机械波的形成和传播
机械波的形成和传播 高二物理
一、波的形成及特点
1.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.
针对训练2 如图所示，一列绳波沿着绳由左向右传播，A是波源，t时 刻，波刚传到B点.下列说法正确的是 A.质点C在t时刻的振动方向向下 B.质点D的起振方向与A相反 C.质点B在t时刻的振动方向向下
√D.波源A开始振动时振动方向向上
返回
1.(波的形成)如图所示为某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4…为绳上
1234
3.(横波和纵波)关于横波和纵波，下列说法正确的是 A.质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫纵波 B.质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫横波 C.横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部
√D.地震波是横波，声波是纵波
1234
解析 质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波，A错误； 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，B错误； 横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部，C正确； 地震波有横波也有纵波，空气中的声波是纵波，D错误.
C.t＝34T时质点 11 的运动方向向下 D.t＝T 时质点 17 开始向下运动
1234
2.(波的特点)关于波的形成和特点，下列说法正确的是 A.随着波的传播，介质中各质点都在沿波的传播方向运动 B.随着波的传播，介质中的各质点也将由近及远地迁移出去
√C.传播波的过程中相邻各质点间必有相互作用力
答案 见解析图
解析 由波的传播特点可知，介质中先振动的质点将带动它后面的质点 振动，后面质点的振动是前面质点振动的重复，比较沿波传播方向上相 邻的两质点，可知后面质点的振动总是滞后于前面的质点.题图中质点c 和g此时在最大位移处，速度为零，无速度方向可言. 若以此时最大位移处的c点为参考点，由波的传播方向和传播的特点可 知，d点相对于c点为后面的质点，d点的振动滞后于c，要追随c运动到 负的最大位移处，所以速度方向向下，e、f依次跟上，速度方向都向下； b的振动超前，已从负的最大位移处回振，所以速度方向向上； a超前b，已回到平衡位置，速度最大也向上； 同理以g点为参考点，可知h点速度方向向上，如图所示.
机械波的形成和传播
数关系,即表示振动物体离开平衡位置的位移随时
间变化的规律,即表示某振动物体在各个时刻相对
平衡位置的位移。简谐运动图象也叫振动图象（
x——t图象）。
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2
3.单摆的回复力的公式?周期公式?
F回=-mgsinθ T 2 l
g
机械振动是描述单个质点的运动形式。 如果,做简谐运动的质点与周围的质点有相互 作用,那么它的振动对周围质点有什么影响呢?
率)相同,且与波源的振 离波源越远,质点的振
动周期(频率)相同.
动越滞后.
5、各质点只在各自的 6、机械波是构成介质 平衡位置附近振动,并 的无数质点的一种共 不“随波逐流”、沿 同运动形式。 波迁移(例子)。
7、实质：机械波向前传播的是振动的形式与能
量(波是传播能量、运动形式、传递信息的一种
方式)。
(4)、波源邻近质点的振动又带动它邻近质点的 振动，这样依次带动下去，后一个质点总比前 一个质点迟一些开始振动，于是振动逐渐由近 及远的传播开去，从整体上看就形成凸凹（疏 密）相间的(机械)波．
带动性、模仿性、滞后性
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21
三、机械波的特点：
1、各质点都做受迫振动 2、பைடு நூலகம்质点振幅相同
3、各质点振动周期(频 4、各质点振动不同步,
四、波的种类： 根据波的传播方向和质点的
1、横波：
振动方向分类
(1)定义: 质点的振动方向跟波的传播 方向垂直的波.
(2)波形特点: 凸凹相间的波形,又叫起
伏波,有波峰和波谷。
2、纵波：
(1)定义:
质点的振动方向跟波的传播 方向在同一直线上的波.
(2)波形特点:
疏密相间的波形,又叫疏密波,有密部和疏部。
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。
大学物理机械波
x u
u
dWp
1 2
A2 2
sin
2
(t
ux )dV
dWk
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机械波
3) 介质元的总能量：
机械波
dW dWk dWp A22 sin 2 (t ux)dV
结论
(1) 介质元dV 的总能量：
A2 2
sin
2
t
x u
dV
——周期性变化
(2) 介质元的动能、势能变化是同周期的，且相等.
y(x)
A
cos
t0
x u
A cos
x u
(t0
)
表示各质元的位移分布函数.
