第2节 机 械 波
高考物理一轮复习 第13章 振动 波动 光 电磁波 相对论 第2节 机械波教案(含解析)
第2节机械波一、波的形成与传播1．机械波的形成条件(1)有发生机械振动的波源。
(2)有传播介质，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。
3．机械波的分类4.(1)波长：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻点间的距离，用λ表示。
波长由频率和波速共同决定。
①横波中，相邻两个波峰(或波谷)之间的距离等于波长。
②纵波中，相邻两个密部(或疏部)之间的距离等于波长。
(2)频率：波的频率由波源决定，等于波源的振动频率。
(3)波速：波的传播速度，波速由介质决定，与波源无关。
(4)波速公式：v ＝λf ＝λT 或v ＝Δx Δt。
二、波的图象 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。
三、波的干涉、衍射和多普勒效应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(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。
1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)在机械波的传播中，各质点随波的传播而迁移。
(×)(2)机械波的频率等于振源的振动频率。
(√)(3)通过波的图象可以找出任一质点在任意时刻的位移。
高二物理第十章 机械波知识精讲 人教版
高二物理第十章 机械波知识精讲 人教版一. 本周教学内容：第十章 机械波 第一节 第二节二. 知识要点：〔一〕波的形成和传播1. 介质：传播振动的媒介物叫介质。
它可以是固、液、气三态中的任意一种。
2. 机械波的定义：机械振动在介质中的传播过程，波是传递能量〔振动形式〕的一种方式。
注意：波在介质中传播时，介质中的质点只是在平衡位置附近振动，并不随波的传播而迁移。
3. 产生机械波的条件：有振源和传播振动的介质〔介质中开始振动的某点叫波源，波源振动带动与它相邻点发生振动，离波源较远，后一时刻起振的质点依次重复波源的振动，这样就形成了机械波〕4. 机械波的分类：横波和纵波，质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波，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。
〔二〕波的图象、波长、频率和波速1. 横波的图象：〔1〕作法：用横轴表示．．．．介质中各个质点的平衡位置．．．．．．．，用纵轴表示．．．．．某一时刻各个质点偏．离平衡位置的位移．．．．．．．．。
用平滑线连接某时刻各质点位移矢量的末端，就是该时刻波的图象。
〔2〕图象特点：是一条正弦〔余弦〕曲线。
〔3〕图象的物理意义：描述在波传播方向上的介质中的各质点在某时刻离开平衡位置的位移。
注意：① 波图象和振动图象是根本不同的，波图象描述的是介质中的“各质点〞在“某一时刻〞离开平衡位置的位移；而振动图象描述的是“一个质点〞在“各个时刻〞离开平衡位置的位移。
② 波图象的重复性：相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形一样。
③ 波传播方向的双向性：不指定波的传播方向时，图象中波可能向x 轴正向或x 轴负向传播。
2. 波长、频率和波速：〔1〕波长是两个相邻的在振动中对平衡位置的位移总是一样的质点间距离，在横波中，两个相邻的波峰〔或波谷〕中央间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻的密部〔或疏部〕中央间的距离等于波长，波长的大小也等于波的振动状态在一周期内传播的距离。
〔2〕频率f ：波的频率就是质点的振动频率，波的频率由波源决定，与介质无关。
2013届高考一轮物理复习课件(人教版)：第十二章第2节 机械波
高考调研
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27 2．物理意义：反映的是○ ________时刻参与振动 28 29 的○________质点相对平衡位置的○________情况． 三、波的干涉和衍射现象 1．波的干涉 (1)产生稳定干涉的条件：频率相同且相位差恒定的 两列波相遇．
第十二章
第2节
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第十二章 第2节
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例 1 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， T 图 1 为 t＝0 时刻各点所处的位置，图 2 为 t＝ 时刻的波 4 3T 形图(T 为波的周期)． 在图 3 中画出 t＝ 时刻的波形图． 4
第十二章
第2节
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一、波的形成及传播特征的理解 规律方法 深入、透彻地理解波的形成过程及传播特征是解决 关于波的各类问题的基础，而对波的形成过程及传播特 征的理解要从下面几点掌握：
第十二章
第2节
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1．机械振动之所以能够在介质中传播形成机械波， 是因为介质的质点间存在着相互作用力．假如没有介质 或质点间无作用力，机械振动是不会传播出去的．这一 特点告诉我们：(1)要形成机械波首先要存在波源质点的 振动． (2)还必须存在传播振动的介质．所以机械波只能依 靠介质传播．在真空中不会形成机械波，这一点和电磁 波是不同的．
第十二章
第2节
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3．描述机械波的物理量
高三物理（新课标版）
(1)波长 λ： 在波动中， 振动相位⑮________的两个⑯ ________质点间的距离． 在横波中， 两个相邻的⑰________(或波谷)间的距离 等于波长． 在纵波中， 两个相邻的⑱________(或疏部)间的距离 等于波长． 在一个周期内机械波传播的距离等于⑲________.
