波的形成和描述
波产生的条件
波产生的条件全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：波是一种传播能量或振动的形式，在自然界中随处可见。
波可以是机械波，也可以是电磁波，它们都有自己特定的产生条件。
下面我们将探讨波产生的条件。
波的产生需要一个波源，这个波源可以是一个物体、人类或其他能源。
波源振动时，会产生波动，从而形成波。
波源的振动形式多种多样，可以是直线振动、旋转振动、横向振动等。
振动的频率和振幅决定了波的特性，如波长、波速等。
波的传播需要介质的支持，介质是波传播的媒介。
介质可以是固体、液体或气体，也可以是真空。
在固体中传播的波称为横波，在气体或液体中传播的波称为纵波。
介质的密度、弹性和粘性等特性会影响波的传播速度和衰减程度。
波的产生还需要一定的能量供给。
能量通过波源的振动转化为波动能，然后在介质中传播。
波的强度与能量的大小成正比，能量越大，波的振幅就越大，波的传播距离也就会越远。
波的产生还需要一定的时间。
波的形成需要一定的时间来完成振动周期，振动周期越短，波的频率就越高，波长就越短。
不同频率的波在介质中传播速度也不同，频率越高，传播速度就越快。
波的产生还受到周围环境的影响。
在不同的环境条件下，波的传播特性也会有所不同。
介质的温度、压力、湿度等都会对波的传播产生影响，甚至会改变波的传播方向、速度和频率。
波的产生需要具备波源、介质、能量、时间和环境等多个条件。
只有这些条件都齐备，波才能产生并在介质中传播。
在自然界中，波是一种普遍存在的现象，我们可以通过对波动的产生条件进行深入研究，更好地理解波的传播规律和应用价值。
【以上内容仅供参考】。
第二篇示例：波在自然界中随处可见，无论是海浪、声波还是光波，都是由一系列条件共同促成的。
波产生的条件有很多种，下面将详细介绍几种常见的情况。
波的产生需要一个具有振动能力的物体。
这个物体可以是固体、液体或气体，只要它能够在外力的作用下发生振动，就能产生波动。
比如海浪是海水受到风力作用产生的液体波动，声波则是由物体的震动引起的空气振动。
物理课件： 波的形成和描述
提示:(1)彩带后面的质点在前面质点的带动下形成了波。 (2)彩带的每一点并没有随波向远处迁移,只是向远处传递了机械振动这种运动 形式和能量。
【典例示范】 (多选)在机械波的传播过程中,关于介质中的各个质点,下列说法中正确的是
世纪金榜导学号( ) A.介质中的质点随波一起沿波的传播方向运动 B.介质中的各质点只是在平衡位置附近振动,不会随波向远处运动 C.离波源越远的质点,其振动就越滞后 D.介质中各个质点振动的步调不一致,振动的频率不相同
第3章 机 械 波 第1节 波的形成和描述
必备知识·素养奠基
一、波的形成与传播 【思考】在平静的湖面上,漂浮着一片树叶,如果你往树叶附近扔下一块小石子, 湖面立即兴起水波,水波一圈一圈往外扩展出去,于是树叶运动起来。请问树叶 会随水波往外移动吗? 提示:不会。因为小石子激起的水波是振动的传播,水并不向外移动,水的质点只 是上下振动,所以树叶不会随水波往外移动。
【解析】选A、C。水波是机械振动在介质中传播形成的,A对;由题意可知
T= 15 s= 5 s,f=0.6 Hz,波长λ=vT=3 m,B错、C对;波传播时将振源能量向
93
外传播,而振动的质点并不随波迁移,D错。故选A、C。
【补偿训练】 在敲响古刹里的大钟时,有的同学发现,停止对大钟的撞击后,大钟仍“余
音未绝”,其原因是 ( ) A.大钟的回声 B.大钟在继续振动,空气中继续形成声波 C.人的听觉发生“暂留” D.大钟虽停止振动,但空气仍在振动 【解析】选B。本题考查波的形成机理。停止对大钟的撞击后,大钟的振动不会 立即停止,振动的能量不会凭空消失,它会再振动一段时间后因为阻尼而停止,因 此还会在空气中形成声波,这就是余音未绝的原因,所以选项B正确。
【典例示范】 (2018·全国卷Ⅰ)一列简谐横波在t= 1 s时的波形图如图甲所示,P、Q是介质
波的描述
B点第一次达到波谷。则以下说法正确的是（ BC ） A. 该横波的波长为2m B. 该横波的周期为4s
C. 该横波的波速为1m/s D. 距离O点为1m的质点第一次开始向上振动的时刻为 6s末
2、周期（T）和频率（f ） ⑴周期（T）：质点完成一次全振动经历 的时间叫做波的周期。
⑵频率（f）：质点每秒完成全振动的次 数叫做波的频率。 ⑶注意： ①波的周期（或频率）等于波源振动的周期（或频 率）。 ②波的周期（或频率）由波源决定，同一列波在不同 介质中传播时周期（或频率）保持不变。
二、波的特征
1、波长（λ） 沿波的传播方向，两个相邻的、相对平衡位置的位 移和振动方向总是相同的质点间的距离叫做波长 在横波中，两个相邻波峰（或波谷）之间的距离等于 波长；在纵波中，两个相邻密部（或疏部）中央的距 离等于波长。 λ
λ
λ
λ
λ
2、周期（T）和频率（f ） ⑴周期（T）：质点完成一次全振动经历的时间叫做波 的周期（波源的周期）。
Y/m t+∆t
O
x/m
在不同时刻质点振动的位移不同，波形也随之改变， 不同时刻的波形曲线是不同的。
Y/m 4、由波的图象可获得的信息ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ v A ①该时刻各个质点的位移 a b c f O ②各个质点的振幅A e d ③能根据波的传播方向判断 各质点在该时刻的运动方向
x/m
5、根据波的图象，判断质点的振动方向和波的传播 方向 v ⑴带动法（前带后，后跟前）：
y/cm
t=0
t=0.02s
2
O
4
8
12
16
x/cm
-2
解法一：质点振动法
y/cm
2
4 t=0
《波的形成与描述 第2课时》示范课教学设计【物理鲁科版高中选择性必修第一册(新课标)】
1 波的形成与描述第2课时教学目标1.理解波的图像的意义．2.能够由波的图像判断传播方向与质点振动方向的关系3.会区别波动图像和振动图像．4.波的图像的周期性和波的传播方向的双向性应用。