对应函数曲线——波形图.
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(3) 波形图的分析： a. 可表示振幅A，波长λ；
u
y
A
λ
O
x1
机械波
x2
x
b. 波形图中 x1 和 x2 两质点的相位差:
y1
A cos t
(
x1 u
)
1
x1 u
y2
BA
机械波
x
(3) 若 u 沿 x 轴负向，以上两种情况又如何？
解: (1) 在 x 轴上任取一点P ，该点
振动方程为：
yp
Acos[4π
(t
x u
1)] 8
x1
BA
u
x
P
波函数为：
y(x,t) Acos[4π (t x 1)] u8
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机械波
(2)
B
点振动方程为：yB (t)
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机械波
6.1.4 波速 波长 周期（频率） 波长（）: 同一波线上相邻两个相位差为 2 的质点之间的
机械波的形成与传播
机械波的形成与传播一、机械波的形成与传播：机械振动在介质中的传播叫机械波。
形成机械波要有物体机械振动，这个振动的物体叫做波源。
还要有传播机械波的介质，如气体、固体、液体，但真空不能传递机械波。
机械波是通过介质将振动的形式和能量向外传播而形成的，波源和介质是形成机械波的必要条件。
机械波传播的是波源的运动形式和波源提供的能量。
介质中的各个质点并没有随波迁移。
从局部看，介质中的各个质点都在各自的平衡位置附近振动，从整体看，介质中距波源较近的质点先振动，并且带动距波源较远的质点随之振动，向外传播波源的运动形式和波源提供的能量。
介质中的各质点做的都是受迫振动，所以介质中各质点振动的周期和频率都与波源的振动周期和频率相同，这个周期和频率就叫做机械波的周期和频率。
波的传播是需要时间的，机械波在传播过程中，介质中各个质点振动的周期和频率是相同的，但它们振动的步调不同，在波传播方向上后面的质点总是追随前面质点的振动，其步调总比前面质点滞后一些。
机械波分横波和纵波两种，介质中各质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波，介质中各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。
在同一种介质中，纵波比横波传播速度快。
比如地震波就是二者混合而成的。
其中纵波就会提前于横波到达灾区。
二、描述波的物理量──波长，周期（频率）和波速：波长的意义可从两个角度去理解，反映了研究波的两种方法。
从振动的角度来讲，两个相邻的，在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长。
如相邻的两个波峰或波谷间的距离就是一个波长。
从波传播的角度来讲，一个周期时间内，振动在介质中传播的距离叫做一个波长。
波的周期和频率就是介质中各个点振动的周期和频率，它等于波源的周期和频率，波的周期和频率由波源唯一决定，与波传播的介质无关，并在波传播过程中保持不变。
波传播的距离和所有时间的比叫波速。
由波长和周期的意义可以得出波的公式：T v λ=.波速是由介质的性质决定的，与波源无关，不同介质波速不同。
机械波的形成和传播含和视频PPT课件
2020/9/30
可编辑
二、机械波的分类及其特点
思考：地震波是横波还是纵波？
地震波既有横波又有纵波
二、机械波的分类及其特点
思考：水波是横波还是纵波？
水波既不是横波也不是纵波，叫做水纹波
本节课学习的内容：
认识波 波是如何形成的
波的特点 波的分类
思考：振动与波动的区别和联系？
1．区别 振动是一个质点的往复运动，而波动是介质
第二章 机械波
第一节 机械波的形成和传播
一生、活机中械的波机的械形波成与传播
机械振动在介质中的传播形成机械波
请点击手
机械波产生的条件： 振源（波源）
介质
即引起初始振动的装置
即能够传播振动的物质
注：有振动不一定存在波，有波一定存在振动
固、液、气
一、机械波的形成与传播
为什么绳上各点都能动起来呢？凹凸相间的波是怎样形成的呢？
5.波在传递振动形式的同时，也传递能量和信息。
二、机械波的分类及其特点 横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。 横波的特点： 波峰 波谷
绳 波
纵波：质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上。
纵波的特点： 疏部 密部
弹 簧 波
二、机械波的分类及其特点
思考：声波是横波还是纵波？
声波是纵波
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C.有机械波就一定有机械振动 D.机械波是机械振动在介质中的传播过
程，它是传递能量的一种方式
<2>、区分横波和纵波是根据（ C ）
A．是否沿水平方向传播 B．质点振动的方向和波传播的远近
第2讲机械波
第2讲机械波机械波、横波和纵波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。
