机械波的形成和传播
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。
机械波的产生和传播
机械波的产生和传播简介机械波是指通过介质中的粒子传递的能量、动量和质量的一种波动。
机械波的产生和传播对于理解许多物理现象以及应用于各种技术领域都具有重要意义。
本文将介绍机械波的产生原理和传播特性。
机械波的产生源于物体的振动或波动。
当物体受到外力的作用而发生振动或波动时，它们会通过分子或粒子的相互作用传递能量，并在介质中引起机械波的产生。
机械波的产生可以有两种方式：横波和纵波。
横波指的是波动方向与能量传播方向垂直的波动，例如水波和地震波；纵波则是波动方向与能量传播方向平行的波动，例如声波和弹性波。
机械波的传播是指波动行为沿着介质中传递能量和信息的过程。
机械波的传播方式可以分为两类：表面波和体波。
表面波表面波是指波动沿着介质表面传播的波动。
在液体和固体中，表面波通常由两种类型组成：横向表面波和纵向表面波。
横向表面波的传播方向垂直于波动的方向，而纵向表面波的传播方向与波动的方向平行。
体波是指波动沿着介质内部传播的波动，可以通过固体、液体和气体介质传输。
在地震学中，体波主要包括纵波和横波。
纵波在介质中传播时，粒子会以沿着波的传播方向的压缩和稀疏的方式振动；而横波在介质中传播时，粒子会以垂直于波的传播方向的方式振动。
机械波的特性机械波的传播过程中具有一系列特性，包括速度、频率、振幅和波长等。
机械波的传播速度取决于介质的性质。
在同一介质中传播时，波速一般是恒定的；而在不同介质中传播时，波速则会随着介质密度和弹性系数的改变而变化。
频率机械波的频率是指单位时间内波动的周期次数。
频率通常用赫兹（Hz）来表示。
频率越高，波动周期越短；频率越低，波动周期越长。
机械波的振幅是指波动过程中粒子离开平衡位置的最大位移。
振幅越大，对应的能量传递也越强。
波长机械波的波长是指相邻两个震动最大值或最小值之间的距离。
波长通常用米（m）来表示。
波长和波速的乘积等于频率，即波速等于频率乘以波长。
机械波的产生和传播在许多领域有着广泛的应用。
高中物理机械波
B.在其平衡位置下方且向下运动
C.在其平衡位置上方且向上运动
D.在其平衡位置上方且向下运动 y/cm
相距为λ/2的两质点振动反向！ 10 在同一时刻，两者的位移（速度、加
速度）大小相等、方向相反。
0
2 4 6 x/m
-10
例4.一列简谐横波在x轴上传播,t=0时刻的波 形图如甲图所示,x=2cm的质点P的振动图像 如图乙所示,由此可以判断( AB )
A．如果波源停止振动，在介质中传播的波也立即停 止
B．发声体在振动时，一定会产生声波
C．波动的过程是介质质点由近及远的传播过程
D．波动的过程是质点的振动形式及能量由近及远的 传播过程
E．如果没有机械振动，一定没有机械波
F．只要物体做机械振动，一定有机械波产生
G．机械波的传播速度与振源的振动速度一样
H．机械波的频率与振源的频率一样
例.一机械横波在x轴上传播，在某时刻的波形
如图所示，已知此时质点f的运动方向向下，
则（ BCD
）
A．此波朝x轴的负方向传播
B．质点d此时向下运动
C．质点b将比质点c先回到平衡位置
D．质点e此时的位移为零
一、波长 λ
-------在波动中，两个相邻同相质点间的距离
1)在横波中，两个相邻波峰（或波谷）间的距离等
没有！
机械振动
传出去的是什么？ 机械振动的运动形式 能量和信息
问：在机械波的传播中，存在着哪两种运动？
质点的振动： 机械振动（周期性非匀变速运动）
波的传播： 匀速直线运动
一个周期内波推进 的距离是一个波长
问：由波的形成可推知机械波波速取决于什么？
机械波波速仅取决于介质
三、机械波的分类 1、横波：质点振动方向与波的传播方向垂直。
机械波的形成和传播含和视频PPT课件
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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。
波动学基础
