动
C. 粒子3此时速度为零
D. 粒子7和11的位移大小始终相同
考向3 波的传播情况及质点振动情况的判断
5. (2025·深圳高级中学)水平弹性轻绳右端固定，左端a与波源相连，绳上a、b间距是b、c间距的2倍．波源振动一段时间后的波形如图所示，则当波传播到c点时( )
A. a、c两点均将向上运动
B. a、c两点均将向下运动
C. a点将向上运动，c点将向下运动
D. a点将向下运动，c点将向上运动
6. 关于简谐运动与波，下列说法中正确的是( )
A. 处于平衡位置的物体，一定处于平衡状态
B. 位移方向总跟加速度方向相反，跟速度方向相同
C. 物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相反；背向平衡位置时，速度方向跟位移方向相同
D. 物体做机械振动，一定会产生机械波
7. (2024·广州期末)艺术体操彩带舞逐渐成为全民健身项目，体操彩带是由短杆和一定长度的彩带组成．如图所示，某同学上、下抖动短杆，使彩带的运动为简谐横波，彩带重力不计，下列说法中正确的是( )
A. 此时a点的振动方向向上
B. 此时c点的振动方向向下
C. 再经过半个周期，b点将回到平衡位置
D. 再经过半个周期，b点将移动到c点
8. (2024·江门期末质检)(多选)关于机械波的形成和传播，下列说法中正确的是( )
A. 机械波只能在固态和液态中传播
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. 参与振动的各质点振动频率与波源频率相同
D. 机械波传播过程中，质点会随波迁移
9. (多选)如图所示为一列向左传播的简谐横波在某一瞬时的图像，由下图可知( )
A. 质点F在该时刻的运动方向朝上
B. P、Q两质点的运动方向始终相反
C. 从图示时刻开始算起，质点E比质点Q较早回到平衡位置
D. 经极短时间，P质点速度值增大
10. (2024·惠州期末)用手上下抖动绳的一端，产生一列向右传播的横波．其中a、b、c、d是绳上的四个质点，某时刻的波形如图所示，此时质点a在平衡位置，质点b、c、d偏离平衡位置的位移大小相等，此后关于a、b、c、d四个质点的运动，下列说法中正确的是( )
A. 质点a先到达波峰
B. 质点b先到达波谷
C. 质点c先到达波峰
D. 质点d先到达波谷
11. 细绳的一端在外力作用下从t＝0时刻开始做简谐运动，激发出一列简谐横波．在细绳上选取15个点，图中甲为t＝0时刻各点所处的位置，乙为t＝ 时刻的波形图(T为波的周期).请在丙中画出t＝时刻的波形图．(共41张PPT)
第三章
机械波
课时1 波的形成
核心 目标 1. 认识波是振动的传播，知道波在传播振动形式时还传播能量和信息．认识波的形成过程．
2. 能区别横波和纵波，知道横波和纵波的特点，知道机械波的概念和形成机械波的条件．
必备知识 记忆理解
1. 波的形成
_______的传播称为波动，简称波. 如图所示，当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻质点，使它也上下_______．这个质点又_______相邻的更远一些的质点振动……绳上的质点很快都___________起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始_______，这样在整个绳子上就形成了凸凹相间的波．
要点
1
波的形成
2. 介质
(1) 定义：波借以_______的物质．
(2) 特点：组成介质的质点之间有___________，一个质点的振动会引起相邻质点的振动．
振动
振动
带动
跟着振动
振动
传播
相互作用
1. 横波中，质点的振动方向与波的_______方向垂直；纵波中，质点的振动方向与波的_______方向在同一条直线上．
2. 横波中交替、间隔出现_______和_______；纵波中交替、间隔出现密部和疏部．
发声的物体振动时在空气中产生的声波是_______．
要点
2
横波和纵波
传播
传播
波峰
波谷
纵波
1. 产生条件
(1) 要有_______．由于外来的扰动，会引起介质中的某一质点振动，首先振动的这个质点称为波源．