机械波知识点精解
机械波·知识点精解第一节、波的形成和传播1、机械波的形成和传播，机械波的产生条件(1)机械振动在媒质中的传播过程叫机械波，当一个质点开始振动，会引起邻近质点的振动，从而将振动在介质中传播起来而形成机械波。
(2)机械波产生的条件有两个：既要有做机械振动的物体做振源，又要有能够传播机械振动的媒质。
振源是形成机械波的必要条件但不充分。
既有机械波就必有机械振动，但有机械振动不一定有机械波。
(3)机械波的传播特点①后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动，离波源越远的质点的振动越滞后。
②对于一维简谐波来讲，各质点的振幅、周期相同且与波源相同。
③各振动质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波一起向外迁移。
④波不仅能传播振动形式和能量，而且还可以传递信息。
⑤当振源停止振动后，这种振动的形式还会继续向外传播。
⑥所有质点开始振动方向都相同，都与波源开始振动方向一致。
2、横波和纵波分类标准：按照质点振动方向与波的传播方向的关系，可以把机械波分为横波和纵波。
(1)横波：质点振动方向与波的传播方向垂直的机械波叫做横波，也称作凸凹波。
凸起局部的最高点叫波峰，凹下局部的最低点叫波谷。
(2)纵波:质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的机械波叫做纵波也称作疏密波；质点分布最密的地方叫做密部，质点分布最疏的地方叫做疏部。
3、振动和波动的区别和联系〔1〕两者的联系：①振动是波动的起因，波动是振动在媒质中向周围的传播。
②没有振动一定没有波动，有振动不一定有波动，但有波动一定有振动。
〔2〕两者的区别：①从运动的现象看，振动是一个质点或一个物体通过某一中心〔平衡位置〕的往复运动；而波动那么是媒质是大量质点依次发生振动而形成的集体运动。
②从运动的原因看，振动是由于质点离开平衡位置后受到回复力的作用；而波动是由于弹性媒质中某一局部受到扰动后发生形变，产生了弹力而牵连与它相邻局部质点也随同它做同样的运动，这样由近及远地向外传开，在波动中各局部也受到回复力作用。
第二节 机械波的图像课件
（1）该时刻各质点的位移、振幅、以及该波的波长
（2）已知波速的大小可求周期（或频率）
（3）若知道波速的方向，可知道各质点的振动方向
（4）已知波速的大小和方向，可画前后任一时刻 的波形图
三、波的图象的应用
主要题型之一：
波的传播方向、质点的振动方向以及 波形图 三者,知其二，而求其一。
例题一： 如图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图 试求出波形图上A、B、C、D四个质点的振动方向
F
G
H
例题二： 如图所示为一列简谐波在某时刻的波形图，已知图形 上某点的振动方向如图所示。试求这列波的传播方向
Y
答案：向左传播
O
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
V
X
如果这个质点的振动方向向上，则波的传播方向又如何？
如果已知这个质点做减速运动，则波的传播方向又如何？
返回
主要题型之二： 求波在任意时刻的波形图
一、特殊质点振动法（描点法）
1.用横坐标表示 在波传播方向上各质点的平衡位置 2.用纵坐标表示 某时刻各质点偏离平衡位置的位移 正 方 向
Y
位移
X
负 方 向 平衡位置
横波动画展示
3.在XOY坐标平面上画出某时刻各质点偏离平衡位置的位移
Y
位移
O
X
平衡位置
二、波的图象的物理意义
1. 物理意义： 反映某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移规律
Y
位移 B
C´
v
D´ E
F
G´
H´ I
O
C
G F´
A
A´
B´
D
E´
平衡位置
H I´ 例一 例二
第七章第二节 机械波的形成和传播 波的图象
3．已知波的传播情况确定某点振动情 况
x (1)根据该点到波源的距离x和波速v可以 v 计算该点开始振动的时间t＝ .
