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。
高中物理选修-电磁波知识点总结
高中物理选修3-4电磁波知识点总结第二章第一节机械波的形成和传播1.机械波的形成和传播(以绳波为例) (1)绳上的各小段可以看做质点.(2)由于绳中各部分之间都有相互作用的弹力联系着，先运动的质点带动后一个质点的运动，依次传递，使振动状态在绳上传播.2.介质能够传播振动的物质.3.机械波(1)定义：机械振动在介质中的传播. (2)产生的条件①要有引起初始振动的装置，即波源. ②要有传播振动的_介质_. (3)机械波的特点①前面质点带动后面质点的振动，后面质点重复前面质点的振动，并且离波源越远，质点的振动越_滞后_. ②各质点振动周期都与波源振动_相同_.③介质中每个质点的起振方向都和波源的起振方向相同_.④波传播的是振动这种形式，而介质的每个质点只在自己的平衡位置附近振动，并不随波迁移.⑤波在传播“振动”这种运动形式的同时，也在传递能量，而且可以传递信息__.1.波的分类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 .2.横波(1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向垂直的波.(2)标识性物理量①波峰：凸起来的最高处. (质点振动位移正向最大处)②波谷：凹下去的最低处. (质点振动位移负向最大处)3.纵波(1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向平行的波.(2)标识性物理量①密部：介质中质点分布密集的部分.②疏部：介质中质点分布稀疏的部分.4.简谐波如果传播的振动是简谐运动，这种波叫做简谐波.波动过程中介质中各质点的运动规律（1）质点的“守位性”：机械波向外传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近震动，并不随波迁移。
（2）“相同性”：介质中各质点均做受迫振动，各质点振动的周期和频率与波源振动的周期和频率相同，而且各质点开始振动的方向也相同，即各质点的起振方向相同。
（3）“滞后性”：离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动，即离波源近的质点振动开始越早，离波源越远的质点振动开始越晚。
机械波的形成和传播 教学设计 高二上学期物理教科版选择性必修第一册
《机械波的形成和传播》教学设计一．教材分析本章《机械波》是在《机械振动》的基础上讲述波的基本知识。
波是一种非常重要而普遍的运动形式，机械波是后续学习电磁波、光波的基础。
《波的形成与传播》一节是《机械波》的第一节，学好这一节的内容对后续课程波的描述、波的图象、波的各种特性至关重要，起着承上启下的作用。
二．学生分析学生完成了《机械振动》的学习，建立了机械振动的概念，认识了机械振动的规律，掌握了描述机械振动的方法，为学习机械波奠定了基础。
三．教学目标1、知识和技能：（1）知道机械波的概念及产生机械波的条件。
（2）知道机械波的分类，知道横波和纵波的特点。
（3）能从局部和整体把握振动和波的关系。
（4）理解机械波是“振动形式的传播”，是传播信息和能量的一种方式。
2、过程与方法:(1）通过观察现象，建立机械波的概念；(2）通过视频，动画模拟，理解机械波的实质，及产生条件。
(3）通过解决问题落实所学知识，提升能力。
3、情感、态度、价值观：（1）培养学生观察、分析和归纳的能力。
（2）感受波在传播信息和预防灾害方面的作用。
（3）理解科学知识的重要性，提升学习的兴趣。
四、教学重点和难点1、教学重点：横波的形成与传播过程的规律。
2、教学难点：质点振动和波传播的关系。
五，教学方法实验探索和课件辅助教学六，教学资源PPT课件、gif图片、视频等。
七，教学过程引入:1，播放视频《李玉刚的舞绣表演》。
2，观看生活中的机械波图片。
提问：什么是机械波？机械振动在介质中的传播形成了机械波。
提问：机械波的形成需要什么条件？观看视频：《声音的形成与传播》波源和介质。
（强调：有机械振动不一定有机械波，但有机械波一定有机械振动。