(2) 要有传播振动的_______．
2. 特点
(1) 介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，因此说它传播的是_______这种运动形式．
(2) 振幅：若不计能量损失，各质点的_______相同．
(3) 实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也可以传递_______和_______．
要点
3
机械波
波源
介质
振动
振幅
能量
信息
1. 易错辨析
(1) 物体做机械振动，一定产生机械波． ( )
(2) 质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这样的波一定是横波．
( )
(3) 纵波中，质点的振动方向与波的传播方向垂直． ( )
(4) 机械波在传递振动的同时，也在传递能量. ( )
(5) 除振源外，机械波中各质点都做受迫振动． ( )
×
×
×
√
√
2. 一学生看见平静的湖面上漂浮着一小块泡沫，想把它拾起来扔到垃圾桶，于是向湖中投入一石块，在湖面上激起水波．关于泡沫的运动情况，下列说法中正确的是 ( )
A. 泡沫不能被波浪推动，最多只能在湖面上做上下振动
B. 投入的石块质量越大，波浪越容易将泡沫推至岸边
C. 不知泡沫离波源的远近如何，无法确定泡沫的运动情况
D. 因“随波逐流”，波浪会将泡沫推至岸边
解析：波传播的是振动这种形式，各质点在各自平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移，B、C、D错误，A正确．
A
把握考向 各个击破
波的形成和传播
1. 机械波的形成过程及特点可以概括为“带动、重复、落后”，即前一质点“带动”后一质点振动，后一质点“重复”且“落后”前一质点的振动，质点离波源越远，振动越滞后．
2. 波在传播过程中，就整体而言，呈现的现象是 波动 ，就构成物体的单个质点来说，所呈现的现象是 振动 ．质点只在其平衡位置附近做受迫运动，并不随波迁移．
考向
1
如图甲所示为波源的振动图像，图乙为均匀介质中一些均匀分布等间距的质点在t＝1 s时的振动状态，其中质点4刚开始振动．请在图丙中画出t＝5 s时质点的振动状态.
1
答案：见解析
解析：由题图甲知波源振动周期T＝4 s，根据波传播的规律知t＝5 s时，波源出现在波峰，质点16起振．如图所示．
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，有振动不一定有波动．
2. 波动的性质、振幅与振源相同．
横波和纵波的比较
考向
2
定义 相关位置 特征 实物波形
横波 质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波 ① 波峰：凸起的最高处 ② 波谷：凹下的最低处 在波动中交替、间隔出现波峰和波谷
纵波 质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波 ① 密部：质点分布密集的部分 ② 疏部：质点分布稀疏的部分 在波动中交替、间隔出现密部和疏部
(2024·安徽师范大学附属中学)2024年4月3日7时58分，台湾省花莲县发生7.3级地震，全国多地震感强烈．已知地震波分三种：横波(S波)，波速vS＝4.5 km/s；纵波(P波)，波速vP＝9 km/s；面波(L波)，是由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波，波速vLA. 地震波传播不需要介质
B. 地震曲线中a为横波(S波)
C. 地震曲线中b的传播方向和振动方向一致
D. 若在地震曲线上测得纵波(P波)与横波(S波)的
时间差为6 s，则地震观测台距震源约为54 km
2
D
横波只能通过固体传播，纵波在固、液、气三种状态的介质中都能传播．
波的传播情况及质点振动情况的判断
1. 当波在介质中传播时，各个质点均在自己的 平衡位置 附近振动．
2. 在波的传播方向上各质点依次开始振动．
(1) 各质点振动周期相同(均与波源的振动周期相同).