教学重难点教学重点1.波的图像与振动图像的对比。
2.波的图像的周期性和波的传播方向的双向性的理解教学难点1.由波传播方向判断质点振动方向或由质点的振动方向判断波的传播方向。
2.波的图像的周期性和波的传播方向的双向性应用。
教学准备多媒体课件教学过程新课引入复习回顾：关于波的图像1.图像的横、纵坐标分别表示什么物理量？横轴表示时间各质点的平衡位置,纵轴表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移.2.从简谐运动图像可以求哪些物理量 ?（1）振幅A:图像的峰值.（2）波长λ:相邻两个波峰或波谷之间的距离.（3）各个质点的位移x:对应于图像上某一点的坐标（x，y）．思考：如何根据波的传播方向判断质点的振动方向？讲授新课一、波的图像的应用1.波的传播方向和质点的振动方向之间的关系。
⑴带动法（又称追随法，即靠近波源的质点带动后面的质点振动，或远离波源的质点追随前面的质点振动。
）步骤1：明确波的传播方向，确定波源位置； 步骤2：在某质点P （Q ）靠近波源一方（紧挨着P 点）图像上找另外一点P′（Q′）；步骤3：若P ′在P 下方，则P ′带动P 向下运动；若Q ′在Q 上方，则Q'带动Q 向上运动。
思考：如果已知P 点的振动方向向下，判断波的传播方向．解析：P 点的振动方向向下，说明它要追随左面的点，故波源在左，波向右传播。
（2）微平移法：做出经微小时间后的波形,就知道了各质点经过Δt 时间达到的位置,运动方向就可确定.（3）上下坡法：将波的图像视为蜿蜒起伏的“山坡”，沿波的传播方向看，“上坡路段”上的各质点都向下振动，“下坡路段”上的各质点都向上振动．简称“上坡下，下坡上”。
需要注意:必须是沿着波传播的方向来看。
应用:例1.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 、DQ ′QP ′x/my/cm 5-524 6 vPvv 下上上四个质点的振动方向。
2020-2021学年新教材鲁科版选择性必修第一册 3.1 波的形成和描述 作业
波的形成和描述(25分钟·70分)一、选择题(本题共6小题,每题6分,共36分)1.沿绳传播的一列机械波,当波源突然停止振动时( )A.绳上各质点同时停止振动,横波立即消失B.绳上各质点同时停止振动,纵波立即消失C.离波源较近的各质点先停止振动,较远的各质点稍后停止振动D.离波源较远的各质点先停止振动,较近的各质点稍后停止振动【解析】选C。
波形成后,如果波源停止振动,波不会立即消失,A、B 错,波中能量不断向远处传播,故离波源较近的质点先停止振动,C对、D错。
【补偿训练】关于机械振动和机械波的关系,以下说法中正确的是( )A.有机械振动必有机械波B.波源振动时的运动速度和波的传播速度始终相同C.由某波源激起机械波,机械波和波源的频率始终相同D.一旦波源停止振动,由它激起的机械波也立即停止波动【解析】选C。
有机械波必有机械振动,而有机械振动若没有介质则不会形成机械波,A错误;波的传播速度与介质有关,而质点的振动速度与波的传播速度无关,B错误;机械振动产生的机械波,两者的频率相同,C正确;振源停止振动时,波在介质中的传播仍然进行,D错误。
2.如图所示的两图像,关于判断它们属于何种图像的说法正确的是( )A.甲是振动图像,乙是波动图像B.甲是波动图像,乙是振动图像C.都是波动图像D.都是振动图像【解析】选B。
甲中波的图像横轴为x轴,表示传播方向及介质中各质点的平衡位置到坐标原点的距离,振动图像横轴为t轴,表示时间,故甲是波动图像,乙是振动图像。
故选B。
3.图示为一列向右传播的横波在t=0时刻的波形图,a、b、c三个质点从图示时刻起第一次回到平衡位置的先后次序是 ( )A.b、c、aB.c、b、aC.a、b、cD.a、c、b【解析】选B。
由题可知简谐横波向右传播,由波形平移法得知,图示时刻a质点向上运动,从图示时刻起第一次回到平衡位置的时间大于T;b质点向上运动,经过T第一次回到平衡位置;c质点向下运动,从图示时刻起第一次回到平衡位置的时间小于T:所以a、b、c三个质点从图示时刻起第一次回到平衡位置的先后次序是c、b、a。
第5章波动
2
定振动的超前 与落后
第二类：
已知波线上一点的振动方程，求波动方程。 法一：位相法
法二：标准方程法 根据已知点的振动方程，分别定出 A、、u、 0 ， 再将其逐一“填”入标准波动方程。 法三： t t 法 在波线上任取一点P(距离原点为x)，判断P点与 已知点在振动上的超前与落后关系，并求出超前 或落后的时间 t ，然后用 ( t t ) 去代替已知 点振动方程中的 t ，P点超前用+ ；落后用-
x
(波源)
x P点比o点时间落后： t (这里：u是波速) u P点比o点位相落后： t x (注意 : 2 ) u T
二. 波的几何描述
1. 波线(波射线) ——代表波传播方向的有向射线。 2. 波面（波阵面） ——波动过程中，振动位相相同的点连成的面。 最前面的那个波面称为波前。 球面波—波面为球面的波动。
B
5cm
x
法三： t t 法 已知A点的振动方程为 yA=0.4cos4t(cm)
y u A
o
B P
P(x)点比已知点A时间超前：
x x t u 20
波动方程： y=0.4cos4(t +t )
5cm x
u=20cm/s
x
x =0.4cos4(t )cm 20
P(x)点比已知点A 超前用“+”； 落后用“”。
o
B P
5cm x
u=20cm/s
x
P点的位相= [4t +4x/20] x 波动方程为：y=0.4cos4(t )cm 20
已知A点的振动方程为 yA=0.4cos4t(cm) 法二：标准方程法 y u=20cm/s A
波的形成和描述
波速与振动速度不同，波速是介质中波的传播速度， 振动速度是指质点的振动速度，波动中各质点都在平衡位 置附近做变速运动，而波在均匀介质中是匀速传播．
.