横波的图像1.坐标轴：横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移。
如图。
2．物理意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开平衡位置的位移。
波的特有现象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增大；(2)波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的频率减小。
(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。
考点一波的传播与图像1．波的传播过程中的特点(1)振源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以有v＝λT ＝λf。
机械波的形成和传播
①当点波源完成自己一个周期的运动，就有一个完整的波形 发送出去。 ② 沿着波的传播方向向前看去，前面各质元都要重复波源（已 知点振动亦可）的振动状态（即位相），因此，沿着波的传播 方向向前看去，前面质元的振动位相相继落后于波源的位相。
③ 所谓波形：是指介质中各质元在某确定时刻，各自偏离自 己平衡位置位移的矢端曲线──简谐横波可用余弦函数描述。
1、波长 同一波线上振动位相差为2π的相邻的两质点间的距离。 或 某个振动状态在一个周期内传播的距离为 波长。
λ
λ
2、波动周期、频率 波动周期T：一个完整波形通过波线上某固定点所需的 时间。 或者说，波传播一个波长所需的时间。
在波源相对于介质为静止时，波动周期等于波源振动周期。
波动频率：单位时间内通过介质中某一点完整波的个数
4
三、波场 波线 波面
波面 波前
波线
(a) 点波源
1、波所传播到的空间叫波场。 2、波的传播方向称波线。 3、振动传播时相位相同的点所 组成的面称波面，
最前面的一个波面称波阵面 （或波前）。
在各向同性介质中，波线恒与 波面垂直。
波线
(b) 球面波 波面
波前
(c) 平面波
5
四、描述波动的三个重要参量
t =T/2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
56 789
t =3T/4
4
10 11 12 13 14 15 16
3 12
t =T 1
8
9
10 11 12
7
13 14 15 16
2
3
6 45
2
1
2
t =5T/4
3 4
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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
那个质点称为波源.
(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
周围质点振动，周围质点又依次 邻近质点振动，于是
振动就在绳中 带动
地传播.
带动
由近及远
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6
二、机械波 返回
问题设计
把一个闹钟放在真空罩内，当闹钟的小锤敲打铃铛的 时候，我们听不到声音，你知道其中的奥秘吗？ 答案 声波在真空中不能传播，说明声音的传播需要 介质.
返回
例2 如图3所示，是某绳波形成过程的示意图.质点1在外力作用 下沿垂直直线方向做简谐运动，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＝时，1到达最上方，5开始向上运动.问：
图3
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15
典例精析 二、由波的传播方向确定质点的振动方向
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(1)t＝ T 时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向) 如何？2
(2)t＝ 时，质点8、12、16的运动状态如何？
3T (3)t＝T4时，质点8、12、16的运动状态如何？
解析 各质点在各时刻的运动情况.如图所示.
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典例精析 二、由波的传播方向确定质点的振动方向
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(1)由甲图可知，t＝ T 时，质点8未到达波峰，正在向上振动， 质点12、16未振动. 2
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典例精析 二、由波的传播方向确定质点的振动方向
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(2)由乙图可知，t＝ 3T 时，质点8正在向下振动，质点12正在向 上振动，质点16未振4动.