(2) 各质点刚开始振动的方向相同．都与波源质点开始振动时的方向 相同 ．
考向
3
如图所示为波沿着一条固定的绳子向右刚传播到B点时的波形，由图可判断出A点刚开始的振动方向是 ( )
A. 向左 B. 向右
C. 向下 D. 向上
3
解析：各质点开始振动的方向与波源刚开始振动方向相同，即A点开始振动方向也是向上振动，D正确．
D
(2025·中山纪念中学)如图为一列简谐横波某时刻的波形图，已知质点P此时的运动方向如图所示，则此时 ( )
A. 波向右传播
B. 质点a的加速度为零
C. 质点a的速度比b的速度大
D. 质点c向上运动
4
解析：P向下振动，取P左侧质点，发现其在P上方，说明是P带动其振动，则波向左传播，A错误；同理可知c向上振动，D正确；简谐横波中的质点均在做简谐运动，质点的加速度大小与质点相对于平衡位置的位移大小成正比，方向相反，图中质点a的位移为正方向的最大值，则加速度为负方向的最大值，B错误；简谐横波中的质点均在做简谐运动，质点的位移越大，速度越小，图中质点a的位移比b的位移大，则质点a的速度比b的速度小，C错误．
D
由“带动法”确定质点的振动方向
1. 原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点．
2. 方法：在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P′，P′为先振动的质点，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动，如图所示．
随堂内化 即时巩固
1. (2024·茂名期末)某同学在研究机械波的形成与传播规律时，将一根粗细均匀的弹性绳右端固定在墙上．手握着绳子左端S点上下振动，产生向右传播的绳波，某时刻的波形如图所示．下列说法中正确的是 ( )
A. 此时刻质点P向上运动
B. 手的起振方向向下
C. 手振动的频率逐渐增大
D. 波的传播速度减小
解析：由图可知，波向右传播，可得此时刻质点P向下运动，A错误；此时刻，刚开始运动的质点向下运动，则波源的起振方向向下，B正确；由图可知，波长逐渐增大，而波速由介质决定是不变的，根据vT＝λ，则周期逐渐增大，则频率逐渐减小，C、D错误．
B
2. 一列波在介质中向某一方向传播，如图所示为此波在某一时刻的波形图，此时振动还只发生在M、N之间，已知此波的周期为T，Q质点速度方向在波形图中是向下的，下列说法中正确的是 ( )
C
配套新练案
解析：有机械振动并不一定有机械波，如单个物体的振动，A错误；声音在空气中传播时是纵波，B错误；在机械波的传播中质点并不随波迁移，而是上下振动，C正确；质点的振动方向与波的传播方向可能是垂直的，D错误．
考向1 波的形成和传播
1. (2025·中山纪念中学)关于机械振动和机械波，下列说法中正确的是( )
A. 有机械振动必有机械波
B. 声音在空气中传播时是横波
C. 在机械波的传播中质点并不随波迁移
D. 质点的振动方向与波的传播方向总在同一直线上
C
2. (2024·安徽宣城期末)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：当波源振动后，通过介质将波源的振动形式传递出去的同时，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．故选D.
D
考向2 横波和纵波的比较
3. (2024·江门期末)2018年12月16日12时46分，在四川兴文发生5.7级地震，震中部分乡镇震感强烈，房屋出现裂缝，少量房屋倒塌．就此事件，下列说法中正确的有 ( )
A. 所有建筑物均做自由振动 B. 所建筑物的振动振幅相同
C. 所有建筑物周期相同 D. 所有建筑物振动能量相同
解析：地震波属于机械波，所以波在传播过程中所有质点都在做受迫振动，各质点的振动周期和波源的周期相同，A错误，C正确；由于地震属于阻尼振动，所以离震源越远，振幅越小，相同质量的建筑物的能量越小，B、D错误．
C
4. (多选)一列波向右传播，经过某个有一串粒子的介质．如图所示为某一时刻各粒子的位置，虚线为对应各粒子的平衡位置．下列关于该波在图示时刻的说法中，正确的是 ( )
A. 此波为纵波，波长为16 cm
B. 粒子8和10正朝同一方向运动
C. 粒子3此时速度为零
D. 粒子7和11的位移大小始终相同
解析：从图中可以看出，有疏部和密部，故此波为纵波，3到11正好一个波长，为16 cm，A正确；波向右传播，波形平移，8在衡位置，向左运动，10在远离平衡位置，向右运动，B错误；3位于平衡位置，速度最大，C错误；7跟11相距半个波长，运动情况相反，但位移大小相等，D正确．
AD
考向3 波的传播情况及质点振动情况的判断
5. (2025·深圳高级中学)水平弹性轻绳右端固定，左端a与波源相连，绳上a、b间距是b、c间距的2倍．波源振动一段时间后的波形如图所示，则当波传播到c点时
( )
A. a、c两点均将向上运动
B. a、c两点均将向下运动
C. a点将向上运动，c点将向下运动
D. a点将向下运动，c点将向上运动
解析：介质中各质点起振的方向与振源起振方向相同．由图知，b向下振动，则振源起振方向向下，当波传播到c点时，c点将向下运动，由于a、c间距为半波长的奇数倍，所以a点将向上运动．故选C.