1．振动图象和波动图象的比较
两种图象 比较内容
振动图象
研究对象 一个振动质点
波的图象
沿波传播方向上 的所有质点
图象意义
一质点位移随时
间变化规律
.
某时刻所有质点 相对平衡位置的 位移
＝T＋0.1 s，P点沿y轴负方向运动，B错．经0.4 s，P点运动 半个周期，经过的路程为0.4 m，C错．t＝0时x＝10 m处质 点处在波峰，经0.5 s，波峰向左传Δx′＝5 m，即Q点到达波 峰位置，故D正确． [答案] D
.
波的传播方向和质点的振动方向互判问题有较多 的方法，如“特殊点法”、“上下坡法”、“微平移 法”等，不论哪种方法，深刻理解波的产生和传播过 程是熟练应用的基础和关键.
.
小虫离它的距离．方位和距离都知道了，它就能扑上去捕 获小虫子了．已知P波速度为150 m/s，S波速度为50 m/s.如 果两波到达沙漠蝎的时间差为3.5 ms，则小虫离它的距离多 大？
振动周期相同，均为0.2 s；经过0.35 s即7/4个周期，质点P 位于正的最大位移(即波峰)，而质点Q正离开平衡位置向y轴
负方向运动的过程中，位移还未达到最大值，故A正确；经 过0.25 s即5/4个周期，质点P处于负向最大位移，而质点Q
的位移未达到最大值，加速度与位移大小成正比，故B错； 根据波速公式v＝ ＝20 m/s，根据s＝vt可知C正确；经过 0.1 s即1/2个周期，质点Q的运动方向沿y轴负方向，故D错．
.
2．(2010·石家庄模拟)汶川地震主
鲁科版高三物理选修3《波的形成和描述》评课稿
鲁科版高三物理选修3《波的形成和描述》评课稿一、课程背景和目标1.1 课程背景本课程是高三物理选修3中的一节课，主题为《波的形成和描述》。
在高中物理课程中，波动是一个重要且基础的概念，通过学习波的形成和描述，可以帮助学生更好地理解光学、声学等领域的知识。
1.2 课程目标本节课的主要目标是：•了解波的概念及其分类；•掌握波的成因和描述方法；•理解波的传播特性和定律；•培养学生的观察、实验和思考能力。
二、教学内容和方法2.1 教学内容本节课主要包含以下内容：1.波的概念和分类：–机械波和电磁波的区别与联系；–纵波和横波的特点。
2.波的形成和描述：–机械波的形成原因；–电磁波的形成原因；–波的描述方法：波的振动方向、波的传播方向、波长、频率和周期等。
3.波的传播特性和定律：–波的传播速度与介质的关系；–光的折射和反射定律；–声音的传播速度与介质的关系。
2.2 教学方法为了达到上述教学目标，本节课将采用以下教学方法：1.授课结合课件和多媒体：–使用课件展示波的形成和描述的基本概念和图示；–播放相关视频和动画帮助学生理解波的传播特性。
2.实验观察与讨论：–设计实验，让学生观察和探究波的形成和描述；–引导学生通过实验讨论，加深对波的传播特性的理解。
3.小组讨论和展示：–将学生分成小组，让他们合作研究和讨论波的形成和描述；–每个小组汇报他们的研究成果，分享思考和发现。
4.解决问题和讲解示例：–在课堂上解答学生提出的问题；–给出具体的实例，说明波的形成和描述的相关概念和定律。
三、教学过程和活动安排3.1 教学过程本节课的教学过程安排如下：1.导入与扩展（5分钟）：–提出问题：你知道什么是波吗？能举出一些波的例子吗？–引导学生回忆已学过的相关知识，扩展对波的理解。
2.概念讲解与实例（15分钟）：–使用课件介绍波的概念和分类；–展示机械波和电磁波的特点，并给出具体的实例。
3.实验观察（20分钟）：–设计实验，让学生观察和描述波的形成过程；–引导学生记录实验结果和所发现的规律。
波的描述ppt课件
目录
• 波的基本概念 • 波的传播 • 波的能量 • 波动方程 • 波的反射和折射 • 波的应用
01
波的基本概念
波的定义
总结词
波是能量在介质中传播的一种形式， 表现为介质中相邻质点间的振动或位 移。
详细描述
波是能量传递的一种方式，它是由介 质中的质点在平衡位置附近做周期性 振动而产生的。这些质点会以一定的 速度和方向传播能量，形成波。
THANKS
感谢观看
特性
介质的特性对波的传播速度、波形和强度等都有重要影响。例如，在固体介质中，声波和 地震波等机械振动可以传递得非常远；在液体和气体介质中，电磁波如光波和无线电波等 可以传播很远的距离。
03
波的能量
波的能量密度
总结词
描述单位时间内通过单位面积的能量
详细描述
波的能量密度是指单位时间内通过单位面积的能量，它反映了波的强度和传播效 率。在物理学中，能量密度常用单位是瓦特每平方米（W/m²）。
射。
反射系数
描述了反射波与入射波的振幅关系 ，与波长、入射角和介质有关。
镜面反射和漫反射
当波遇到平滑表面时，会产生镜面 反射；遇到粗糙表面时，会产生漫 反射。
波的折射
01
02
03
折射定律
当波从一种介质进入另一 种介质时，会按照“入射 角大于折射角”的规律进 行折射。
折射率
描述了波在两种不同介质 之间的速度变化，与介质 和波长有关。
