1.知道波是振动的传播。

2.知道波在传播过程中同时传播能量和信息。

3.能区分横波和纵波，知道什么是波峰和波谷、密部与疏部。

4.知道机械波的定义及形成机械波的条件。

核心素养和关键能力

1.核心素养

(1)从振动形式和振动能量传播的进程理解机械波。

(2)探究绳波的形成。

2.关键能力

从振动和波动的关系上分析和理解机械波。

自主探究（一）　波的形成

如图所示，手拿绳的一端，上下振动一次，使绳上形成一个凸起状态，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动。如果在绳子上某处做一红色标记，观察这一红色标记的运动。

(1)红色标记有没有随波迁移？ 

(2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？

提示　(1)没有，红色标记只在竖直方向上下振动。

(2)不会，当手停止抖动后，波仍向右传播。

❶波：振动的传播称为波动，简称波。

❷波的形成和传播

当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻的质点，使它也上下振动。这个质点又带动更远一些的质点……绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动，绳端这种上下振动的状态就沿绳子传出去了。

1．波的形成

2．波的特点 

(1)像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同。

(2)各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同。

(3)离波源越远，质点振动越滞后，但每一个质点的起振方向与波源起振方向相同。

(4)机械波向前传播的是振动这种运动形式，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。

3．振动和波动的联系

 (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)波动中各质点振动的性质、频率和振幅与波源相同。

【例1】如图所示为沿水平方向的介质中的部分质点，相邻质点间距离相等，其中0处为波源，设波源的振动周期为T，从波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时，经过，质点1开始振动，则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法中不正确的是(　　)

A．介质中所有点的起振方向都是竖直向下的，但图中9点起振最晚

B．图中所画的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振方向是不相同的

C．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间比质点7通过相同位置落后

D．只要图中所有的质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动

【答案】　B

【解析】　根据波的产生和传播过程可知，传播过程中各质点的振动都是重复波源的振动，所以所有质点的起振方向都相同，为竖直向下，但从时间上来说，起振依次落后的时间，所以A、C正确，B错误；由于质点9比质点1晚起振两个周期，所以当所有质点都起振后，质点1与9步调完全一致，只是质点9在振动总时间上永远晚2T，所以D正确。

波动过程中介质中各质点的运动特点

(1)先振动的质点带动后振动的质点。

(2)后振动的质点重复前面质点的振动。

(3)后振动的质点的振动状态落后于先振动的质点的振动状态。

概括起来就是“带动、重复、落后”。　　　　

【训练1】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，从而形成简谐波，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，振动周期不相同

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】　A

【解析】　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A正确，C错误；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，每个质点均做受迫振动，合外力不为零，故每个质点的机械能并不守恒，故B、D错误。

自主探究（二）　横波和纵波

　如图所示：

(1)图甲是绳波，其中质点的振动方向与波的传播方向有什么关系？

(2)图乙是声波，其中质点的振动方向与波的传播方向有什么关系？

提示　(1)相互垂直　(2)在同一条直线上

❶横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，叫作横波。在横波中，凸起的最高处叫作波峰，凹下的最低处叫作波谷。

❷纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，叫作纵波。在纵波中，质点分布最密的位置叫作密部，质点分布最疏的位置叫作疏部。

❸横波与纵波的区别：横波和纵波是按照质点振动方向和波传播方向的关系来区分的。

❹声波：发声体振动时在空气中产生的声波是纵波。声波不仅能在空气中传播，也能在液体、固体中传播。

1．横波和纵波的对比

2.几种常见的机械波

(1)绳波是横波。

(2)空气中的声波是纵波。

(3)水波是比较复杂的机械波，不能简单地认为是横波，但有时将水波理想化为横波。

(4)地震波中既有横波，又有纵波。

【例2】 关于横波和纵波，下列说法正确的是 (　　)

A．波源上下振动形成的波是横波

B．波源水平振动形成的波是纵波

C．波沿水平方向传播，质点上下振动，这类波是横波

D．质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波

【答案】　C

【解析】　根据横波和纵波的概念，质点振动方向与波的传播方向垂直者为横波，沿同一直线者为纵波，并不是上下振动与水平振动的问题，所以选项A、B错误，C正确；质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，并不能说明是沿同一直线，故选项D错误。

横波和纵波的特点

(1)横波中质点振动方向和波的传播方向相互垂直。

(2)纵波中质点振动方向和波的传播方向在同一直线上。

(3)横波有波峰和波谷，纵波有疏部和密部。　　　　

【训练2】 关于横波和纵波，下列说法正确的是(　　)

