波动之横波和纵波形成(动画)

1波的形成[学习目标] 1.理解波的形成过程，会判断质点的振动方向(难点)。

2.知道横波和纵波的概念，能够区别横波和纵波。

3.知道机械波的产生条件和传播特点(重点)。

一、波的形成及特点如图所示，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？红色标记是怎样运动的？(2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？答案(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1．波：振动的传播称为波动，简称波。

2．波的形成(以绳波为例)(1)一条绳子可以分成一个个小段，这些小段可以看作一个个相连的质点，这些质点之间存在着弹性力的作用。

(2)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了出去，整体上形成了凹凸相同的波形。

1．绳上各质点开始振动的方向(起振方向)与振源起振的方向有什么关系？答案绳上各点的起振方向与振源起振方向相同。

2．振源振动停止后，波还能继续传播吗？答案能够继续传播波动过程中各质点的运动特点波动过程中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同，其运动特点为：(1)先振动的质点带动后振动的质点——“带动”(2)后振动的质点重复前面质点的振动——“重复”(3)后振动的质点的振动状态滞后于先振动的质点的振动状态—“滞后”例1如图所示是某绳波形成过程的示意图。

质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端。

已知t ＝0时，质点1开始向上运动，t ＝T 4时，1到达最上方，5开始向上运动。

问：(1)t ＝T 2时，质点6、10、14的运动状态(是否运动、运动方向)如何？(2)画出t ＝3T 4时的波形，并说明质点6、10、14的运动状态。

固体物理习题参考答案（部分）第一章 晶体结构1.氯化钠：复式格子，基元为Na +，Cl -金刚石：复式格子，基元为两个不等价的碳原子 氯化钠与金刚石的原胞基矢与晶胞基矢如下：原胞基矢)ˆˆ()ˆˆ()ˆˆ(213212211j i a a i k a a k j a a +=+=+= ， 晶胞基矢 ka a j a a ia a ˆˆˆ321===2. 解：31A A O '：h:k;l;m==-11:211:11:111:1:-2:1 所以（1 1 2 1） 同样可得1331B B A A ：（1 1 2 0）； 5522A B B A ：（1 1 0 0）；654321A A A A A A ：（0 0 0 1）3.简立方： 2r=a ，Z=1,()63434r 2r a r 3333πππ===F体心立方：()πππ833r4r 342a r 3422a 3r 4a r 4a 33333=⨯=⨯=∴===F Z ，，则面心立方：()πππ622r 4r 34434442r 4a r 4a 233ar 33=⨯=⨯=∴===F Z ，，则 六角密集：2r=a, 60sin 2c a V C = a c 362=,πππ622336234260sin 34223232=⨯⨯⨯=⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛a a c a r F a金刚石：()πππ163r 38r 348a r 3488Z r 8a 33333=⨯=⨯===F ，， 4. 解：'28109)31arccos(312323)ˆˆˆ()ˆˆˆ(cos )ˆˆˆ()ˆˆˆ(021*******12211=-=-=++-⋅+-=⋅=++-=+-=θθa a k j i a k j i a a a a a kj i a a kj i a a 5.解：对于（110）面：2a 2a a 2S =⋅=所包含的原子个数为2，所以面密度为22a2a22=对于（111）面：2a 2323a 22a 2S =⨯⨯= 所包含的原子个数为2，所以面密度为223a34a 232=8.证明：ABCD 是六角密堆积结构初基晶胞的菱形底面，AD=AB=a 。

第1节波的形成和传播1.波的传播过程中，各质点的周期均与波源的振动周期相同。

2．波在传播时，是前一质点带动后一质点振动，离波源越远，质点振动越滞后。

3．各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。

4．质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，叫横波，质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，叫纵波。