电磁波加热
利用电磁波对物质进行加热，如微波炉和红外线加热等。
电磁波探测
通过电磁波检测物体的性质和状态，如雷达、红外线和X射线等 。
水波的应用
水波能发电
利用水波的能量发电，如潮汐能和波浪能发电等 。
波的形成和描述(解说版)
波还传播振动的形式
各质点点振动的周期相同，是由振源 来决定， 各质点的振幅相同， 各质点刚开始振动的方向相同。
传播信息
关于振动和波的关系，下列说法正确的是： A.有机械波必有振动。 B.有机械振动必有波。 C.离波源远的质点振动得慢。 D.波源停振时，介质中的波动立即停止。
2.区分横波和纵波是根据 区分横波和纵波是根据 A.沿水平方向传播的叫横波 沿水平方向传播的叫横波 B.质点振动的方向和波传播的远近 质点振动的方向和波传播的远近 C.质点振动的方向和波传播的方向 质点振动的方向和波传播的方向 D.质点振动的快慢 质点振动的快慢
福建师范大学
陈晓东
机械波的形成
师讲解：动画是细化了绳子，看出质点。 师讲解：动画是细化了绳子，看出质点。问：这些质点起振的时候是否是同步？ 这些质点起振的时候是否是同步？ 不是，是依次）： 动完2动 ）：1动完 质点为什么会动？（ 带动2，或者12间存在 （不是，是依次）： 动完 动，2质点为什么会动？（ 带动 ，或者 间存在 质点为什么会动？（1带动 相互作用力，相邻的介质之间存在着相互的作用力，所以2是受迫振动 2振动 是受迫振动。 相互作用力，相邻的介质之间存在着相互的作用力，所以2是受迫振动。2振动 的周一由1来决定 同理， 给 力的作用 来决定， 力的作用， 也振动……所以波依次向外传播， 所以波依次向外传播， 的周一由 来决定，同理，2给3力的作用，使3也振动 也振动 所以波依次向外传播 离波源越近的点越先开始振动，越后的……，师后对视频说：外力使第一个质 离波源越近的点越先开始振动，越后的 ，师后对视频说： 点开始振动，所以1叫波源 点击视频上的123步骤），）；师按“向上振动， 叫波源（ 步骤），）；师按“ 点开始振动，所以 叫波源（点击视频上的 步骤），）；师按 向上振动， 学生观察，看到所有质点都是开始向上振动，反之也是一样的” 总结： 学生观察，看到所有质点都是开始向上振动，反之也是一样的” 总结：每个质 点开始振动的方向由波源来决定（人浪也是这样的）； ）；再让学生观察质点有没 点开始振动的方向由波源来决定（人浪也是这样的）；再让学生观察质点有没 有随波迁移（点出纵线）这里师加入演示实验：绳子上系一条红布。 有随波迁移（点出纵线）这里师加入演示实验：绳子上系一条红布。
波知识点总结
波知识点总结一、波的基本概念1.1 波的定义波是指物质或能量在空间中传播的波动现象。
它是一种能量的传递方式，可以通过媒质的震动或振动来传播能量。
1.2 波的形成波的形成是由于物质或能量在空间中的震动或振动所产生的。
当物质或能量受到外力的作用时，会产生震动或振动，从而形成波动。
1.3 波的特点波具有传播能量的能力，能够在空间中传播。
波还具有波长、频率、振幅和速度等特征。
1.4 波的分类按照波在媒质中传播的形式，波可以分为机械波和电磁波两类。
机械波是需要介质来传播的波，如声波、水波等；电磁波是无需介质来传播的波，如光波、无线电波等。
1.5 波的表征波可以用波函数来表征，波函数可以描述波的传播和性质。
波函数通常按时间和空间坐标来描述波的变化。
二、波的分类2.1 机械波机械波是需要介质来传播的波，它是由介质的震动或振动所产生的波动。
机械波的传播需要介质的支持，如水波、声波等。
2.1.1 横波横波是一种波动形式，它的传播方向与介质振动的方向垂直。
典型的横波包括水波、电磁波等。
2.1.2 纵波纵波是一种波动形式，它的传播方向与介质振动的方向平行。
典型的纵波包括声波等。
2.2 电磁波电磁波是无需介质来传播的波，它是由电场和磁场相互作用而产生的波动。
电磁波可以在真空中传播，如光波、无线电波等。
2.2.1 光波光波是一种特殊的电磁波，它是可见光的波动形式。
光波具有波长、频率和速度等特征，可以在空间中传播。
2.2.2 无线电波无线电波是一种电磁波，它是在无线电通信中广泛应用的一种波动形式。
无线电波可以在大气中传播，用于无线通信、雷达、卫星通信等。
2.3 表面波表面波是一种特殊的波动形式，它是沿着介质表面传播的波动。
表面波具有特殊的传播特性，如表面波在介质表面上的传播速度较低、能量主要集中在介质表面等特点。
2.3.1 高频电磁波高频电磁波是一种比较常见的电磁波，它具有较高的频率和能量。
高频电磁波在通信、雷达、卫星通信等领域有着广泛的应用。
波的基本概念
波的基本概念1.波：振动在媒质（介质）中的传播就是波，分为横波和纵波。
2.横波：媒质中各体元振动的方向与波传播的方向垂直。
例如：一根均匀柔软的细绳的振动，形成的波就是横波。
3.纵波：媒质中各体元振动的方向与波传播的方向平行。
例如：空气中的声波，空气中体元时而靠近，时而疏远。