A．对于横波和纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反

B．对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同

C．波沿水平方向传播，质点在竖直方向上下振动，这类波是横波

D．形成纵波的质点，随波一起迁移

【答案】　C

【解析】　横波质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，纵波质点的振动方向与波的传播方向有时相同有时相反，故选项A、B错误，C正确；介质中的质点都是在平衡位置附近做往复运动，不会随波迁移，故选项D错误。

自主探究（三)　机械波

❶形成：机械振动在介质中传播，形成了机械波。

❷产生条件：(1)波源。(2)传播振动的介质。

❸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，它传播的只有振动这种运动形式。

(2)介质中本来静止的质点，随着波的传播而发生振动，这表示它获得了能量，可见波是传递能量的一种方式。

(3)波可以传递信息。

【例3】 下列关于机械波的说法正确的是(　　)

A．机械波是机械振动在介质中传播形成的

B．把小石头扔到平静的湖水里，水面上便会激起水波，水波将促使水面上的漂浮物向远方运动

C．某空间找不到机械波，则在这一空间一定没有波源

D．横波与纵波，其质点的振动方向不同，因此，横波和纵波不可能沿同一方向传播

【答案】　A

【解析】　机械波是机械振动在介质中传播形成的，A项正确；丢石头激起的水波所产生的效果是使漂浮物在原平衡位置做上下振动，并不会随波迁移，B项错误；若只有波源而无介质，不能产生机械波，C项错误；横波和纵波的质点振动方向不同，但可沿同一方向传播，例如地震波包含横波和纵波，且两种波的传播方向相同，D项错误。

【训练3】 (2021·榆树市一中高二月考)下列说法正确的是(　　)

A．质点的振动方向总是垂直于波的传播方向

B．波动过程是质点由近及远的传播过程

C．如果波源停止振动，在介质中传播的波动也就立即停止

D．波不但能够传递能量，而且可以传递信息

【答案】　D

【解析】　在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共线，A错误；在波的传播中各质点只是在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不会随波迁移，B错误；如果波源停止振动，波还会继续传播下去，C错误；波是振动形式的传播，不仅能够传递能量，而且在振动中加载着信息，D正确。

1．(波的形成和传播)关于振动和波的关系，下列说法正确的是(　　)

A．如果波源停止振动，在介质中传播的波也立即停止传播

B．发声体在振动时，一定会产生声波

C．波动的过程是介质中的质点由近及远的传播过程

D．波动的过程是质点的振动形式及能量由近及远的传播过程

【答案】　D

【解析】　由于机械波依靠介质传播，如果波源停止振动，已经振动的质点，由于惯性还要振动一会儿，所以形成的波不会立即停止传播，故A错误；机械波是机械振动在介质中传播的过程，有机械振动不一定有机械波，还必须有传播振动的介质，故B错误；波在介质中传播的过程，不是介质质点由近及远的传播过程，而是质点的振动形式及能量由近及远的传播过程，故C错误，D正确。

2．(机械波的特点)下列关于波的应用中正确的是(　　)

A．要使放在河中的纸船逐渐靠近河岸，可向比纸船更远处投掷石子形成水波

B．两个在水中潜泳并且靠得较近的运动员能听到对方发出的声音是声波在液体中传播的应用

C．光缆利用机械波传递信息

D．宇航员在宇宙飞船里，击打船壁只能引起机械振动，不能形成声波

【答案】　B

【解析】　机械波在介质中传播的过程中，质点只是在各自的平衡位置附近振动，介质本身并不随波迁移，故A错误；声波能在液体中传播，B正确；光缆是利用光波传递信息的，故C错误；机械振动可以在船壁中传播，能形成声波，故D错误。

3．(横波与纵波)关于介质中质点的振动方向和波的传播方向，下列说法中正确的是(　　)

A．在横波中二者方向有时相同

B．在横波中二者方向一定相同

C．在纵波中二者方向有时相同

D．在纵波中二者方向一定不同

【答案】　C

【解析】　在横波中质点振动方向和波的传播方向相互垂直，所以二者方向一定不同，故选项A、B错误；在纵波中二者方向在同一直线上，既可以相同，也可以相反，故选项C正确，D错误。

4．(波的传播)如图所示是以质点P为波源的机械波沿着一条固定的轻绳刚传播到质点Q的图形，则关于质点P刚开始振动时的方向和波的性质，下列判断正确的是(　　)

A．向上、横波          B．向下、横波

C．向左、纵波          D．向右、纵波

【答案】　A

【解析】　由于波源带动后面的质点依次振动，后面的质点总是重复前面质点的振动状态，根据波向左传播可判断质点Q的起振方向向上，故质点P的起振方向也向上，且每个质点的振动方向与波的传播方向垂直，故此波为横波，故A正确。