）提问：机械波是怎样形成，传播的呢？讲解：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．前一个质点带动后一个质点，后一个质点摸仿前一个质点，后一个质点比前一个质点振动迟．3．振动的形式传播出去形成波．观看动图gif: 横波的形成与传播提问：机械波在传播什么呢？观看图片讲解：传播机械振动的形式，能量，信息。
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
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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
物理教案二：机械波的形成与传播
物理教案二：机械波的形成与传播机械波的形成与传播一、教学目标1.了解机械波的基本概念。
2.了解机械波的形成与传播的基本原理。
3.掌握机械波的传播公式和波速公式。
二、教学重难点1.掌握机械波的形成与传播的基本原理。
2.掌握机械波的传播公式和波速公式。
三、教学内容1.机械波的基本概念机械波是由弹性介质传播的波，弹性介质是指能够变形后恢复原状的物质，如空气、水、金属等。
机械波可以分为纵波和横波。
纵波是指波动方向和能量传播方向相同的波，如声波。
横波是指波动方向和能量传播方向垂直的波，如水波和光波。
机械波的特点是需要在物质中传播，无法在真空中传播。
机械波的传播速度与介质的性质有关。
2.机械波的形成与传播的基本原理机械波的形成是由于物质中的粒子受到振动，从而使振源周围的粒子发生振动，引起机械波的产生。
机械波的传播是由于振源周围的粒子受力而发生位移，位移又传递给相邻的粒子，形成机械波的传播。
机械波的传播速度与介质的密度和弹性系数有关。
传播速度越快，介质的密度越小，弹性系数越大。
3.机械波的传播公式和波速公式机械波的传播公式为：y = A sin(ωt - kx + φ)，其中y为波的振幅，A为最大振幅，ω为角频率，k为波数，x为位置坐标，t为时间，φ为初相角。
机械波的波速公式为：v = fλ，其中v为波速，f为频率，λ为波长。
四、教学方法1.理论授课：通过讲解和示范，向学生传授机械波的基本概念、形成和传播原理、传播公式和波速公式等。
2.实验演示：通过实验演示，让学生能够亲身体验机械波的形成和传播过程，深入理解机械波的物理本质。
3.交互讨论：通过讨论和交流，让学生能够互相学习、共同进步，加深对机械波的理解和认识。
五、教学评价通过本次教学，学生应能够：1.了解机械波的基本概念。
2.了解机械波的形成与传播的基本原理。
3.掌握机械波的传播公式和波速公式。
4.能够运用所学知识解决相关问题。
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
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.
高中物理选修电磁波知识点总结
第二章第一节机械波的形成和传播1.机械波的形成和传播以绳波为例1绳上的各小段可以看做质点.2由于绳中各部分之间都有相互作用的弹力联系着,先运动的质点带动后一个质点的运动,依次传递,使振动状态在绳上传播.2.介质能够传播振动的物质.3.机械波1定义：机械振动在介质中的传播.2产生的条件①要有引起初始振动的装置,即波源.②要有传播振动的_介质_.3机械波的特点①前面质点带动后面质点的振动,后面质点重复前面质点的振动,并且离波源越远,质点的振动越_滞后_.②各质点振动周期都与波源振动_相同_.③介质中每个质点的起振方向都和波源的起振方向相同_.④波传播的是振动这种形式,而介质的每个质点只在自己的平衡位置附近振动,并不随波迁移.⑤波在传播“振动”这种运动形式的同时,也在传递能量,而且可以传递信息__.1.波的分类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.2.横波1定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向垂直的波.2标识性物理量①波峰：凸起来的最高处.