4.表面波：在两中媒质的界面上传播的波。
例如：水面波。
5.波面：波传播时，同相位各点所组成的面。
6.波前：离波源最远，即“最前方”的波面。
7.波射线：与波面垂直且表明波的传播方向的线叫波射线。
8.平面波：波前为平面的波。
波线是互相平行的。
9.球面波：波前为球面。
点波源在均匀的和各向同性媒质中发生的波是球面波。
波线是相交于波源的直线。
平面简谐波方程一. 平面简谐波：平面波传播时，媒质中体元均按正弦（或余弦）规律运动。
二. 平面简谐波方程（从运动学角度考虑）：描述不同时刻不同体元的运动状态。
设：一列平面简谐波沿轴正向传播，选择原点处体元相位为0的时刻为计时起点，即该体元的相位为零，则处体元的运动学方程：其中：为体元距平衡位置的位移，A、为波源的振幅和圆频率。
经的时间，处体元的振动状态传到位于处的体元，即：t时刻，位于处的体元的振动状态应与时刻处体元的振动状态一样，则处体元的运动学方程为：⑴其中：v为振动状态传播的速度，叫波速，也叫相速。
⑴式就是平面简谐波方程。
从⑴式看出：处质元的振动比原点处的质元落后。
若：波动沿轴负方向传播，则波动方程为：⑵⑵式可以看出：处质元的振动超前于原点处的质元。
三. 平面简谐波方程的物理意义1.当一定时，表示x处质元的振动方程，初位相是2.当t一定时，表示t时刻各个质元偏离平衡位置的位移，即t 时刻的波形。
由⑴可知：处体元振动的周期、频率和圆频率：注意：不一定是振动系统的固有频率而取决于波源频率，所以⑴中的形式不意味着各体元作简谐振动。
由⑵知：t一定时，y是的周期函数，也存在空间位置上的周期，波长:⑶即：波长是波在一个周期内传播的距离，或：沿波传播方向相邻同相位两点间的距离。
波的形成和描述
波向外传播的是振动的形式(向外传递信息和能量)
四、机械波图象
1.波的图象的物理意义： 反映各个质点某一时刻偏离平衡位置的位移 对横波而言图象反映了某时刻介质中各个质点在空间的实际分 布情况。 我们可以用照象机把波的形状摄下来，就是按下快门瞬间 各个质点离开各自平衡位置时的情形。我们就把这些质点连成 曲线，就是该时刻的波的图象。
第1节
波的形成和描述
一、波的形成和传播 绳波的形成过程：
1．绳子各部分看成许多质点组成，各部分 之间存在着相互作用的弹力
2．沿波的传播方向上后一个质点比前一个 质点落后一段时间，质点依次被带动
3．振动的形式传播出去形成波
二、波的分类及特点
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
Y
波的传播方向
O
X
4、波的图象的应用
主要题型之二： 由质点振动方向判断波的传播方向 方法：微平移法
Y
波的传播方向
O
X
4、波的图象的应用
主要题型之三： 求波在任意时刻的波形图
方法：特殊点描点法（时间为T/4的整数倍）
Y
位移 B
C´
v
D´ E
F
G´
H´ I
O
C
G F´
A
A´Байду номын сангаас
B´
D
E´
平衡位置
H I´
研究对象
振动图象 单一振动质点
波动图象 沿波传播方向的所有质点
研究内容 一质点的位移随时间的变化规律 某时刻所有质点的空间分布规律 x/m y/m
图线
t/s 物理意义
T
x/m
λ
表示一个质点在各时刻的位移
波的基本概念
波的基本概念1.波：振动在媒质（介质）中的传播就是波，分为横波和纵波。
2.横波：媒质中各体元振动的方向与波传播的方向垂直。
例如：一根均匀柔软的细绳的振动，形成的波就是横波。
3.纵波：媒质中各体元振动的方向与波传播的方向平行。
例如：空气中的声波，空气中体元时而靠近，时而疏远。
4.表面波：在两中媒质的界面上传播的波。
例如：水面波。
5.波面：波传播时，同相位各点所组成的面。
6.波前：离波源最远，即“最前方”的波面。
7.波射线：与波面垂直且表明波的传播方向的线叫波射线。
8.平面波：波前为平面的波。
波线是互相平行的。
9.球面波：波前为球面。
点波源在均匀的和各向同性媒质中发生的波是球面波。
波线是相交于波源的直线。
平面简谐波方程一. 平面简谐波：平面波传播时，媒质中体元均按正弦（或余弦）规律运动。
二. 平面简谐波方程（从运动学角度考虑）：描述不同时刻不同体元的运动状态。
设：一列平面简谐波沿轴正向传播，选择原点处体元相位为0的时刻为计时起点，即该体元的相位为零，则处体元的运动学方程：其中：为体元距平衡位置的位移，A、为波源的振幅和圆频率。
经的时间，处体元的振动状态传到位于处的体元，即：t时刻，位于处的体元的振动状态应与时刻处体元的振动状态一样，则处体元的运动学方程为：⑴其中：v为振动状态传播的速度，叫波速，也叫相速。
⑴式就是平面简谐波方程。
从⑴式看出：处质元的振动比原点处的质元落后。
若：波动沿轴负方向传播，则波动方程为：⑵⑵式可以看出：处质元的振动超前于原点处的质元。