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9. 1机械波的产生和传播
波动的传播既然与介质的弹性有密切的关系，因而波速必然与介 质的弹性模量有关。另外，波速也应该与介质的密度有关，因为密度 是描述介质惯性的物理量，它反映介质中任一部分在力的作用下，运 动改变的难易程度。理论证明横波和纵波在固态介质中的波速u可分 别用下列两式计算
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9. 1机械波的产生和传播
9.1.2横波与纵波
波在传播时，质元的振动方向和波的传播方向不一定相同。如 果质元的振动方向和波的传播方向相互垂直，这种波称为横波，如绳 中传播的波。其外形特征是具有凸起的波峰和凹下的波谷。如果质元 的振动方向和波的传播方向一致，这种波称为纵波，如空气中传播的 声波。纵波的外形特征是具有“稀疏”和“稠密”的区域。横波和纵 波是自然界中存在着的两种最简单的波，其他如水面波、地震波等， 情况就比较复杂。 如图9一1所示，绳的一端固定，另一端握在手中并不停地上下 抖动，使手拉的一端作垂直于绳索的振动，我们可以看到一个接一个 的波形沿着绳索向固定端传播形成绳索上的横波。
第9章波动学基础
9. 1机械波的产生和传播 9. 2平面简谐波 9. 3波的能量 9. 4波的干涉
9. 1机械波的产生和传播
9.1.1机械波的形成
机械振动系统(如音叉)在介质中振动时可以影响周围的介质，使 它们也陆续地发生振动。这就是说，机械振动系统能够把振动向周围 介质传播出去，形成机械波。 机械波的产生，首先，要有作机械振动的物体，它称为机械波 的波源;其次，要有能够传播这种机械振动的介质。例如，音叉在振 动时，音叉就是波源，而空气就是传播声波的介质。 应当注意，波所传播的只是振动状态，而介质中的各质元仅在 它们各自的平衡位置附近振动，并没有随波前进。例如，在漂浮着树 叶的静水里，当投入石子而引起水波时，树叶只在原位置附近上下振 动，并不移动到别处去。振动状态的传播速度称为波速。它与质元的 振动速度是不同的，不要把两者混淆起来。
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
机械波的形成和传播
（4）波向前传播的是振动形式、能量和信息. （5）机械波在同种介质中是匀速传播的. （6）振源振动一个周期，波向前传一个完整波形. （7）振源停止振动，波可以继续向前传播.
二、横波与纵波
按介质中质点的振动方向和波的传播方向 的关系不同，常将波分为横波和纵波. 观察思考 1.观察横波演示器所演示的横波的发生情 况[图2-1-4（a）].记下你的观察结果.
若介质中质点的振动方向和波的传播方向垂直，这种 波称为横波.例如在绳上传播的波就是横波（图2-1-5）.
从横波演示实验中可知横波是一个凹凸相间的波，凸 起来的最高处叫波峰，凹下去的最低处叫波谷.个具有波峰和波谷的
完整波形.由于相邻质点不断地连续上、下振动，波峰和波 谷的形状不断向前推进.
例3.区分横波和纵波的依据是（ C ） A.质点沿水平方向还是竖直方向振动 B.波沿水平方向还是竖直方向传播 C.质点的振动方向和波的传播方向是相互垂直 还是在一条直线上 D.波传播距离的远近
一、机械波的形成和传播
活动 如图2-1-2所示， 准备一根长约10m的 软绳并放置在水平面 上，将绳上的两点涂 上不同颜色的标记. 固定一端，用手握住 绳的另一端，拉直软 绳.
1.如果手不做左右振动，绳子处于什么状态？ 2.手向左抖动一次和向右抖动一次，你看到什么现象？ 3.手连续左右抖动，你看到了什么现象？画出在某一 时刻软绳形状的草图. 4.软绳一端的振动是怎样传到绳的另一端的？绳上有 标记的两点怎样运动？随波前进吗？
质点分布稀疏的部分叫做疏部.这种质点分布的疏
密状态随着时间而沿波的前进方向传播出去.
不管是横波还是纵波，如果传播的振动是简谐
运动，这种波就叫做简谐波.
横波和纵波 1.横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波，其 中凸起部分的最高点叫波峰，凹下部分的最低点叫波谷.