质点振动位移正向最大处②波谷：凹下去的最低处.质点振动位移负向最大处3.纵波1定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向平行的波.2标识性物理量①密部：介质中质点分布密集的部分.②疏部：介质中质点分布稀疏的部分.4.简谐波如果传播的振动是简谐运动,这种波叫做简谐波.波动过程中介质中各质点的运动规律1质点的“守位性”：机械波向外传播的只是振动的形式和能量,质点只在各自的平衡位置附近震动,并不随波迁移;2“相同性”：介质中各质点均做受迫振动,各质点振动的周期和频率与波源振动的周期和频率相同,而且各质点开始振动的方向也相同,即各质点的起振方向相同;3“滞后性”：离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动,即离波源近的质点振动开始越早,离波源越远的质点振动开始越晚;波动过程中介质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”.已知波的传播方向,可以判断各质点的振动方向,反之亦然.判断方法一：带动法由波的形成原理可知,后振动的质点总是重复先振动质点的运动,若已知波的传播方向而判断质点振动方向时,可在波源一侧找与该质点距离较近的前一质点,如果前一质点在该质点下方,则该质点将向下运动力求重复前面质点的运动,否则该质点向上运动.判断方法二：上下坡法如图5所示,沿波的传播方向,“上坡”的质点向下振动,如A、D、E；“下坡”的质点向上振动,如B、C、F、G、H.判断方法三：同侧法如图6所示,波形图上表示传播方向和振动方向的箭头在图像同侧.第二节波速与波长、频率的关系1.波长1定义：沿波的传播方向,任意两个相邻的同相振动也称振动步调完全一致的质点之间的距离包含一个“完整的波”,叫做波的波长,常用λ表示.2横波中任意两个相邻的波峰或波谷之间的距离就是横波的波长.纵波中任意两个相邻的密部或疏部之间的距离就是纵波的波长.2.振幅1定义：在波动中,各质点离开平衡位置的最大位移,即其振动的振幅,也称为波的振幅.2波的振幅大小是波所传播能量大小的直接量度.3.频率1定义：波在传播过程中,介质中质点振动的频率都相同,这个频率被称为波的频率.2波的频率等于波源振动的频率,与介质的种类无关.__或f·T＝1.3频率与周期的关系：f＝_1T1.波速：机械波在介质中的传播速度.1波速等于波长和频率的乘积.2经过一个周期,振动在介质中传播的距离等于一个波长3波速等于波长和频率的乘积这一关系虽从机械波得到,但对其他形式的波电磁波、光波也成立2.波速的决定因素：由介质本身的性质决定.__或v＝λf.3.波速、波长、周期频率的关系：v＝_λT4.波长、频率和波速的决定因素1波速由介质决定,与波的频率、波长无关.2周期和频率取决于波源,而与v、λ无直接关系.3波长由波速和频率共同决定.波从一种介质传播到另一种介质,波的频率不变,由于波速的变化,波长也将随之变化.11和9、2和10、3和11……每两个点的振动是完全相同的,只是后一质点比前一质点晚振动一个周期.21和9、2和10、3和11……每两个点到平衡位置的距离是相等如图2所示为一列向右传播的机械波,当波源1开始振动一个周期时,质点9刚好要开始振动.再过一个周期,波将传播到17质点第三节1.波形图若以横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置,纵坐标y表示该时刻各个质点偏离平衡位置的位移,规定位移的方向向上为正值,向下为负值,则在xOy坐标平面上,描出该时刻各质点的位置x,y,用平滑曲线将各点连接起来,就得到这一时刻横波的图像.波的图像有时也称为波形图,简称波形.2.正弦波：波形图是正弦曲线的波,又称为正弦波.3.图像的物理意义直观地表明了离波源不同距离的各振动质点在某一时刻的_位置波的图像和振动图像的比较一、波的图像的理解和应用由波的图像可获取的信息1.直接读出波长.若已知波速,可计算出周期、频率.或已知周期、频率可计算出波速.2.直接读出该时刻各质点的位移,间接判断回复力、加速度情况.3.介质中各质点的振幅.4.