(2)将该点振动的时间和周期相联系．采 用“舍整取零头”的办法结合起振方向 可确定该点相对平衡位置的位移，进而 确定加速度、速度等．
特别提醒： (1)由于波传播时间的周期性，波传播 一个周期波形不变. (2)由于波传播空间的周期性，波传播 一个波长的距离波形也不变. (3)解题时可先画出波形图，再利用波 的传播特性分析求解.
【答案】
AC
知能演练强化闯关
本部分内容讲解结束
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1 AB＝0.45 m＝nλ＋ λ 4 1.8 ∴λ＝ ，而 T＝0.4 s 4n＋1 λ 4.5 故 v＝ ＝ m/s(n＝0,1,2,3„) T 4n＋1 由此知 A 对．
图7－2－9
(2)B 点向 y 轴负方向运动时，A、B 间 最简波形如图 7－2－9 所示． 3 所以 AB＝0.45 m＝nλ＋ λ 4 1.8 ∴λ＝ 4n＋3 λ 4.5 同理可得：v＝T＝ m/s(n＝ 4n＋3 0,1,2,3„) 由此可得：C 正确．
A．4.5 m/s C．1.5 m/s 【思路点拨】
B．3.0 m/s D．0.7 m/s (1)B点通过平衡位置
的速度方向未知,形成多解；(2)AB间 的距离与波长λ的关系不确定形成多解
【解析】
图7－2－8 (1)B点向y轴正方向运动时，由题意可 知A、B的波形如图7－2－8所示(只画 一个波长内的情况)，因此可得：
L
0.5
三、波的多解性问题 造成波动问题多解的主要因素有： 1．周期性 (1)时间周期性：时间间隔Δt与周期T 的关系不明确． (2)空间周期性：波传播距离Δx与波长 λ的关系不明确．
高二物理第十二章 机械波 第1~3节 人教实验版知识精讲
高二物理第十二章机械波第1~3节人教实验版[本讲教育信息]一. 教学内容：第十二章机械波第一节波的形成和传播第二节波的图像第三节波长、频率和波速二. 重点、难点解析1. 掌握机械波的形成过程及波传播过程的特点；2. 了解机械波的分类；3. 明确机械波的产生条件及其传播特征；4. 知道波的图象，知道横、纵坐标各表示什么物理量，知道什么是简谐波。
5. 知道什么是波的图象，能在简谐波的图象中读出质点振动的振幅。
6. 根据某一时刻的波的图象和波的传播方向，能画出下一时刻和前一时刻的波的图象，并能指出图象中各个质点在该时刻的振动方向。
7. 了解波的图象的物理意义，能区别简谐波与简谐运动两者的图象。
8. 理解波长、频率和波速的物理意义。
9. 理解波长、频率和波速之间的关系。
三. 知识内容第一部分〔一〕波的形成和传播质点振动时，由于质点间的相互作用，就带动相邻的质点振动起来，该质点又带动后面的质点振动起来，这样振动的状态就传播出去，形成了机械波。
例如—水波：向平静的水面投一小石子或用小树枝不断地点水，会看到水面上一圈圈起伏不平的波纹逐渐向四周传播出去，形成水波。
绳波：用手握住绳子的一端上下抖动，就会看到凸凹相间的波向绳的另一端传播出去，形成绳波。
〔二〕横波和纵波从质点的振动方向和波的传播方向之间关系来看，机械波有两种基本类型：1. 横波：质点振动的方向跟波的传播方向垂直的波，叫做横波，如绳波。
在横波中，凸起的最高处叫做波峰，凹下去的最低处叫做波谷，横波是以波峰波谷这个形式将机械振动传播出去的，这种波在传播时呈现出凸凹相间的波形。
2. 纵波：质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波，叫做纵波。
在纵波中，质点分布最密的地方叫做密部，质点分布最疏的地方叫做疏部，纵波在传播时呈现出疏密相间的波形。
〔三〕机械波1. 机械波的概念：机械振动在介质中的传播就形成机械波。
2. 机械波的产生条件：振源和介质。
振源——产生机械振动的物质，如在绳波中绳子端点在手的作用下不停抖动就是振源。
2.2波速与波长、频率的关系
学校班级姓名日期第二章机械波第2节波速与波长、频率的关系●●●目标导航●●●1．知道什么是波的波长．2．知道什么是波传播的周期(频率)，理解周期(频率)与质点振动周期(频率)的关系．3．理解决定波的周期(频率)的因素，并知道其在波传播过程中的特点．4．理解波长、周期(频率)和波速的物理意义及它们之间的关系，并会应用这一关系进行计算和分析实际问题．◆◆◆课前预习◆◆◆〖自主学习〗1．在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，叫做波的。
2．波源质点振动的周期（或频率）就是波的。
（1）同一种波在同一种介质中传播时周期（或频率）保持。
（2）每经过一个周期的时间波就沿传播方向传播一个的距离。
（3）每经历一个周期，原有的波形图不改变。