(完整版)大学物理-机械波
yA
Acos[4π
(t
1)] 8
x1 u x
BA
P
B
点振动方程为：
yB
(t)
Acos[4π
(t
x1 u
1)] 8
波函数为:
y(x,t) Acos[4π(t x1 x 1)] u u8
(3) 以 A 为原点：
Acos[4π(t x x1 1)] u8
0.10
T
(2) v y 0.04 50π sinπ (50t 0.10x)
t
vmax 0.04 50 6.28 m/s u
三. 平面波的波动微分方程
由 知
y( 2 t
x,
y
2
t)
A cos[ (t
x) u
0
)]
A
2
cos[
(t
x u
)
0
]
2 y x2
2
A u2
cos[ (t
x) u
0 ]
说明
2 y x2
1 u2
2 y t2
(1) 上式是一切平面波所满足的微分方程（且正、反传播）；
(2) 不仅适用于机械波，也适用于电磁波、对于热传导、 扩散过程也存在这样的方程；
(3) 若物理量是在三维空间中以波的形式传播，波动方程为
第13章 机械波
中国国家管弦乐团在联合国总部的演出
§13.1 机械波的产生和传播
一.波的分类
什么是波？ 振动在空间的传播就形成了波. 1. 机械波
机械波的形成和传播
(2)红色标记有没有随波迁移？ 没有,红色标记只在竖直方向上下振动.
(3)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？ 不会
设想把绳分成许多小部分
每一小部分可以看成质点，质点 与质点之间有相互作用力。
(1)可以将绳分成许多小部分，每一部分看做一个质点. (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 质点就带动周围质点振动，周围质点又依次带动邻近质 点振动，于是振动就在绳中由近及远地传播.
1.机械波的形成和传播
无处不在的波
声波
水波
弹簧纵波
绳波
地震波
光波
电磁波
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) 绳 像 波 浪 般 翻 卷 . 这 是 波 在 绳 上 传 播的结果,猜猜绳波是如何形成的吗？
(3)丙图：t＝T时,质点8 、12正在向下振动 ,质 点16正在向上振动。
波动过程中各质点的运动规律可用三句话来描述： (1)先振动的质点带动后振动的质点. (2)后振动的质点重复前面质点的振动. (3)后振动的质点的振动状态落后于先振动的质点. 概括起来就是“带动、重复、落后”.
例:(多选) 下列关于机械波的说法中，正确的是( BC)
(1)t＝0.5T时，质点8、12、16的运动状态如何？ (2)t＝0.75T时，质点8、12、16的运动状态如何？ (2)t＝T时，质点8、12、16的运动状态如何？
大学物理授课教案第十三篇机械波
第十三章 机械波§13-1 机械波的产生和传播一、常见机械波现象 1、水面波。
把一块石头投在静止的水面上，可见到石头落水处水发生振动，此处振动引起附近水的振动，附近水的振动又引起更远处水的振动，这样水的振动就从石头落点处向外传播开了，形成了水面波。
2、绳波。
绳的一端固定，另一端用手拉紧并使之上下振动，这端的振动引起邻近点振动，邻近点的振动又引起更远点的振动，这样振动就由绳的一端向另一端传播，形成了绳波。
3、声波。
当音叉振动时，它的振动引起附近空气的振动，附近空气的振动又引起更远处空气的振动，这样振动就在空气中传播，形成了声波。
二、机械波产生的条件两个条件 1、波源。
如上述水面波波源是石头落水处的水；绳波波源是手拉绳的振动端；声波波源是音叉。
2、传播介质。
如：水面波的传播介质是水；绳波的传播介质是绳；声波的传播介质是空气。
说明：波动不是物质的传播而是振动状态的传播。
三、横波与纵波1、横波：振动方向与波动传播方向垂直。
如 绳波。
2、纵波：(1)气体、液体内只能传播纵波，而固体内既能传播纵波又能传播横波。
(2)水面波是一种复杂的波，使振动质点回复到平衡位置的力不是一般弹性力，而是重力和表面张力。
⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧(3）一般复杂的波可以分解成横波和纵波一起研究。
四、关于波动的几个概念1、波线：沿波传播方向带箭头的线。
2、同相面（波面）：振动位相相同点连成的曲面。
同一时刻，同相面有任意多个。
3、波阵面（或波前）：某一时刻，波源最初振动状态传播到的各点连成的面称为波阵面或波前，显然它是同相面的一个特例，它是离波源最远的那个同相面，任一时刻只有一个波阵面。
（或：传播在最前面的那个同相面）4、平面波与球面波(1)平面波：波阵面为平面。
(2)球面波：波阵面为球面。
图13-1*：在各向同性的介质中波线与波阵面垂直。
§13-2 波长、波的周期和频率波速波长、波的周期、波的频率、波速是波动过程中的重要物理量，分述如下：一、波长λ波长λ:同一波线上位相差为π2的二质点间的距离（即一完整波的长度）。
机械波的形成条件和传播机理.