已知波的传播方向,可知质点的振动方向；已知质点的振动方向,可知波的传播方向.二、波的图像的画法1.特殊点法先找出两点平衡位置、波峰或波谷等特殊点并确定其运动方向,然后确定经Δt时间后这两点所达到的位置,最后按正弦规律画出新的波形.n＝1,2,3……的情况.该法适用于Δt＝n TT2.波形平移法在已知波的传播速度的情况下,由Δx＝vΔt可得经Δt时间后波向前移动的距离Δx,把图像沿传播方向平移Δx即得到相对应的图像.三、波的图像与振动图像的比较1.波的图像描述的是介质中的“各质点”在“某一时刻”离开平衡位置的位移；而振动图像描述的是“一个质点”在“各个时刻”离开平衡位置的位移.2.横、纵坐标所表示的物理量：波的图像中的横坐标x表示介质中各个振动质点的平衡位置,纵坐标y表示各个振动质点在某时刻的位移；振动图像的横坐标t表示一个振动质点振动的时间,纵坐标y表示这个质点振动时各个不同时刻的位移.四、波的多解问题1.波具有时间和空间的周期性,传播具有双向性,所以关于波的问题更容易出现多解.造成多解的主要因素有：1时间间隔Δt与周期T的关系不明确；2波的传播距离Δx与波长λ的关系不明确；3波的传播方向不确定.2.在解决波的问题时,对题设条件模糊、没有明确说明的物理量,一定设法考虑其所有的可能性：1质点达到最大位移处,则有正向和负向最大位移两种可能；2质点由平衡位置开始振动,则有起振方向相反的两种可能；3只告诉波速不指明波的传播方向,应考虑沿两个方向传播的可能；4只给出两时刻的波形,则有多次重复出现的可能.第四节惠更斯原理波的反射和折射2.波的折射1定义：波在传播过程中,从一种介质进入另一种介质时,波传播的方向发生偏折的现象叫做波的折射.2折射定律波在介质中发生折射时,入射线、法线、折射线即折射波线在_同一平面内内,入射线与折射线分别位于法线两侧,入射角的正弦值与折射角的正弦值之比等于波在第一种介质中的传播速度跟波在第二种介质中的_传播速度_之比.对给定的两种介质,该比值为常数.3结论①当v1＞v2时,i＞r,折射线偏向法线.②当v1＜v2时,i＜r,折射线偏离法线.③当垂直界面入射i＝0时,r＝0,传播方向不变,是折射中的特殊情况.特别提醒1频率f由波源决定,故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率相等,即与波源的振动频率相同.2波速v由介质决定,故反射波与入射波在同一介质中传播,波速不变,折射波与入射波在不同种介质中传播,波速变化.3据v＝λf知,波长λ与波速和频率有关,反射波与入射波,频率相同,波速相同,故波长相同,折射波与入射波在不同介质中传播,频率相同,波速不同,故波长不同.1.回声测距1当声源不动时,声波遇到了静止的障碍物会返回来继续传播,反射波与入射波在同一介质中传播速度相同,因此,入射波和反射波在传播距离一样的情况下,用的时间相等,设经过时间t听到回声,则声源距障碍物的距离为s＝v声.2当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动时,声源发声时障碍物到声源的距离为s＝v声＋v.3当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离声源时,声源发声时障碍物到声源的距离为s＝v声－v.2.超声波定位蝙蝠能发出超声波,超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回来,蝙蝠就依据接收到的反射回来的超声波来确定障碍物或目标位置,从而确定飞行方向.另外海豚、雷达也是利用波的反射来定位和测速的.第五节第六节波的干涉衍射多普勒效应1.波的叠加原理在几列波传播的重叠区域内,质点要同时参与由几列波引起的振动,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.2.理解1如果介质中某些质点处于两列波波峰与波峰、波谷与波谷相遇处,则振动加强填“加强”或“减弱”,合振幅将增大填“增大”“不变”或“减小”.2如果质点处于波峰与波谷相遇处,则振动减弱填“加强”或“减弱”,合振幅减小填“增大”“不变”或“减小”.1.