三. 平面简谐波方程的物理意义1.当一定时，表示x处质元的振动方程，初位相是2.当t一定时，表示t时刻各个质元偏离平衡位置的位移，即t 时刻的波形。
由⑴可知：处体元振动的周期、频率和圆频率：注意：不一定是振动系统的固有频率而取决于波源频率，所以⑴中的形式不意味着各体元作简谐振动。
由⑵知：t一定时，y是的周期函数，也存在空间位置上的周期，波长:⑶即：波长是波在一个周期内传播的距离，或：沿波传播方向相邻同相位两点间的距离。
波的形成和描述
题型3. 已知波的传播方向和质点的振动方向画波形图。 例3.一列波振幅是2cm，频率是4Hz的简谐横波， 以 32cm/s的速度沿图中x轴正方向传播，在某时刻x坐标 为－7cm处的介质质点正好经过平衡位置向y轴正方向 运动，画出此时刻的波形图。
y(cm)
2
Байду номын сангаас
v x(cm)
-10
-8
-6
-4
-2
0 -2
注意图像与物理过程的对应。
（二）波的特征
波长
在波动中对平衡位置的位移总是相等（包括大
小和方向）的两相邻质点间的距离叫做波的波 长．
对波长定义的理解：
“位移总是相等”的含义是“每时每刻都大小相
等，方向相同”． 位移总是相等的两个质点速度也总是相等的．
在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离等于波
2
4
6
8
10
12
解析：
v 32 A 2cm cm 8cm f 4
定量确定某一时刻的波形除已知波的传播方向和某质点的振动方 向外，还需要知道波的振幅和波长．（四要素定量确定波形）
2.求波在任意时刻的波形图 ⑵图象平移法 经过时间 t ，波在传播方向移动的距离 x Vt ,因 此，把图象沿传播方向平移 x 即得到相对应的图象. y/m 0
Y
V
v
C B
V V
O
A
D
V
X
思考：如果这列波是向左传播的，则这四个质点的振 动方向又如何？
题型2. 已知波形和质点的振动方向判断波的传播方向。
例2.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.
2024年高中物理新教材讲义：波的描述
2波的描述[学习目标] 1.理解波的图像的物理意义，能从波的图像中找出各物理量信息，能区分波的图像和振动图像(重点)。
2.掌握波长、频率和波速的关系，知道三者的决定因素并会进行相关计算(重难点)。
一、波的图像1．波的图像的画法(1)建立坐标系，描点用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。
得到一系列坐标为(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，…的点。
(2)连线用一条平滑的曲线把各点连接起来就是这一时刻波的图像，有时也称波形图。
2．简谐波(正弦波)(1)如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也叫简谐波。
(2)简谐波中各质点的振动是简谐运动，各质点振动的振幅均相同。
3．波形图与振动图像(1)简谐波的波形图与质点的振动图像都是正弦曲线。
(2)波形图表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移。
(3)振动图像表示介质中“某一质点”在“各个时刻”的位移。
如图所示，观察甲、乙两个图像可知：(1)________图为波的图像；________图为振动图像。
(均选填“甲”或“乙”)(2)甲图中M、P、Q三个点坐标的意义分别是什么？其中P点的振幅是多少？(3)乙图中M′、P′、Q′三个点坐标的意义分别是什么？答案(1)甲乙(2)题图甲中M、P、Q三个点的坐标分别表示x＝1m、x＝2m、x＝4m处三个质点此时的位移为10cm、0、0；质点P的振幅为10cm。
(3)题图乙中M′、P′、Q′三个点的坐标分别表示同一质点在t＝1s、t＝2s、t＝4s时的位移为10cm、0、0。
例1如图所示是一列向右传播的简谐横波某一时刻的波动图像。
对于图中A、B、C、D、E、F、G、H、I九个质点，下列说法中正确的是()A．A、C、E、F、H具有相同的位移B．A、C速度相同，H、F速度方向相反C．B、I振幅相同D．a C>a B答案C解析在波的图像中，纵坐标y表示各质点偏离平衡位置的位移，故A错误；A、C速度方向相反，H、F速度方向相同，故B错误；在简谐波中各质点都做简谐运动，振幅都等于波源的振幅，故C正确；质点所受回复力的大小与位移的大小成正比，因而加速度的大小与位移的大小成正比，则a C<a B，故D错误。
【优】波的形成与描述最全PPT
D、波源的能量是靠振动质点的迁移来传播。 某时刻各质点偏离平衡位置的位移
如图所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图，此时刻质点F的运动方向如图所示，则
①④
D.