一、波的形成和传播1．形成原因：以绳波为例(如图所示)(1)可以将绳分成许多小部分，将每一部分看做质点。

(2)在无外来扰动之前，各个质点排列在同一直线上，各个质点所在的位置称为各自的平衡位置。

(3)由于外来的扰动，会引起绳中的某一质点振动，首先振动的这个质点称为波源。

(4)由于绳中各质点之间存在着相互作用力，作为波源的质点就带动周围质点振动，并依次带动邻近质点振动，于是振动就在绳中由近及远地向外传播。

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。

二、横波和纵波定义标识性物理量实物波形横波质点的振动方向与波的传播方向互相垂直的波(1)波峰：凸起的最高处(2)波谷：凹下的最低处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：质点分布最密的位置(2)疏部：质点分布最疏的位置三、机械波1．定义机械振动在介质中传播，形成机械波。

2．产生条件(1)要有机械振动。

(2)要有传播振动的介质。

3．机械波的实质(1)传播振动这种运动形式。

(2)传递能量的一种方式。

依靠介质中各个质点间的相互作用力而使各相邻质点依次做机械振动来传递波源的能量。

1．自主思考——判一判(1)质点振动的平衡位置不断转换即形成波。

(×)(2)在绳波的形成和传播中，所有质点同时运动，同时停止运动。

(×)(3)在绳波的形成和传播中，所有质点的运动是近似的匀速直线运动。

(×)(4)机械波传播的是能量和振动形式，机械波不能在真空中传播。

(√)(5)横波在固体、液体、气体中都能传播，纵波只能在气体中传播。

第三十二讲机械波双基知识：一、机械波1．机械波的形成和传播(1)产生条件①有波源。

②有能传播振动的介质，如空气、水、绳子等。

(2)传播特点①传播振动形式、能量和信息。

②质点不随波迁移。

③介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源相同。

2．机械波的分类分类质点振动方向和波的传播方向的关系形状举例横波垂直凹凸相间；有波峰、波谷绳波等纵波在同一条直线上疏密相间；有密部、疏部弹簧波、声波等3.波速、波长和频率(周期)的关系(1)波长λ：在波动中振动情况总是相同的两个相邻质点间的距离。

(2)频率f：在波动中，介质中各质点的振动频率都是相同的，都等于波源的振动频率。

(3)波速v、波长λ和频率f、周期T的关系：公式：v＝λT＝λf。

机械波的波速大小由介质本身的性质决定，与机械波的频率无关。

4.波的图像(1)．坐标轴x轴：各质点平衡位置的连线。

y轴：沿质点振动方向，表示质点的位移。

(2)．物理意义：表示介质中各质点在某一时刻相对各自平衡位置的位移。

(3)．图象形状：简谐波的图象是正弦(或余弦)曲线，如图所示。

二、波的干涉和衍射现象多普勒效应1．波的叠加观察两列波的叠加过程可知：几列波相遇时，每列波都能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰，只是在重叠的区域里，质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。

2．波的干涉和衍射波的干涉波的衍射条件两列波的频率必须相同明显条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多现象形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的干涉图样波能够绕过障碍物或孔继续向前传播3.多普勒效应(1)定义：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感受到波的频率发生变化的现象。