波的干涉：频率的两列波叠加,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、位置不变.这种稳定的叠加现象图样叫做波的干涉.2.产生干涉的一个必要条件是两列波的频率必须相同.3.波的干涉现象是在特殊条件下波的叠加.一切波只要满足一定条件都能发生干涉现象.能发生干涉现象的两个波源称为相干波源4.加强点区和减弱点区1加强点：质点振动的振幅等于两列波的振幅之和,A＝_A1+A2_.2减弱点：质点振动的振幅等于两列波的振幅之差,A＝_|TT−TT_|_,若两列波振幅相同,质点振动的合振幅就等于零.5.干涉图样及其特征1干涉图样：如图2所示.2特征①加强区始终加强,减弱区始终减弱加强区与减弱区不随时间变化.②振动加强的点和振动减弱的点始终在以振源的频率振动,其振幅不变若是振动减弱点,振幅小,但其位移随时间发生变化.③加强区与减弱区互相间隔且位置固定不变.对干涉理解干涉图样的特点：1两列频率相同的波叠加,振动加强点始终加强,振动减弱点始终减弱;2振动加强点和振动减弱点是间隔出现的;3振动加强点是指振幅较大的点,振幅为两列波振幅之和,振动幅度大,但是位移可以为0,振动减弱点振幅为两列波振幅之差,振动幅度小,若两列波振幅相同振动减弱点振幅为0,则保持静止不动;4干涉图样中,不只有振动加强的质点和振动减弱的质点;1.波的衍射波能够绕到障碍物的后面传播的现象.2.波发生明显衍射现象的条件当缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长相差不多或比波长小时,就能看到明显的衍射现象. 3.波的衍射的普遍性一切波都能发生衍射,衍射是波特有的现象.1.衍射是波特有的现象,一切波都可以发生衍射.2.波的衍射总是存在的,只有“明显”与“不明显”的差异,“障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多”只是发生明显衍射的条件.3.波传到小孔障碍物时,小孔障碍物仿佛一个新波源,由它发出与原来同频率的波在孔障碍物后传播,就偏离了直线方向.因此,波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况.多普勒效应1.定义：当观测者和波源之间有相对运动时,观测者测得的频率与波源频率不同.2.成因1波源S与观测者A相对于介质都静止时,观测者单位时间内接收到的完整波的数目与单位时间内波源发出的相同,所以,观测者接收到的频率和波源的振动频率相同2当观测者与波源两者相互接近时,观测者在单位时间内接收到的完整波的数目增多,接收到的频率将大于波源振动的频率.3当观测者与波源两者相互远离时,观测者在单位时间内接收到的完整波的数目减少,接收到的频率将小于波源振动的频率.3.应用1测量心脏血流速度；2测定人造卫星位置的变化；3测定流体流速；4检查车速；5判断遥远的天体相对于地球的运动速度.1.多普勒效应是波共有的特征,不仅机械波,光波和电磁波也都会发生多普勒效应.2.发生多普勒效应时,波源发出的频率不变,变化的是观察者接收到的频率.3.当波源与观察者相互接近时,f观察者变大.如图8甲中波源S不动,观察者A向B运动和图乙中观察者A不动,波源由S1向S2运动；当波源与观察者相互远离时,f观察者变小.如图甲中波源S不动,观察者A向C运动.多普勒效应的判断方法1确定研究对象.波源与观察者2确定波源与观察者是否有相对运动.若有相对运动,能发生多普勒效应,否则不发生.3判断：当两者远离时,观察者接收到的波的频率变小,靠近时观察者接收到的频率变大,但波源的频率不变.。
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？
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课件
弹性介质是能够传播机械振动的介质，是由 弹性力作用的连续介质。
比如，气体、液体或固体。
弹性介质中一个质元的振动，由于弹性力的 作用将引起邻近质元的振动，振动相继传播到后 面各相邻质点。于是振动由近及远、由此及彼地 传播开去，从而形成机械波。
2、横波与纵波 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，如绳波。 ）