复习课
请简要回忆本章学过哪些内容？
机械波的形成条件和传播机理，横波和纵波 描述波动的物理量：波长、频率和波速的关系 波的图像 波动问题的归类及解题方法
波的叠加，干涉和衍射
多普勒效应，次声波和超声波
四、波的干涉射和衍射 1波的叠加：在两列波重叠的区域内，介质中的质点同时参与 两种振动，其振动的位移等于两列波分别引起的 位移的矢量和。（本质：位移的合成） 2波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强， 某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱 的区域互相间隔的现象叫波的干涉。 振动加强的条件：Δx=nλ（n=1,2,3,……） 振动减弱的条件：Δx=（2n+1）λ/2（n=1,2,3,……） 3波的衍射：波在传播过程中遇到障碍物，能过绕过障碍物 的现象叫波的衍射。 发生明显衍射的条件是：障碍物或孔的尺寸比 波长小，或跟波长差不多。
波
对平衡位置的位移总是相等的两个 长： 在波动中， 相邻质点间的距离，叫波长。
周期和频率：在波动中，各个质点的振动周期或频率是相 同的，这个周期或频率也叫波的周期或频率。 由 波源 决定。波进入另一介质时频率 不变 。 波 速： 波在介质中传播的速度。由介质本身的性质 决定。 波进入另一介质时波速改变。
波的干涉、衍射和多普勒效应是波特有的现象
3超声波和次生波的特性及应用
次声波： 频率低于20Hz的声波。 产生： 地震、台风、核爆炸、火箭起飞 应用： 探知核武器实验、导弹发射、预报海啸、台风
超声波：频率高于20 000Hz的声波
特性： 直线传播—定向发射， 穿透能力强 使液体内部产生强大冲击力 利用超生反射
机械波知识点(全)
机械波的产生和传播知识点一：波的形成和传播（一）介质能够传播振动的媒介物叫做介质。
（如：绳、弹簧、水、空气、地壳等）（二）机械波机械振动在介质中的传播形成机械波。
（三）形成机械波的条件（1）要有 ；（2）要有能传播振动的 。
注意：有机械波 有机械振动，而有机械振动 能产生机械波。
（四）机械波的传播特征（1）机械波传播的仅仅是 这种运动形式，介质本身并不随波 。
沿波的传播方向上各质点的振动都受它前一个质点的带动而做 振动，因此波动的过程是介质中相邻质点间依次“带动”、由近及远相继振动起来的过程，是 这种运动形式在介质中依次向外传播的过程。
对简谐波而言各质点振动的振幅和周期都 ，各质点仅在各自的 位置附近振动，并 随波动过程的发生而沿波传播方向发生迁移。
（2）波是传递能量的一种运动形式。
波动的过程也是由于相邻质点间由近及远地依次做功的过程，所以波动过程也是能量由近及远的传播过程。
因此机械波也是传播 的一种形式。
（五）波的分类波按照质点 方向和波的 方向的关系，可分为：（1）横波：质点的振动方向与波的传播方向 的波，其波形为 相间的波。
凸起的最高处叫 ，凹下的最底处叫 。
（2）纵波：质点的振动方向与波的传播方向 的波，其波形为 相间的波。
质点分布最密的地方叫作 ，质点分布最疏的地方叫作 。
知识点二：描述机械波的物理量知识（一）波长（λ）两个 的、在振动过程中对 位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长。
在横波中，两个 的波峰（或波谷）间的距离等于波长。
在纵波中，两个 的密部（或疏部）间的距离等于波长。
振动在一个 内在介质中传播的距离等于一个波长。
（二）频率（f ）波的频率由 决定，一列波，介质中各质点振动频率都相同，而且都等于波源的频率。
在传播过程中，只要波源的振动频率一定，则无论在什么介质中传播，波的频率都不变。
（三）波速（v ） 振动在介质中传播的速度，指单位时间内振动向外传播的距离，即x v t∆=∆。
5-1 机械波的形成和传播
如果外力不超过一定限度，在外力撤去后，物体的 形状和体积能完全恢复原状，这种形变称为弹性形 变.这个外力限度称为弹性限度. 形变的几种基本形式：长变 、切变 、容变
第5章 机械波
5–1 机械波的形成和传播
12
六
描述波动的几个物理量
1、波速 ：波动过程中，某一振动状态（即振 动相位）单位时间内所传播的距离（又称相速）.
