本文格式為Word版，下載可任意編輯——2023新課標三維人教物理選修3

第1節

波的形成和傳播

1.波的傳播過程中，各質點的周期均與波源的振動周期一致。2．波在傳播時，是前一質點帶動后一質點振動，離波源越遠，質點振動越滯后。

3．各質點只在各自的平衡位置附近振動，并不隨波遷移。4．質點的振動方向與波的傳播方向相互垂直的波，叫橫波，質點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波，叫縱波。

一、波的形成和傳播

1．形成原因：以繩波為例(如圖12-1-1所示)

圖12-1-1

(1)可以將繩分成大量小部分，將每一部分看做質點。

(2)在無外來擾動之前，各個質點排列在同一直線上，各個質點所在的位置稱為各自的平衡位置。

(3)由于外來的擾動，會引起繩中的某一質點振動，首先振動的這個質點稱為波源。(4)由于繩中各質點之間存在著相互作用力，作為波源的質點就帶動周邊質點振動，并依次帶動鄰近質點振動，于是振動就在繩中由近及遠地傳播。

2．介質

(1)定義：波借以傳播的物質。

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(2)特點：組成介質的質點之間有相互作用，一個質點的振動會引起相鄰質點的振動。二、橫波和縱波橫波定義質點的振動方向與波的傳播方向相互垂直的波質點的振動方向與波的縱波傳播方向在同一直線上的波三、機械波1．定義

機械振動在介質中傳播，形成機械波。2．產生條件(1)要有機械振動。(2)要有傳播振動的介質。3．機械波的實質

(1)傳播振動這種運動形式。

(2)傳遞能量的一種方式。依靠介質中各個質點間的相互作用力而使各相鄰質點依次做機械振動來傳遞波源的能量。

標識性物理量(1)波峰：凸起的最高處(2)波谷：凹下的最低處(1)密部：質點分布最密的位置(2)疏部：質點分布最疏的位置實物波形

1．自主思考——判一判

(1)質點的振動位置不斷轉換即形成波。(×)

(2)在繩波的形成和傳播中，所有質點同時運動，同時中止運動。(×)(3)在繩波的形成和傳播中，所有質點的運動是近似的勻速直線運動。(×)(4)機械波傳播的是能量和振動形式，機械波不能在真空中傳播。(√)(5)橫波在固體、液體、氣體中都能傳播，縱波只能在氣體中傳播。(×)2．合作探究——議一議

(1)如圖12-1-2是地震后場景。當地震發生時，地震波在地球內部和地表傳播，有時使人感到左右晃動，有時感到上下顛簸，由此可見地震波是什么波？

圖12-1-2

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提醒：震源往往在地下某個深度的地方，地震發生時，人感到上下顛簸是由于有縱波，感到左右晃動是由于有橫波。所以，地震波既含有縱波成分又含有橫波成分。

(2)登上月球的宇航員可以通過聲音直接交流嗎？

提醒：不可以。由于月球上是真空的，沒有傳聲介質，所以不能通過聲音直接交流。

機械波的形成及特點

1．機械波的形成

2．波的特點

(1)振幅：像繩波這種一維(只在某個方向上傳播)機械波，若不計能量損失，各質點的振幅一致。

(2)周期：各質點振動的周期均與波源的振動周期一致。(3)步調：離波源越遠，質點振動越滯后。

(4)運動：各質點只在各自的平衡位置附近做往復振動，并不隨波遷移。(5)實質：機械波向前傳播的是振動這種運動形式，同時也傳遞能量和信息。3．振動和波動的區別與聯系

振動單個質點在平衡位置附近的研究對象往復運動，研究的是單個質點的“個體行為〞區別力的來源運動性質聯系可以由作用在物體上的各種性質力提供質點做變加速運動波動振動在介質中的傳播，研究的是大量質點將波源振動傳播的“群體行為〞聯系介質中各質點的彈力在均勻介質中是勻速直線運動(1)振動是波動的原因，波動是振動的結果；有波動必然有振動，但有振動不一定有波動版權所有:中國好課堂.

(2)波動的性質、頻率和振幅都與振源一致

[典例]圖12-1-3甲中有一條均勻的繩，1、2、3、4?是繩上一系列等間距的點?，F有一列簡諧橫波沿此繩傳播。某時刻，繩上9、10、11、12四點的位置和運動方向如圖乙所示(其他點的運動狀況未畫出)，其中點12的位移為零，向上運動，點9的位移達到最大值。3

試在圖丙中畫出再經過周期時的波形圖。

4

圖12-1-3

[思路點撥]

(1)由前一個質點帶動后一個質點確定波的傳播方向。(2)各質點只在平衡位置附近上下振動。3

(3)確定再經過周期時各質點的位置。

4

[解析]從題中圖乙可以看出，在圖乙所示的時刻，該均勻繩上點9達到最大位移時，點12正通過平衡位置向上運動，因而由圖乙中點9、10、11、12所在位置點連成的那段曲線代表在該均勻繩上傳播的簡諧橫波在圖乙所示時刻的四分之一波形圖。由這段波形可以畫出在該均勻繩上傳播的簡諧橫波在圖乙所示時刻的從點0到點12的波形圖。由圖乙中表示的波形圖和點9、10、11、12四個點的運動方向，可以判斷出在均勻繩上傳播的簡諧橫3

波是向右傳播的。由于介質中質點都在各自的平衡位置附近往復運動，所以再經過周期，

4點9在平衡位置，而點12到達負的最大位移處。由此可得出點9到點12間的波形。由這段波形也就知道了這一時刻整條繩上的波形。如圖丙所示。

[答案]見解析

波動過程中介質中各質點的運動特點版權所有:中國好課堂.

波動過程中介質中各質點的振動周期都與波源的振動周期一致，其運動特點可用三句話來描述：

(1)先振動的質點帶動后振動的質點；(2)后振動的質點重復前面質點的振動；(3)后振動質點的振動狀態落后于先振動的質點。概括起來就是“帶動、重復、落后〞。

1．(多項選擇)關于機械波，以下說法中正確的是()A．各質點都在各自的平衡位置附近振動B．相鄰質點間必有相互作用力

C．前一質點的振動帶動相鄰的后一質點的振動，后一質點的振動必定落后于前一質點的振動

D．各質點隨波的傳播而遷移

解析：選ABC波在傳播過程中，由于介質中各質點之間的相互作用，離波源較近的質點帶動離波源較遠的質點振動，每一質點都以它的平衡位置為中心振動，波傳播的只是振動形式和振動能量，介質中的質點并不隨波遷移。

2．(多項選擇)一列橫波沿繩子向右傳播，傳播過程無能量損失，某時刻繩子形成如圖12-1-4所示的凹凸形狀。對此時繩上A、B、C、D、E、F六個質點，以下說法正確的是()

圖12-1-4

A．它們的振幅一致

B．質點D和F的速度方向一致C．質點A和C的速度方向一致

D．此后時算起，質點B比C先回到平衡位置

解析：選AD波源振動時，繩上各質點通過相互間的彈力作用跟著做受迫振動，不考慮傳播中的能量損耗時，各質點的振幅均一致，選項A正確。波傳播時，離波源遠的質點的振動落后于離波源近的質點的振動，并跟隨著離波源近的質點振動。由題圖可知，波源在左端，因此，質點D跟隨離波源近的質點C正向上運動，質點F跟隨離波源近的質點E正向下運動，兩者速度方向相反，選項B錯誤；同理，此時質點