2.1 机械波的产生和传播
高二、3班
波动是振动的传播过程。 振动是激发波动的波源。 机械波 机械振动在弹性介质中的传播。
波动 电磁波 交变电磁场在空间的传播。 两 类 波 的 不 同 之 处
机械波的传播需 有传播振动的介质; 电磁波的传播可 不需介质。
两 类 波 的 共 同 特 征
能量传播 反射 折射 干涉 衍射
振动可以在弹性介质中传播，是因为介质有 弹性的相互作用，相互作用的形式不同，形成的 波也不同。
例外：绳上波、水波是在张力的作用下形成的。
练习
l．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、介质中各质点都在各自的平衡位置附近振动； D、离波源远的质点 振动得慢
y
v
a b x
小结
机械波产生的条件 质点没有随波动传走，传走的是波的形式 和状态，还有能量 横波与纵波的区别
横波与纵波可以在一种介质里同时存在 机械波中的质点一定在做机械振动，反之 不成立
介质中每一质点开始振动的方向和波源开始 振动的方向相同
4.区分横波和纵波是根据（
）
A、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 C、质点振动的方向和波传播的方向的关系 D、质点振动的快慢
右图所示为一列横波 的波形图象，传播方 向向左．a、b两质点 中先回到平衡位置的 是（ ）点，a质点的 加速度方向向（ ），b O 质点的加速度方向向 （ ），a质点的加速度 和b质点加速度哪个大： （ ）大．
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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中波线与波面垂直。
波面
波
线
平面波
球面波
5
四、描述波的几个物理量
1. 波长: 波传播时, 在同一波线上两个相邻的相位差为2 的
质点之间的距离.
❖ 横波: 相邻的波峰或波谷间距离;
❖ 纵波: 相邻的密集或稀疏部分中心间距离.
一、机械波产生条件 ❖ 产生机械振动的振源(波源);
❖ 传播机械振动的弹性介质.
介质可以看成是大量质元的集合，每个质元具有一定的质 量，各质元间存在着相互作用。质元间的相互作用使波得以 传播，质元的惯性使波以有限的速度传播。
二、横波和纵波
1. 横波: 介质中质点振动方向与波的传播方向垂直. 2
y
0
4
8 12 16 20 x
t=0
· ··················
··· x
t = T/4 ····························x
t t
= =
3TT/2/4·················································xx
t = T ·························x 3
x u
)
］
0
2 y x 2
A
u2
2
cos［(t
x u
)
］
0
13
比较上列两式，即得
2y 1 2y x2 u2 t 2
普遍意义：在三维空间中传播的一切波动过程，只要介质
是无吸收的各向同性均匀介质，都适合下式：
2
x 2
2
y 2
2
z 2
1 u2
横波传播的条件为媒质具有切变弹性。在气体和液体内 不产生切向弹性力, 故气、液体中不能传播横波.
2. 纵波: 介质中质点振动方向与波的传播方向平行.
❖ 固体中的振源可以产生横波和纵波.
❖ 水面波既不是纵波, 又不是横波.
波的传播特征可归纳为：
1) 波的传播不是媒质质元的传播, 而是振动状态的传播, 某时 刻某质元的振动状态将在较晚时刻于“下游”某处出现；
T－绳中的张力, －绳的线密度
2) 固体棒中的纵波 u Y
F
Y－杨氏弹性模量 －体密度
其中： F Y l
S
l0
F
l0 l0 + l
拉伸
7
3) 固体中的横波
u G
G －切变模量
4) 流体中的纵波
u B
B－容变模量, －流体密度
理想气体: u RT
= Cp/Cv , －摩尔质量
2
t 2
2
1 u2
2
t 2
0
任何物质运动，只要它的运动规律符合上式，就可以肯定它 是以u为传播速度的波动过程.