显然, 沿着波的传播方向, 振动是依次落后的。 y u
p
x x (波源) 图17-2 x P点比o点时间落后：t (这里：u是波速) o
u 2 x (注意 : ) P点比o点位相落后： t T u
5–1 机械波的形成和传播
5
· · · · · · · · · · · · ·t = 0 · · ··· · · · · ··· ·· ·· · · · · · · ·· · · t = T/4 · · · ·· ·· · · · · · ·· · ·· · · · ·· · · · · · · t = T/2 · · · · · ·· · ·· · · · · · ·· · · ·· · · · · · · · ·t = 3T/4 · · · · ··· · · · · · ·· ·t = T · ·· ·· ···· · ·· · ·
5–1 机械波的形成和传播
1
波动是自然界常见的、重要的物质运动形式 波动 —— 振动在空间的传播过程.
经典波
机械波 机械振动在弹性介质中的传播.
电磁波 交变电磁场在空间的传播. 能量传播 反射 折射 叠加性 干涉 衍射
两 类 机械波的传播需有传 波 播振动的弹性介质; 的 不 电磁波的传播可 同 不需介质. 之 处
机械波的形成和传播
二、机械波的传播特点
1.介质中前面的质点带动后面质点振动，后面的质点
重复前面的质点的运动，并且在时间上依次滞后些 。 2.介质中各个质点在各自的平衡位置上下往复运动， 质点本身并不随波迁移。 3.介质中各个质点都做受迫振动，其起振方向、周期、频 率、振幅都和波源相同。 4.波向前传播的是振动形式、能量。
例题2:下列说法不正确的有（ A、C ） A.声波在空气中传播时是纵波，在水中传播 时是横波 B.波不但传递能量，还能传递信息 C.质点振动的方向总是垂直于波传播的方向 D.一切机械波的传播均需要介质
例题3：区分横波和纵波的依据是（ C ） A.质点沿水平方向还是竖直方向振动 B.波沿水平方向还是竖直方向传播 C.质点的振动方向和波的传播方向是相互垂直 还是在一条直线上 D.波传播距离的远近
（1）都是周期性的运动：波动周期等于质点的振动周期．
（2）振动是形成波动的必要条件，但有振动不一定存在波动 （3）波动是振动形式（信息）的传播过程．
五、例 题 讲 解
例题1：日常生活中，发现球掉入池塘 里，能否通过往池塘丢入石块，借助石块 激起的水波把球冲到岸边？
解析：不能．向水中投入石块，水面受到 石块的撞 击开始 振动 ， 形成水 波向四周传 去．但是，实际上水波向四周传播而水只是 上下振动并不向外迁移，所以球也仅仅是上 下振动而不会向岸边运动．
请点击手
返 回
5.机械波在同种介质中是匀速传播的。 6.振源振动一个周期，波向前传一个完整波形。 7.振源停止振动，波可以继续向前传播。
三、什么是机械波？（机械波的定义）
机械振动在介质中的传播称为机械波。 波峰
波的模拟
波谷
横波
四、分类
纵波
密部
高中物理机械波知识点归纳
高中物理机械波知识点归纳一、机械波的形成和传播1.机械波●定义：机械振动在介质中的传播，形成机械波●产生条件：振源和介质提示：（1）介质是能够传播机械振动的物质，其状态可以是固、液、气中的任意一种（2）波的传播方向为振动传播的方向2.机械波的形成：介质中相邻质点之间有相互作用力，当振源质点振动时，它就会带动相邻的质点振动，这样会使各个质点都重复振源质点的运动从而振动起来，这样振源的机械振动就在介质中由近及远地传播开来；但是在振动过程中，各个质点的振动步调并不一致，后面质点的振动总是要比前面质点的振动情况滞后一段时间。
这样，在同一时刻，介质中的各个质点离开平衡位置的位移是不同的，从而形成凸凹相间（疏密相间）的波形。
3.机械波的传播特点(1)机械波传播的是振动形式和能量．质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波定向迁移．(2)介质中各质点的振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同，而且各质点开始振动的方向与振源开始振动的方向相同，即各质点的振动方式与振源的振动方式完全一致．即各质点的起振方向相同．(3)离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动.（4）一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A，位移为零．提示：波传播的是振动形式和能量而质点不随波迁移二、横波与纵波：区分两者应从振动方向与波的传播方向的关系进行(1)横波：质点振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫横波．