如图为一简谐横波的波形图，由图可知此波的波长为______。
①a和c ②a和d ③b和c ④b和d
4、下列说法正确的是 第一节 波的形成与描述
C、在波传播的介质中，质点振动都是受迫振动。
1、下列关于机械波的说法正确的是 A．有机械振动就有机械波。 B．有机械波就一定有机械振动。 C．没有机械振动就没有机械波。 D．没有机械波就没有机械振动。
2、在机械波中有： A．各质点都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的振动，后一质
第①一特节征A波：的质、形点成的横与振描动波述方向在与波介的传质播方中向垂传直。播时，介质本身能够随波传开去。
由波的图象求位移、路程、振幅等量
① 特征B：质、点的纵振动波方向在与波介的传质播方中向在传一条播直线时上。，介质本身能够随波传开去。
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C、在波传播的介质中，质点振动都是受迫振动。
D、横波与纵波，其质点的振动方向不同，因此横波与纵 波不可能沿同一方向传播。
点的振动必落后于前一质点。 D．各质点也随波的传播而迁移。
3、波在传播过程中，正确的说法是
A、介质的质点随波迁移。
第1、一机节械波B波的的、形产成生波与条描件源述：①的波源振； 动能量随波传递。
凸起部分的最高点通常叫做波峰；
5、波传C播的、是振振动形动式和质能量点。 的频率随着波的传播而减小。
第一节 波的形成与描述
如图为一列简谐波在t时刻的图象，已知在t 时刻质点a正沿y轴正方向运动,且波速为20m/s。 画出再经过1.15S时的波形图。
1 第1节 波的形成和描述
第2章 机械波
[解析] 质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波，而 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，可 知只有 C 项正确． [答案] C
区别横波、纵波只看质点的振动方向与传播方向的关系；对于 机械波总是距波源近的质点带动距波源远的质点，起振有先后.
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第2章 机械波
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第2章 机械波
③关系：周期 T 和频率 f 互为 倒数 ，即 f＝T1. ④时空关系：在一个周期的时间内，振动在介质中传播的距离 等于 波长 ． (3)波速(v) ①定义：机械波在介质中传播的速度．波速等于 波长 和周期的 比值． ②定义式：v＝ΔΔxt ，它又等于波长和频率的乘积，公式为 v＝λf， 这两个公式虽然是从机械波得到的，但也适用于我们以后学到 的电磁波．
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第2章 机械波
②特征：在横波中，两个 相邻波峰 或两个 相邻波谷 之间的 距离等于波长．在纵波中，两个 相邻密部 或两个 相邻疏部 中 央的距离等于波长． (2)周期(T)和频率(f) ①定义：质点完成 一次全振动 经历的时间叫做波的周期，用 T 表示．介质中的质点每秒完成全振动的次数叫做波的频率， 用 f 表示． ②规律：在波动中，各个质点的振动周期(或频率)是 相同 的， 它们都等于 波源 的振动周期(1．(1)在绳波的形成和传播中，所有质点同时运动，同时停止 运动．( ) (2)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．( ) (3)波的形成过程中，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．( ) 提示：(1)× (2)× (3)√
()
A．介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，但图中质点 9 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 的方向是不同的
波的基本定义
波的基本概念与性质波是一种物理现象，它描述了某种物理量随时间和空间的周期性变化。
波可以在不同的介质中或者不需要介质的情况下传播，例如声波、水波、光波、电磁波等。
波的传播速度、形状和强度取决于波的性质和介质的特征。
波的研究是物理学的一个重要分支，它涉及到声学、光学、电磁学、量子力学、相对论等领域。
波的分类根据波的形式和传播方式，波可以分为以下几种类型：机械波：需要介质传播的波，如声波、水波、弦振动等。
机械波的速度和介质的密度、弹性等有关。
电磁波：不需要介质传播的波，如光波、无线电波、X射线等。
电磁波是由变化的电场和磁场相互作用产生的，它们在真空中以光速传播。
物质波：描述微观粒子运动状态的概率波，如电子波、原子波等。
物质波是由量子力学中的薛定谔方程描述的，它们具有粒子性和波动性。
引力波：由时空扭曲产生的波，如黑洞碰撞产生的引力波。
引力波是由广义相对论预言的，它们在真空中以光速传播。
根据波的振动方向和传播方向的关系，波还可以分为以下两种类型：横波：振动方向与传播方向垂直的波，如光波、水面上的水波等。
横波可以有偏振现象，即振动方向可以有一定的规律性。
纵波：振动方向与传播方向平行或反平行的波，如声波、弹簧上的压缩波等。
纵波不会有偏振现象，即振动方向只能沿着传播方向。
波的基本参数描述一个简谐（正弦）波需要以下几个基本参数：振幅：表示波动最大偏离平衡位置的距离，用 A 表示。
振幅越大，表示波动越剧烈。
波长：表示相邻两个相位相同的点之间的距离，用 λ 表示。
例如，相邻两个峰或相邻两个谷之间的距离就是一个波长。
波长越小，表示周期性变化越快。
频率：表示单位时间内周期性变化的次数，用 f 表示。
频率越高，表示周期性变化越快。
相位：表示某一时刻某一点上的状态与平衡位置之间的关系，用 φ 表示。
相位可以用角度或弧度来表示，通常取值范围为 0 到 2π 或 -π 到 π 。
相位相同的点表示状态相同，相位差为 π 的点表示状态相反。
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两种图象 比较内容
振动图象
研究对象 一个振动质点
波的图象
沿波传播方向上 的所有质点
图象意义
一质点位移随时
间变化规律
精品课件
某时刻所有质点 相对平衡位置的 位移
两种图象 比较内容
振动图象
波的图象
图象特点
图象信息
(1)振动周期
(1)波长、振幅
(2)振幅
(2)任意一质点此刻
(3)各时刻质点位移、 的位移
峰位置，而a点正处于平衡位置且向上运动．则这
列波的周期可能是
()
A．0.12 s
B．0.28 s
C．0.168 s
D．0.84 s
精品课件
解析：如图所示，a点向上运动，b点达到波峰且在a点的
右方，满足这一条件的关系式为
精品课件
Δx＝(n＋
)λ
则λ＝
m.当n＝0时，λ1＝5.6 m，当n＝1时，
λ2＝2.4 m，波长只有这两个数值能满足波长大于2 m的条
➢ 特征：具有交替出精品现课件的密部和疏部.
