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解读“波的形成与传播” 山东宁阳一中物理教研室　　高翔　　邮编：271400 简谐振动作为机械振动中一种理想化的过程模型，研究的是单个质点位移、速度、加速度等状态量随时间发生变化的规律。当振源做简谐振动时，由于位置的改变，使之与相邻质元之间发生形变（实际上是应变，不同种类的介质，应变种类不同），介质之间存在弹力，通过弹力对下一质点做功，引起邻近质元模仿性振动，引起各质元在自己的平衡位置附近做简谐振动。如果振源持续不断地振动下去，每一个质元作为引起下一质元做受迫振动的前提，从而把这种震源提供的能量源源不断地向下传递下去，宏观上形成了波动这种运动。等到一个振动周期结束，参与振动的各质元又回到最初的平衡位置上，这就是每个质点的振动激起宏观的波动，也就是说，有波动必然先有振动作为前提。就向团体操表演中，每排队员按照节拍中规定属于自己的音节，依次跑到制定的位置一样，等到下一个完整的节拍结束，每位队员都又回到自己最初的位置一样。 关于机械波的形成与传播，我们从认知内容与形成的机理上把握。 一、知识的归纳性分析 1．波的分类 波是物质常见的一种运动形式，也是能量传递的一种形式。常见的波有机械波和电磁波。机振动在介质中传播形成机械波，例如水波、声波以及在液体和固体内部传播的弹性波等都是机械波。 简谐振动在弹性介质中的传播形成简谐波，由于波形呈现余弦或正弦函数图样，因此又叫余弦波或正弦波。 不同介质在外力作用下应变（可认为是形变）不同，像气体与液体内部只能发生压缩与膨胀而引起弹力，即振动只能发生在与波动一致的方向上，我们把这种波动称之为纵波；对于固体，在外力作用下应变比较复杂，既可以发生纵波，也可以发生横波，但这两种波即便是在同一种介质中传播速度往往不同，像地震波就是典型的例子。我们按照振动方向和波动方向间的关系，分为横波和纵波两种。 横波：质点的振动方向与波动的传播方向垂直的波称之为横波。横波有波峰和波谷，该位置都是参与振动的各质点偏离平衡位置最远的点。 纵波：质点的振动方向与波动方向在同一条直线上，质点分布密的部分称之为密部，分布疏的部分称之为疏部。例如音叉振动产生声波时：音叉的股叉向一侧振动压缩空气使之部分变密，叉股向另一侧振动时，该部分空气变疏，形成了疏密相间的波向外传播。 气体、液体和固体都能传播纵波，但液体和气体不能传播横波。 【巩固性练习1】 1．下列说法正确的是（　　） 声波在空气中传播是纵波，在水中传播是横波； 波不但传递能量还能传递信息； 发生地震时，由于震源传出的既有横波又有纵波； 一切波的传播均需要介质； 2．关于波的正确认识是（　） 在纵波中，质点的疏部中心位移和密部中心位移均为零； 横波中质点在波谷时动能最大； 纵波中，疏部中心质点动能最大； 机械波是波的一种形式； （答案：1；2） 2．振动传播的原因 介质可以看成由大量质点构成的物质，相邻质点间都有相互作用力，当介质中某点发生振动时，就会带动他周围的质点尾随振动起来，参与振动的每一个质点都是模仿前一质点的振动规律，做的都是受迫振动，振动频率、振动幅度都取决于振源，而且每当一个周期完成都又回到最初的平衡位置，并没有随波发生迁移。振源在一端，表现为向某一具体方向波动，振源在介质中间，波动向四周传播。在一维空间（数轴）上表现为波动的双向性，在平面内表现为圆形波，在空间表现为球面波。 【实验探究】在平静的水面上投下一块石子激起水波，水面上漂浮的柳叶能否随波向岸边发生漂移？试解释原因？ 在实际生活中我们却能看到柳叶越来越向岸边聚集，试解释这一原因？ 提示：在平静的水面上只是因石子激起投入处水面的振动，引起水面由近及远依次振动，但每一处质点只在自己的平衡位置附近振动，柳叶随之而起伏，无法随波发生迁移。 实际生活中是由于风的吹拂作用导致飘向岸边。 【巩固性练习2】 关于机械波的是法正确的是（　） 相邻的质点要相互做功；　　 纵波的质点可以随波发生迁移，而横波的质点不能； 振源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动； 波中各质点振动频率是相同的；（答案：；） 3．机械波产生的条件 ⑴振源（波源）：提供能量，或者说为其他质点的振动提供驱动力； ⑵介质：机械波必须在介质中传播，在真空中无法传播，而光波、电磁波的传播不需要任何介质，这是机械波与电磁波的本质区别； 4．机械波的特征 ⑴机械波向外传播是振动形式的传播，介质中各质点不随波发生迁移，即参与振动的各质点均在自己的平衡位置附近振动；表现为： 各质点振动周期相同，由振源来决定；各质点振幅相同（不计能损）；各质点刚开始振动的方向相同； ⑵在波的传播方向上各质点依次开始振动； ⑶波动传输时，同时把振源的信息和能量传输出去； 5．波动与振动的区别 ⑴区别：振动是一个质点的往复性运动，而波动是介质中无数质点在某一时刻集体运动的图样。打个比