横波有凸部(波峰)和凹部(波谷)．抖动绳子一端而在绳子上所形成的波就是横波，水表面的波可以近似看做横波．(2)纵波：质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波．纵波有密部和疏部．声波是最常见的纵波，地震所产生的波既有横波又有纵波．提示：绳波是横波、声波是纵波、地震波既有横波也有纵波三、简谐波：不管是横波还是纵波，如果传播的振动是简谐运动，这种波就是简谐波四、波长1.定义：沿波的传播方向，任意两个相邻的同相振动的质点之间的距离（包含一个“完整的波”），叫做波长，常用表示提示：“同相振动”的含义是“任何时刻相位都是相同的”或者说“任何时刻振动情况总是相同的”2.关于波长的几种说法（1）两个相邻的、在振动过程中相对平衡位置的位移总是相等的质点之间的距离等于波长（2）在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻的密部（疏部）中心之间的距离等于波长（3）波长反映了波在空间上的周期性五.振幅1、定义：在波动中，各质点离开平衡位置的最大距离，即其振动的振幅，也称为波的振幅，一般用A表示2、物理意义：波的振幅大小是波所传播的能量的直接量度六.频率1、定义：波在传播过程中，介质中质点的频率都相同，这个频率被称为波的频率，用f表示2、频率与周期的关系：七、波速1、定义：波在介质中传播的速度；它等于波在介质中传播的距离与所用时间的比值2、公式：3、波长、波速、周期（频率）之间的关系：八、横波的图像波的图象反映了在某时刻介质中的各质点离开平衡位置的位移情况，图象的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，如图所示．图象的应用：(1)直接读取振幅A和波长λ，以及该时刻各质点的位移．(2)确定某时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小．(3)结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向．九、振动图像与波动图像的比较十、波的叠加原理1、波的独立传播原理：几列波相遇后能够保持各自的运动状态继续传播，这一原理叫做波的独立传播原理2、波的叠加原理：在几列传播的重叠区域内，质点要同时参与几列波引起的振动，质点的总位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和，这就是波的叠加原理十一、波的干涉现象1、波的干涉：频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终加强，另一些区域的质点振动始终减弱，并且这两种区域互相间隔、位移保持不变，这种稳定的叠加现象（图样）叫做波的干涉2、两列波干涉的条件：频率相同十二、波的衍射现象1、波的衍射：波能够绕到障碍物后面传播的现象，叫做波的衍射2、产生明显衍射现象的条件：障碍物（或孔）的尺寸与波长相差不多或者比波长小十三、多普勒效应1．多普勒效应：当波源与观察者之间有相对运动时，观察者会感到波的频率发生了变化，这种现象叫多普勒效应．2．接收到的频率的变化情况：当波源与观察者相向运动时，观察者接收到的频率变大；当波源与观察者背向运动时，观察者接收到的频率变小．。
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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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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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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。
质点由于受到外力（波源）的作用，在波源的
带动下将开始沿竖直方向做受迫振动(即将沿竖
直向上起振)．设振动周期为Ｔ．
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第2排t＝T/4时：表示T/4时刻各质点的位置.这 时质点1在波源的带动下已达到最大位移,即将向 下运动;质点2在质点1的带动下做受迫振动,振动 较质点1落后一些,仍向上运动;质点3在质点2的 带动下做受迫振动,振动较质点2落后一些,但仍 向上运动;此时振动刚好传播到质点4,质点4在质 点3的带动下做受迫振动即将向上运动(即将沿竖 直向上起振).