3．波速描述的是在介质中传播的快慢程度．（1）波速的大小由的的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度．（2）一列波在同种均匀介质中是传播的，即s＝vt．4．波长、周期(或频率)和波速的关系：．〖问题发现〗★★★课堂突破★★★〖探究1〗对于“波长”概念的理解1.某时刻绳波中P、Q、R、S、M五个质点位移相等，判断P与Q、P与R、R与M、P与M之间的距离是否是一个波长．2.质点完成一次全振动，波向前传播波长，即波在一个周期内向前传播波长．可推知，质点振动1／4周期，波向前传播波长；反之，相隔1／4波长的两质点的振动的时间间隔是周期．并可依此类推。
3．在波动中，各质点离开平衡位置的最大距离，即振动的振幅，也称为波的振幅，如图所示。
总结：（1）相距一个（或整数）个波长的质点的振动位移它们的振动速度的大小和方向（2）对于横波，相邻的两个波峰或相邻的两个波谷之间的距离等于波长;对于纵波，相邻的两个密部中央或相邻的两个疏部中央之间的距离等于波长〖典例1〗关于波长下列说法正确的是()A．机械振动在一个周期内传播的距离就是一个波长B．在波形图上位移相同的相邻两质点之间的距离等于一个波长C．在波形图上速度最大且方向相同的相邻两质点间的距离等于一个波长D．在波形图上振动情况总是相同的两点间的距离等于一个波长【归纳反思】〖探究2〗对于“周期、频率”概念的理解问题引导：在波动中，各个质点的周期和频率有什么关系？与波源的周期和频率有什么关系？总结：（1）波的周期和频率也就是的周期和频率、波源做一次全振动，在介质中正好形成一个完整的波形，所以波的频率反映了每秒内形成完全波的个数。
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答案：ACE
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3．[多选](2016· 天津高考)在均匀介质中坐标原 点 O 处有一波源做简谐运动， 其表达式为 y
π ＝5sin2t， 它在介质中形成的简谐横波沿
x
轴正方向传播，某时刻波刚好传播到 x＝12 m 处，波形图像 如图所示，则 A．此后再经 6 s 该波传播到 x＝24 m 处 B．M 点在此后第 3 s 末的振动方向沿 y 轴正方向 C．波源开始振动时的运动方向沿 y 轴负方向 D．此后 M 点第一次到达 y＝－3 m 种机械波，说法 A 正确；根据题意得周期 T＝ v 1.8 15 5 1 s＝ s，频率 f＝T＝0.6 Hz，说法 B 错误；波长 λ＝ f ＝ m 9 3 0.6 ＝3 m，说法 C 正确；波传播过程中，传播的是振动形式，能量 可以传递出去， 但质点并不随波迁移， 说法 D 错误， 说法 E 正确。
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2．波的图像的特点 (1)质点振动 nT(波传播 nλ)(n＝0,1,2,3，…)时，波形不变。 (2)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为 nλ(n ＝1,2,3，…)时，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间 λ 的距离为(2n＋1) (n＝0,1,2,3，…)时，它们的振动步调总相反。 2 (3)波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向， 各质点的起振方向与波源的起振方向相同。
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(×) (√ ) (×)
(4)机械波在传播过程中， 各质点振动的周期、 起振方向都相同。 (√ ) (5)机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的 4 倍。 (6)波速表示介质中质点振动的快慢。 (7)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象。 (8)一切波都能发生衍射现象。 (9)多普勒效应说明波源的频率发生变化。 (×) (×) (×) (√) (×)
[题点全练]
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1．[多选](2017· 全国卷Ⅲ)如图，一列简谐横波沿 x 轴正方向传播， 实线为 t＝0 时的波形图，虚线为 t＝0.5 s 时的波形图。已知该简 谐波的周期大于 0.5 s。关于该简谐波，下列说法正确的是( )
A．波长为 2 m B．波速为 6 m/s C．频率为 1.5 Hz D．t＝1 s 时，x＝1 m 处的质点处于波峰 E．t＝2 s 时，x＝2 m 处的质点经过平衡位置
答案：BCE