C
6. 关于简谐运动与波，下列说法中正确的是 ( )
A. 处于平衡位置的物体，一定处于平衡状态
B. 位移方向总跟加速度方向相反，跟速度方向相同
C. 物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相反；背向平衡位置时，速度方向跟位移方向相同
D. 物体做机械振动，一定会产生机械波
C
7. (2024·广州期末)艺术体操彩带舞逐渐成为全民健身项目，体操彩带是由短杆和一定长度的彩带组成．如图所示，某同学上、下抖动短杆，使彩带的运动为简谐横波，彩带重力不计，下列说法中正确的是 ( )
A. 此时a点的振动方向向上
B. 此时c点的振动方向向下
C. 再经过半个周期，b点将回到平衡位置
D. 再经过半个周期，b点将移动到c点
C
解析：波向右传播，后面质点将重复前面质点的步调，此时a点的振动方向向下，c点的振动方向向上，A、B错误；波向右传播，后面质点将重复前面质点的步调，此时处于平衡位置的b点的振动方向向下，可知，再经过半个周期，b点将回到平衡位置，C正确；机械波传播的是振动的形式与能量，质点只在各自的平衡位置振动，并不会随波迁移，D错误．
8. (2024·江门期末质检)(多选)关于机械波的形成和传播，下列说法中正确的是
( )
A. 机械波只能在固态和液态中传播
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. 参与振动的各质点振动频率与波源频率相同
D. 机械波传播过程中，质点会随波迁移
解析：机械波可以在气态中传播，如声音，A错误；后面的质点重复前面质点的运动，总是滞后前面的质点，B正确；机械波传播过程中，质点的振动频率与波的传播频率相同，都与波源的振动频率相同，并不发生变化，C正确；机械波传播过程中，质点并不随波迁移，只在各自的平衡位置附近做振动，D错误．
BC
9. (多选)如图所示为一列向左传播的简谐横波在某一瞬时的图像，由下图可知
( )
A. 质点F在该时刻的运动方向朝上
B. P、Q两质点的运动方向始终相反
C. 从图示时刻开始算起，质点E比质点Q
较早回到平衡位置
D. 经极短时间，P质点速度值增大
CD
解析：波向左传播，质点F重复其右侧质点的步调，质点F在该时刻的运动方向朝下，A错误；平衡位置相距半个波长，两质点运动方向始终相反，而P、Q两质点平衡位置间距小于半个波长，运动方向不会始终相反，B错误；从图示时刻开始，质点E向上运动衡位置，质点Q向上运动远离平衡位置，故质点E比质点Q较早回到平衡位置，C正确；此刻P质点向下运动衡位置，故经极短时间，P质点速度值增大，D正确．
10. (2024·惠州期末)用手上下抖动绳的一端，产生一列向右传播的横波．其中a、b、c、d是绳上的四个质点，某时刻的波形如图所示，此时质点a在平衡位置，质点b、c、d偏离平衡位置的位移大小相等，此后关于a、b、c、d四个质点的运动，下列说法中正确的是 ( )
A. 质点a先到达波峰 B. 质点b先到达波谷
C. 质点c先到达波峰 D. 质点d先到达波谷
解析：由于横波向右传播，此时质点a向下振动，质点b向下振动，质点c向上振动，质点d向上振动；则a、b、c、d四个质点中，质点 c先到达波峰，质点a先到达波谷．故选C.
C
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