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2、机械波的形成和传播：
演示实验1： 演示实验2： 演示实验3：
解析：由于相邻质点间有弹力的作用，当介质中 某一质点发生振动时，就会带动周围的质点振 动起来，从而使振动向远处传播．
具体解析：
第1排，1到18各小点代表绳上的一排质点，质
点间有弹力联系． t=0时，所有质点在没有外
来扰动前都处在各自的平衡位置；其中第一个
第3排t=T/2时:表示T/2时刻各质点的位置.这时 质点1又回到平衡位置,并将向下运动;质点4刚 好达到向上的最大位移处,即将向下运动;此时 振动传播到质点7,质点p7pt课即件 将竖直向上起振. 19
依次类推,第4、5、6排分别表示3T/4、T、 5T/4时刻各质点的位置。
(1)、传播水波的水、传播绳波的绳、传播声 波的空气是由许多存在相互作用的小部分(可 视为质点)组成．在没有外来振动影响时，它 们静止在各自的位置——平衡位置．高中只研 究直线波的形成，平衡位置在同一直线上
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一、复习引入.
1、什么是机械振动和简谐运动？
答:物体(或物体的一部分)在平衡位置(中心位置)附 近所做的往复运动,叫做机械振动;物体在跟位移大小 成正比,并且总是指向平衡位置的力的作用下的振动, 叫简谐运动。
2.简谐运动图象的物理意义是什么?
答:表示振动物体离开平衡位置的位移与时间的函
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用手握住绳子（丝带）的一端上下抖动，就
会看到凹凸相间的波纹向绳（丝带）的另一
端传播出去，这样就形成了绳波。
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五星红旗迎风飘扬，波在五星红旗上传播
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水平弹簧振子做简谐运动，并在弹簧上产生 一列疏密相间的波沿弹簧传播开去。
远处的地震激起的地震波(地震横波、 纵波)由震源区沿地面向四周传开，会引起地 面的振动．
3、产生机械波的条件：
〈1〉要有波源 〈2〉要有介质
两者缺一不可
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4、 机械波： 机械振动在介质中的传播 过程。
注意：有机械波一定有波源（机械
振动），有波源（机械振动）不一 定有机械波
二、机械波的形成和传播：
1、介质模型：
把介质看成是由无数个质点弹性连接而成 （质点间存在相互作用力）。
(2)、当受到外来扰动时，某一质点将首先离开 它的平衡位置开始振动起来(开始振动的这一质 点称为波源)．
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(3)、由于质点间存在相互作用力，波源质点对 它邻近质点的作用力使其离开平衡位置开始振 动，而邻近质点对波源质点的作用力使波源质 点回到平衡位置．因此，各质点间的相互作用 力是它们振动的回复力．
例如:把一根长绳的一端拿住并沿竖直方向上下 抖动时,形成的绳波沿绳的水平方向在绳上传播, 而绳中各质点在竖直方向上振动,形成横渡．
例如：音叉振动时，它的叉股向左侧振动，压 缩邻近的空气，使这部分空气向左振动而挤压 左侧空气，使其变密，叉股向右侧振动时，左 侧空气随之向右振动，而使左侧邻近空气变疏 (右侧空气也同样)．就这样，介质空气在水平 方向左右振动(只研究同一直线上的波)，使疏 密相间的状态沿同一直线向外传播形成声 波．因此，声波中质点的振动方向和波的传播 方向在同一直线上，是纵波．
以上所列的水波、声波、地震波、绳波都 是机械波，光波、无线电波都是电磁波等都是 我们接触到的一种广泛存在的运动形式——波 动． 机械波是怎么形成和传播的呢？
一、几个概念：
1、波源：引起波动的振动质点（物体） 叫波源也称振源（机械振动）。
2、介质: 就是传播机械振动的媒介物。 （水、绳子、空气---固、液、 气）
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向平静的水面扔一块石头，水面上会荡起 圈圈涟漪，以石头落水处为中心，起伏的波纹 向四周围延展，形成水波；
思考讨论：在上面叙述的情景中，若水面上存 在漂浮的一片树叶，则树叶将向哪里漂动？
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拨动琴弦，弦的振动在周围的介质中形成 声波；
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固定较长细绳的一端，用手握住另一 端做连续上下振动，你会看到绳上形成一 列波----绳波。