14
例题8.1 有一平面简谐波沿Ox轴正方向传播,已知振 幅A=1.0m, 周期T=2.0s, 波长=2.0m. 在t=0时, 坐标原 点处质点位于平衡位置，且沿oy 轴的正方向运动. 求： 1) 波函数; 2) t=1.0s时各质点的位移分布, 并画 出该时刻的波形图; 3) x=0.5m处质点的振动规律, 并 画出该质点位移与时间的关系曲线.
2) “上游”的质元依次带动“下游”的质元振动； 3) 沿波的传播方向, 各质元的相位依次落后； 4) 同相位点质元的振动状态相同, 相邻同相位点, 相位差2； 5) 波是指媒质整体所表现的运动状态。
4
三、波面与波线
1. 波面: 振动相位相同的各点连成的面. 2. 波前: 波源最初振动状态传播到各点所连成的面.
2. 沿x 轴负向传播(左行波) 对P 点：
y
Ａu
y
Aco〔s (t
x u
)
〕
0
o
x
Acost kx 0
简谐波运 动学方程
P
x
10
二、波动方程的物理意义
简谐波运动学方程是一个二元函数。位移y是时间t和
位置x的函数。
1. x 确定时，为该处质点的
y
x 确定时
振动方程, 对应曲线为该 处质点振动曲线
2. 周期（T）: 波前进一个波长的距离所需的时间叫周期
频率（）: 周期的倒数称为频率
❖波长反映波的空间周期性； ❖周期反映波的时间周期性；
3. 波速（u）:单位时间内, 波动所传播的距离称为波速 （相速）. 波速决定于介质的特性.
u
6
讨论几种介质中的波速：
1) 弹性绳上的横波
u T
y Acos(t 0 )
p
o
t
t
2. t 确定时，为该时刻各质
点位移分布, 对应曲线为 该时刻波形图
y Acos( kx 0 )
y
u t 确定时
p
o
x
不同时刻对应有不同的波形曲线
x
11
3. t, x 都变化时, 表示波线上所有质点在各个时刻的位移情况
—— 行波。
y
x u
)
］
0
a 2 y A 2
t 2
co［s (t
x) u
］Leabharlann 0注意：❖ u: 波形传播速度, 对确定的介质是常数
❖ v: 质点振动速度, 是时间的函数
四、平面波的波动方程
把平面简谐波的波函数分别对t和x求二阶偏导数，得
2 y t 2
A 2
co［s (t
F切
切变 p
p
V0+ V
p
p
容变
8
㈡ 平面简谐波
若波源作简谐振动，介质中各质点也将相继作同频率的简 谐振动, 这种波称之为简谐波.如果波面为平面，则这样的波 称为平面简谐波。
一、平面简谐波的波函数
设有一平面简谐波, 在无吸收、均匀、无限大的介质中传播.
1. 沿x 轴正方向传播(右行波)
y
设原点0处振动位移的表达式为： Ａ
第八章 机械波
目录
1. 机械波的形成和传播 2. 平面简谐波 3. 波的能量 能流密度 4. 惠更斯原理 5. 波的干涉 6. 驻波 7. 多普勒效应
1
如果在空间某处发生的扰动以一定的速度由近及远向四 处传播，则称这种传播的扰动为波. 机械扰动在弹性介质中 的传播形成机械波.
㈠ 机械波的形成和传播
t
t + t
u
o
x
x=u t
ytt
A
cos
t
t
x
ut u
0
Acos t
x u
0
yt
波函数的物理意义描述了波形的传播.
12
三、波动中质点振动的速度和加速度
v
y t
A sin［ ( t
u
y0
Aco（s t
）
0
o
设波的位相速度，即波速为u,则对P 点：
x
y
Aco〔s (t
x u
）
〕
0
P
x
9
2 , u
y
A cos 2
t
x
0
定义角波数 k 2 得：
y Acost kx 0