(2)实质：波源频率不变，观察者接收到的频率发生变化。

(3)规律：①波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率变大。

②波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的频率变小。

③波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率等于波源的频率。

横波和纵波的定义物理学1.引言1.1 概述概述：横波和纵波是物理学中涉及到的两种重要的波动形式。

波动是一种能量的传递方式，通过震荡的方式传递能量。

在自然界中，我们可以观察到许多波动现象，比如水波、声波、光波等等。

横波和纵波是其中最基本的两种类型。

横波是指在传播路径上，波动的方向垂直于波动的传播方向。

简单来说，就是波动的起伏方向与波的传播方向垂直。

我们可以通过拉一根绳子的一端并迅速松开来产生横波。

横波的特点是颗粒在传播过程中沿垂直于波动方向的轨迹上下振动，而不是沿着波动方向前后移动。

纵波则是指波动的方向与波动的传播方向一致。

简单来说，波动的起伏方向与波的传播方向相同。

我们可以通过一根压缩弹簧的一端并迅速松开来产生纵波。

纵波的特点是颗粒在传播过程中沿着波动方向前后振动，而不进行上下振动。

横波和纵波在物理学中都具有广泛的应用和意义。

在声学中，声波可以分为横波和纵波，它们在声音的传播和接收中起着重要的作用。

在光学中，光被认为是横波，而在地震学中，地震波则是纵波。

此外，横波和纵波也在无线电传输、地质勘探等领域有着重要的应用。

本文的目的旨在阐述横波和纵波的定义和特点，并总结它们之间的区别。

通过对横波和纵波的深入了解，我们可以更好地理解波动现象及其在不同领域中的应用，为相关研究提供理论基础和实践指导。

文章将按照以下结构进行展开：在引言部分概述了横波和纵波的基本定义和物理学意义。

接下来将在正文部分详细介绍横波和纵波的定义、特点和在不同领域的应用。

最后，文章将通过总结横波和纵波的区别，并探讨它们的应用和意义，得出结论。

1.2文章结构文章结构部分的内容应该是对整篇长文的组织进行阐述，明确每个章节的主题和内容。

以下是可能的内容：在本文中，将介绍横波和纵波的定义以及它们各自的特点。

文章将分为三个主要部分：引言、正文和结论。

首先，在引言部分，将对横波和纵波进行简要概述，说明它们在物理学中的重要性和应用。

接下来，会详细说明整篇文章的结构，以引导读者对文章内容有清晰的认识。

第10章波动本章要点：1. 波动的基本概念及机械波传播的物理本质2. 描写波动的物理量极其关系3. 平面简谐波的波动方程4. 波的能量5. 惠更斯原理6. 波的干涉振动的传播过程称为波动。

波动是一种常见的物质运动形式，如空气中的声波，水面的涟漪等，这些是机械振动在媒质中的传播，称为机械波。

波动并不限于机械波，太阳的热辐射，各种波段的无线电波，光波、x射线、γ射线等也是一种波动，这类波是周期性变化的电场和磁场在空间的传播，称为电磁波。

近代物理的理论揭示，微观粒子乃至任何物质都具有波动性，这种波称为物质波。

以上种种波动过程，它们产生的机制、物理本质不尽相同，但是它们却有着共同的波动规律，即都具有一定的传播速度，且都伴随着能量的传播，都能产生反射、折射、干涉和衍射等现象，并且有着共同的数学表达式。

10.1 机械波的几个概念10.1.1 机械波的形成形成机械波必需有振源和传播振动的媒质。

引起波动的初始振动物称为振源。

振动赖以传播的媒介物则称为媒质。

在弹性媒质中，各质点间是以弹性力互相联系着的。

整个媒质在宏观上呈连续状态。

当某质元A受外界扰动而偏离原来的平衡位置，其周围的质元就将对它作用一个弹性力以对抗这一扰动，使该质元回复到原来的平衡位置，并在平衡位置附近作振动。

弹性力与位移之间的关系满足胡克定律。

与此同时，当A偏离其平衡位置时，A点周围的质元也受到A所作用的弹性力，于是周围的质元也离开各自的平衡位置，并使周围质元对与其邻接的外围质元作用弹性力，从而由近及远地使周围质元、外围质元以及更外围质元，都在弹性力的作用下陆续振动起来。