2.纵波
各质点振动方向与波的传播 方向平行的波。
如声波，弹簧波为纵波。
纵波是靠介质疏密部变化传播的。
传播方向
任一波例如，水波、地表波，都能分解为横波 与纵波来进行研究。 精品课件
三. 波的描述
精品课件
精品课件
波长 波的周期和频率 波速
Ay
v
O
x
-A
精品课件
2．两质点间位置关系不确定出现多解 在波的传播方向上，如果两个质点间的距离不确定或 相位之间关系不确定，就会形成多解，而不能联想到 所有可能的情况，就会出现漏解．做这类题时，应根 据题意在两质点间先画出最短的波形图，然后再分别 分析．
精品课件
3．传播距离与波长关系不确定出现多解 在波的传播方向上，相隔一个波长的质点振动的步调是
速度、加速度(包括大 (3)任意一质点在该
小、方向) 精品课件
时刻加速度方向
两种图象 比较内容
振动图象
波的图象
图象变化
随时间推移图象 延续，但原有形 状不变
随时间推移图象 沿传播方向平移
一完整曲线对应 横坐标
一个周期
精品课件
一个波长
精品课件
1．机械波在给定的介质中传播时，下列说法正确的是 ()
上任意质点的振幅都相等． 答案：AB
精品课件
1．传播方向不确定出现多解 波总是由波源出发，并由近及远地向前传播．波在介质 中传播时，介质中的各个质点的振动情况可以根据波的 传播方向确定．反之亦然．但是，如果题中的已知条件 不能确定波的传播方向或者不能确定质点的振动方向， 则需要分情况进行讨论，此时就会出现多解现象．
答案：D
精品课件
2．波的传播方向与质点振动方向的源自定 (1)精品课件2．简谐横波在x轴上传播，某时刻
的波形如图7－2－1所示，已知
此时质点F沿y轴负方向运动，
则 ()
A．此波向x轴负方向传播 B．质点D此时向y轴负方向运动 C．质点E的振幅为零 D．质点B将比C先回精到品平课件衡位置
解析：根据F点的振动方向可判断波沿x轴负方向传播，波
2.1 波的形成和描述
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一.波的形成和传播
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二、波的分类（横波与纵波 ） 1.横波：质点振动方向与波的传播方向相垂直的波. （仅在固体中传播 ）
➢ 特征：具有交替精出品课现件 的波峰和波谷.
纵波：质点振动方向与波的传播方向互相平行的波. （可在固体、液体和气体中传播）
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对波长的理解 (1)在波的传播方向上，两个相邻的、振动步调总是相同的质
点间的距离． (2)质点振动一个周期，波传播的距离． (3)在横波中两个相邻的波峰(或两个相邻的波谷)之间的距离；
在纵波中两个相邻的密部(或两个相邻的疏部)之间的距 离． (4)波长反映了机械波在传播过程中的空间周期性．
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解决波动图象中的多解问题，首先分析出造成 多解的原因，然后抓住质点周期性运动及其与波的传播之 间的联系，灵活运用周期个数表示波的传播时间，用波长 个数表示波的传播距离．
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3．一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点相距4.2 m，
b点在a点的右方，一列简谐波沿水平绳向右传播，
波速为20 m/s，波长大于2 m．某时刻，b点达到波
A．振幅越大，则波传播的速度越快 B．振幅越大，则波传播的速度越慢 C．在一个周期内，振动质点走过的路程等于一个
波长 D．振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用
的时间越短
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解析：波的传播速度由介质决定，故A、B错误．在一个周 期内，振动质点只是在自己的平衡位置附近上下振动，路
程为4A，C错．由于在给定的介质中，故波速一定，由v＝ λf可知D正确．
完全相同的；但如果题目中没有给定波的传播距离Δx与 波长λ之间的大小关系，就会出现多解现象．
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4．时间间隔与周期关系不确定出现多解 在波向前传播的过程中，质点在各自平衡位置两侧做简谐 运动．由于简谐运动具有周期性而出现多解．
即若某一时刻t各振动质点形成一波形，经过时间Δt＝ nT(n＝0,1,2，…)，各振动质点将回到原来状态，则t＋ Δt＝t＋nT时刻的波形与t时刻的波形重合．
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关于机械波的频率 (1)在波的传播过程中，介质中的各质点均做受迫振动，各质
点的振动频率都等于波源的振动频率． (2)当波从一种介质传播到另一种介质时，波的频率保持不 变．
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对波速的理解 (1)波在均匀介质中匀速传播，波速就是指波在介质中的
传播速度． (2)波速的大小完全由介质和波的性质决定，与波的频率
无关． (3)在同种介质中，纵波和横波的传播速度是不同的．
同一类机械波在同一种均匀介质中传播的速度相同．
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波速与振动速度不同，波速是介质中波的传播 速度，振动速度是指质点的振动速度，波动中各质点都在 平衡位置附近做变速运动，而波在均匀介质中是匀速传 播．
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1．振动图象和波动图象的比较
件．
由答T案＝：AB ，解得T1＝0.28 s，T2＝0.12 s.
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(2009·四川高考)如图
7－2－2所示为一列沿x轴负
方向传播的简谐横波，实线
为t＝0时刻的波形图，虚线
为t＝0.6 s时的波形图，波的周期T>0.6 s，则
()
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A．波的周期为2.4 s
B．在t＝0.9 s时，P点沿y轴正方向运动 C．经过0.4 s，P点经过的路程为4 m D．在t＝0.5 s时，Q点到达波峰位置