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2．[多选](2016· 全国卷Ⅰ)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平 稳地以 1.8 m/s 的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近。 该同学发现从第 1 个波峰到第 10 个波峰通过身下的时间间隔 为 15 s。下列说法正确的是 A．水面波是一种机械波 B．该水面波的频率为 6 Hz C．该水面波的波长为 3 m D．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会 传递出去 E．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质 点并不随波迁移 ( )
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规律结论·记一记
1．在波的传播方向上各质点起振的方向与波源的起振方向相同。 2．在波的传播方向上各质点只在其平衡位置两侧做简谐运动， 并不随波迁移。 3．波的周期性、波传播的双向性及质点振动的双向性是波动问 题产生多解的主要因素。 4．当两波源为同相波源时，到两波源的距离差为波长的整数倍 的点为加强点，而两波源为反相波源时，到两波源的距离差 为波长的整数倍的点为减弱点。 5．多普勒效应是由波源和观察者之间的相对运动引起的。
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解析：由图像可知简谐横波的波长为 λ＝4 m，A 项错误；波沿 3 2 1 x 轴正向传播，t＝0.5 s＝ T，可得周期 T＝ s、频率 f＝T＝1.5 4 3 λ Hz，波速 v＝T＝6 m/s，B、C 项正确；t＝0 时刻，x＝1 m 处 3 的质点在波峰，经过 1 s＝ T，一定在波谷，D 项错误；t＝0 时 2 刻，x＝2 m 处的质点在平衡位置，经过 2 s＝3T，质点一定经 过平衡位置，E 项正确。
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解析：根据表达式
π y＝5sin2 t，得
π 2π ω＝ ，因此波的周期 T＝ ω ＝ 2
4 s。由波形图像可得波长 λ＝8 m。从 x＝12 m 的位置到 x＝24 m 的位置传播距离为 1.5λ，所用的时间为 1.5T＝6 s，选项 A 正确； 3 M 点经过 T 时振动方向沿 y 轴正方向，选项 B 正确；波刚好传 4 到 12 m 处时， 起振方向沿 y 轴正方向， 则波源开始振动的方向也 沿 y 轴正方向， 选项 C 错误； M 点从此位置第一次到达 y＝－3 m T 处所需的时间小于 ＝2 s，选项 D 错误。 2 答案：AB
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3．波的传播方向与质点振动方向的互判方法
方法解读 “上下 沿波的传播方向，“上坡”时质点向 坡”法 下振动，“下坡”时质点向上振动 “同 波形图上某点表示传播方向和振动 图像演示
侧”法 方向的箭头在图线同侧 “微平 移”法 将波形沿传播方向进行微小的平移， 再由对应同一 x 坐标的两波形曲线上 的点来判断振动方向
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课 堂 提 能·考点 全通
易点速过，难点精研，时间用到增分点上
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突破点(一)
机械波的传播与图像 (自主悟透类)
1．机械波的传播特点 (1)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向 相同。 (2)介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点的振动 频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。 (3)波从一种介质进入另一种介质，由于介质不同，波长和 波速可以改变，但频率和周期都不会改变。 (4)波源经过一个周期 T 完成一次全振动，波恰好向前传播 λ 一个波长的距离，所以 v＝T＝λf。
第
2
节
机 械 波
1
课前回顾·基础速串 课堂提能·考点全通 课后演练·逐级过关
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课 前 回 顾·基础速串
宏观整合，微观提醒，回顾旧知短平快
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知识体系·理一理
易混易错·判一判
(1)在水平方向传播的波为横波。 (2)在机械波中各质点不随波的传播而迁移。 (3)通过波的图像可以找出任一质点在任意时刻的位移。