就是说，介质中一个质元的振动引起邻近质元的振动，邻近质元的振动又引起较远质元的振动，于是振动就以一定的速度由近及远地向外传播出去而形成波。

应当注意，波动只是振动状态的传播，介质中各质元并不随波前进，各质元只以周期性变化的振动速度在各自的平衡位置附近振动。

振动状态的传播速度称为波速。

第三节地球的圈层结构课标解读课标要求素养要求运用示意图,说明地球的圈层结构。

1.运用相关知识,分析地震波的特点及其应用。

（综合思维）2.结合材料,分析不同地区地壳厚度的差异。

（区域认知）3.通过野外观测,了解地球外部圈层的特点。

（地理实践力）4.保护人类生存的圈层,促进人地协调。

（人地协调观）。

自主学习·必备知识基础预习一、地震和地震波1.地震（1）定义：地壳快速释放① 能量过程中造成的地面震动,是一种危害和影响巨大的自然灾害。

（2）震级：地震的大小。

一次地震,只有② 一个震级。

（3）烈度：地震对地表和建筑物等③ 破坏强弱的程度。

一次地震,可以有多个烈度。

2.地震波（1）定义：地震的能量以④ 波动的方式向外传播,形成地震波。

（2）分类地震波传播介质传播速度纵波（P波）在固体、⑤ 液体、气体中均能传播速度快横波（S波）只能在⑥ 固体中传播速度⑦ 慢地震波的传播速度与地球内部圈层的划分（3）作用：获得地球内部物质和结构状况的主要依据。

二、地球的内部圈层1.划分依据：地震波在地球内部传播速度的变化。

2.地壳（E ）（1）范围:地面以下、C ⑧ 莫霍面以上的固体外壳。

（2）厚度:平均厚度为⑨ 17千米,大陆地壳平均厚度为39~41千米,大洋地壳平均厚度为5~10千米。

特别提醒（1）地壳上层为硅铝层,除氧之外,以硅和铝为主,密度较小。

地壳下层为硅镁层,除氧之外,以镁和铁为主,密度较大。

（2）硅镁层是连续的,硅铝层主要分布在大陆地壳上,大洋底部很少。

3.地幔（F ）（1）范围:介于地壳和地核之间,即莫霍面与D⑩ 古登堡面之间。

（2）岩石圈:地壳和上地幔顶部（软流层以上）的合称。

（3）软流层:一般认为可能是⑪ 岩浆的主要发源地。

4.地核（G+H ）（1）范围：地球的核心部分,即古登堡面所包围的球体。

（2）分层{外核(G )：高温和高压状态下呈G ______ 或熔融状态内核(G )：一般认为呈固态⑫ 液态三、地球的外部圈层1.大气圈{组成：包裹地球的气体层密度：随着高度的增加，大气的密 度迅速G _______意义：地球生命生存的基础条件之一⑬ 减小2.水圈{组成：液态水、G _______分类：海洋水、陆地水、大气水和生物水意义：水是人类和其他生物生存和发展所 不可或缺的⑭ 固态水和气态水3.生物圈{定义：地球上所有生物及其 G _______范围:大气圈的底部、水圈的 全部和岩石圈的上部核心:地面以上100米到水面以 下200米范围内⑮ 生态环境的总称4.关系：大气圈、水圈、生物圈与岩石圈相互联系、相互⑯渗透,共同构成人类赖以生存和发展的自然环境。