(3)由丙图可知，t＝T时，质点8、12正在向下振动，质点16正在 向上振动. 答案 见解析
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18
典例精析 三、振动与波的关系
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例3 关于振动和波的关系，下列说法中正确的是( ) A.振动是波的成因，波是振动的传播 B.振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈
现的运动现象 C.波的传播速度就是质点振动的速度 D.波源停止振动时，波立即停止传播
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典例精析 三、振动与波的关系
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解析 本题要求熟知机械波的物理模型.振源的振动使其周围 质点依次振动，之所以能依次振动下去，就是依靠了相邻质 点间的相互作用力；沿波的传播方向，后一质点的振动必滞 后于前一质点的振动；质点只在平衡位置附近振动，并不随 波迁移. 答案 ABC
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典例精析 二、由波的传播方向确定质点的振动方向
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8
二、机械波 返回
(2)特点 ①前面的质点带动后面的质点振动，后面的质点重复前面质点
的振动，并且落后于前一个质点的振动. ②沿波的传播方向上每个质点的振动方向都和波源的起振方向
.
③相波同传播的是
这种形式，而介质的质点并不随波迁移.
④波在传播“振动”这种运动形式的同时，也传递 和 .
振动
能量 信息
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三、横波和纵波
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要点提炼
1.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 别的：两方向 垂直 的为横波，两方向 平行 的为纵波.如声波是 典型的纵波. 2.地震波中既有横波，又有纵波，而且纵波传播速度较大. 3.水波是比较复杂的机械波，不能简单地将水波当成横波.
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典例精析 三、振动与波的关系
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及远地向外传播，当波源停止振动时，介质中已经振动 起来的质点还在振动，所以波将继续传播，选项D错误. 答案 AB
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典例精析 一、机械波的形成及特点
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例1 关于机械波的说法中，正确的是( ) A.各质点均在各自的平衡位置附近振动 B.相邻质点间必有相互作用力 C.前一质点的振动带动相邻的后一质点振动，后一质点的振动
必定滞后于前一质点 D.各质点随波的传播而迁移
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典例精析 一、机械波的形成及特点
图1 答案 绳一端振动，带动绳上相邻部分振动，依次逐渐引起整 个绳振动.
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一、波的形成和传播 返回
要点提炼
波形成的原因：以绳波为例(如图2所示)
图2
Hale Waihona Puke (1)可以将绳分成许多小部分，每一部分看做一个
.
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质点
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一、波的形成和传播 返回
(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
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三、横波和纵波
返回
问题设计
2011年3月日本东北部海域发生里氏9.0级强震，其引发的海啸加 上核泄漏事故给日本带来巨大的损失.我们可以观察到当地震发 生时，地面会产生前后或左右晃动，也会产生竖直方向的振动， 你知道这是为什么吗？ 答案 地震波有横波和纵波，不同的波引起地面的振动不同.
返回
解析 机械波的产生条件是有波源和介质，由于介质中 的质点依次带动、由近及远传播而形成波，所以选项A、 B正确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在 均匀介质中其速度大小不变，而质点振动的速度和方向 都随时间周期性地发生变化，选项C错误；介质中一旦形 成了波，介质中的质点就会将“振动”这种运动形式由 近
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二、机械波 返回
延伸思考
一同学不小心把一只排球打入湖中，为使球能漂回岸边，这位 同学采用不断将石头抛向湖中的方法，试分析这位同学能否通 过这种方法把排球冲上岸？ 答案 不能.根据波的传播特点，各质点只能在各自平衡位置 两侧做往复运动，并不随波迁移，所以石头激起的水波虽向四 周传播，水本身并未向四周运动，因此浮在水面上的排球也只 能随水波上下起伏，不能到达湖岸.
第二章 机械波
精选ppt
1
2.1 机械波的形成和传播
学习目标定位
1.理解机械波的形成过程和产生条件. 2.知道波的种类及横波和纵波的概念. 3.明确机械波传播的特点.
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2
学习探究区
一、波的形成和传播
二、机械波 三、横波和纵波
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3
一、波的形成和传播 返回
问题设计
如图1所示，手持细绳的一端上下抖动，绳像波浪般翻卷.这是 波在绳上传播的结果，那你知道波是如何形成的吗？
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二、机械波 返回
1.介质：绳、水、空气等能够传播振动的物质.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. 2.机械波
(1)产生条件：①要有
；②要有传播振动的 .
(2)特点
机械振动
介质
①前面的质点带动后面的质点振动，后面的质点重复前面质点
的振动，并且落后于前一个质点的振动.