初、中级无损检测技术资格人员-超声检测考题汇编（选择）选择题（将认为正确的序号字母填入题后面的括号内，只能选择一个答案）1.下列材料中声速最低的是（a）：a.空气 b.水 c.铝 d.不锈钢2.一般来说，在频率一定的情况下，在给定的材料中，横波探测缺陷要比纵波灵敏，这是因为（a）a.横波比纵波的波长短b.在材料中横波不易扩散c.横波质点振动的方向比缺陷更为灵敏d.横波比纵波的波长长3.超声波探伤用的横波，具有的特性是（a）a.质点振动方向垂直于传播方向，传播速度约为纵波速度的1/2 b.在水中传播因波长较长、衰减小、故有很高的灵敏度c.因为横波对表面变化不敏感，故从耦合液体传递到被检物体时有高的耦合率 d.上述三种都不适用于横波4.超过人耳听觉范围的声波称为超声波，它的频率高于（b）：a.20赫 b.20千赫 c.2千赫 d.2兆赫5.超过人耳听觉范围的声波称为超声波，它属于（c）：a.电磁波 b.光波 c.机械波 d.微波6.波长λ、声速C、频率f之间的关系是（a）：a.λ=c/f b.λ=f/c c.c=f/λ7.应用2P20x20 60°的探头探测钢时，钢材中超声波的波长是（b）：a.1.43mmb.1.6mmc.2.95mmd.2.34mm8.可在固体中传播的超声波波型是（e）：a.纵波 b.横波 c.表面波 d.板波 e.以上都可以9.可在液体中传播的超声波波型是（a）：a.纵波 b.横波 c.表面波 d.板波 e.以上都可以10.超声波的波阵面是指某一瞬间（b）的各质点构成的空间曲面：a.不同相位振动 b.同相位振动 c.振动11.介质中质点振动方向和传播方向垂直时，此波称为（b）：a.纵波 b.横波 c.表面波 d.板波 e.爬波12.介质中质点振动方向和波的传播方向平行时，此波称为（a）：a.纵波 b.横波 c.表面波 d.板波 e.爬波13.横波的声速比纵波的声速（b）：a.快 b.慢 c.相同14.纵波的声速比瑞利波的声速（a）：a.快 b.慢 c.相同15.超声波在介质中的传播速度就是（a）：a.声能的传播速度 b.脉冲的重复频率 c.脉冲恢复速度 d.物质迁移速度16.对同种固体材料，在给定频率的情况下，产生最短波长的波是（d）：a.纵波 b.压缩波 c.横波 e.表面波17.频率为2.5MHZ的纵波在探测钢时的波长是(a)：a.2.34mm b.1.3mm c.2.6mm d.1.26mm18.频率为2.5MHZ的横波,在探测钢时的波长是(b)：a.2.34mm b.1.3mm c.2.6mm d.1.26mm19.频率为2.5MHZ的纵波在探测铝时的波长(c)：a.2.34mm b.1.3mm c.2.6mm d.1.26mm20.频率为2.5MHZ的横波,在探测铝时的波长是(d)：a.2.34mm b.1.3mm c.2.6mm d.1.26mm21.钢中声速最大的波型是（a）：a.纵波 b.横波 c.表面波 d.在给定材料中声速与所有波型无关22.横波探伤最常用于（a）：a.焊缝、管材 b.测定金属材料的弹性特性 c.探测厚板的分层缺陷 d.薄板测厚23.在固体表面能沿园滑过渡的边角传播的超声波称为（b）：a.横波 b.表面波 c.纵波24.传播速度略小于横波，不向材料内部传播的超声波是（a）：a.表面波 b.板波 c.莱姆波 d.纵波25.波束扩散角是晶片尺寸和所通过的介质中声波波长的函数，并且（a）：a.频率或晶片直径减少时增大 b.频率或晶片直径减少时减少 c.频率增加而晶片直径减少时减少26.如果超声波频率增加，则一定直径晶片的声束扩散角将（a）：a.减少 b.保持不变 c.增大 d.随波长均匀变化27.确定波束扩散角的公式是（d）：a.sinθ=直径平方/4倍波长b.sinθx直径=频率x波长c.sinθ=频率x波长 d.sin（θ/2）=1.22波长/直径28.超声波投射到界面上，在同一介质中改变其传播方向的现象叫做（d）：a.发散 b.扩散 c.角度调整 d.反射29.超声波从一种介质进入另一种不同介质而改变传播方向的现象叫做（a）：a.折射 b.扩散 c.角度调整 d.反射30.超声波从一种介质进入另一介质后，其声束轴线与界面法线所成的夹角称为（b）a.入射角 b.折射角 c.扩散角 d.反射角31.超声波从一种介质进入另一介质，入射声束轴线与界面法线所成的夹角称为（a）a.入射角 b.折射角 c.扩散角 d.反射角32.超声波到达两个不同材料的界面上，可能发生（d）：a.反射 b.折射 c.波型转换 d.以上都是33.同一介质中，同一波型的超声波反射角（a）a.等于入射角 b.等于折射角 c.与使用的耦合剂有关 d.与使用频率有关34.同一介质中，超声波反射角（d）入射角：a.等于 b.大于 c.小于 d.同一波型的情况下相等35.公式sinθ1/C1=sinθ2/C2叫做（d）：a.声阻抗比例公式 b.相位变化公式 c.近场公式 d.折射定律。