第十章 机械波
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。
第十章 机械波课件
结论：
• 窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显 的衍射现象； • 窄缝宽度比波长大得越多，衍射现象 越不明显； • 窄缝宽度跟波长相比非常大时，水波 将直线传播，观察不到衍射现象．
发生明显衍射现象的条件：
障碍物或孔的尺寸比波长小,或跟波长相差不多.
• 说明 :①障碍物或孔的尺寸大小 , 并不是决定衍 射能否发生的条件,仅是衍射现象是否明显的条 件 . 一般情况下 , 波长较大的波容易产生显著的 衍射现象. • ②波传到小孔(或障碍物)时,小孔(或障碍 物 ) 仿佛是一个新的波源 , 由它发出与原来同频 率的波(称子波)在孔后传播,于是就出现了偏离 直线传播的衍射现象. • ③当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分 突出 , 但由于衍射波的能量很弱 , 衍射现象不容 易观察到.
例3.在水波槽的衍射实验中,若打击水面 的振子的频率是5HZ,水波在槽中的 传播速度为0.05m/s,为观察到显著的 衍射现象,小孔直径d应为( D ) A. 10cm B. 5cm C. d>1cm D. d<1cm
例4：如图是观察水面波衍射的实验装置，AC 和BD是两块挡板，AB是一个孔，O为波源， 图中已画出波源所在区域波的传播情况，每 两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一 个波长，则波经过孔之后的传播情现象的是( C ) A.风从窗户吹进来 B.雪堆积在背风的屋后 C.水波前进方向上遇到凸出水面的小石子,小 石子对波的传播没有影响. D.晚上看到水中月亮的倒影
例2.下列关于波的衍射的说法正确的是(BD ) A.衍射是一切机械波特有的现象 B.对同一列波,缝或孔(障碍物)越小,衍射现 象越明显 C.只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发 生衍射现象 D.声波容易发生衍射是由于声波波长较大
A．此时能明显观察到波的衍射现象 B．挡板前波纹间距离相等 C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的 衍射现象 D ．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能 更明显地观察衍射现象
11-1 平面简谐波的波函数
解：
0 2 5 8 11 14 x / cm
x1 处
y1
=
A cos[ ω( t −
x1 u
) + ϕ0 ]
x2处
y2
=
A cos[ ω(
t
−
x2 u
)+
ϕ0
]
位相差
Δϕ
=
ϕ2
−
ϕ1
=
−
ω u
(
x2
−
x1
)
=
−
2π λ
(
x2
−
x1
)
=
2π λ
(
x1
−
x2
)
=
2π 12
(5
−
11 )
=
−π
反位相
=
cos(
5π 3
t
)
y
=
cos[
5π 3
(
t
−
x 10
)]
方法2：将波形倒退
λ 6
得出 t = 0 波形，再写方程！
ϕ0 = 0
…..
第一讲 平面简谐波的波函数
第十章 机械波
[例2]如图示，已知： y0 = Acosω t，波长为λ ，
入
全 反
反射波在S处相位改变π。
y0 =Acosωt
反 S
0 x (l- x)
研究波动抓住一条波线研究即可。
第一讲 平面简谐波的波函数 二 平面简谐波的波函数 1 波函数
第十章 机械波
介质中任一质点（坐标为 x）相对其平衡位置的
位移（坐标为 y）随时间的变化关系，即 y(x, t) 称
为波函数.
机 械 波-多普勒效应
八、多普勒效应
• 点击下图观看视频，留意听到的汽车声调的变化
一、多普勒效应
• 现象：当汽车向你驶来时，感觉音调变 高；当汽车离你远去时，感觉音调变低 （音调由频率决定，频率高音调高；频 率低音调低）． • 多普勒效应：由于波源和观察者之间有 相对运动，使观察者感到频率变化的现 象叫做多普勒效应．
结束
• 观察者在单位 时间内接收到 的完全波的个 数减少，即接 收到的频率减 小．
• 总之：当波源与观 察者有相对运动时， 如果二者相互接近， 观察者接收到的频 率增大；如果二者 远离，观察者接收 到的中，波源的频率是不改变 的，只是由于波源和观察者之间有相对 运动，观察者感到频率发生了变化． 2. 多普勒效应是波动过程共有的特征，不 仅机械波，电磁波和光波也会发生多普 勒效应．
多普勒效应是指由于波源和观察者之间有相对 运动，使观察者感到频率发生变化的现象，它 是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的．
三、多普勒效应的应用
1. 有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断 火车的运动方向和快慢. 2. 有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判 断飞行的炮弹是接近还是远去. 3. 交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率 的电磁波，波被运动的汽车反射回来时，接 收到的频率发生变化，由此可指示汽车的速 度. 4. 由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率 可以判断遥远天体相对于地球的运动速度.
二、多普勒效应的成因
• 声源完成一次全振动，向外发出一个 波长的波，频率表示单位时间内完成 的全振动的次数，因此波源的频率等 于单位时间内波源发出的完全波的个 数，而观察者听到的声音的音调，是 由观察者接收到的频率，即单位时间 接收到的完全波的个数决定的．
1、当波源和观察者相对介质都静止不 动． 即二者没有相对运动时
第十章 机械波典型例题
第一节波的形成和传播典型例题典型例题例题：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振动，后一质点的振动必定落后于前一质点D．各质点也随波的传播而迁移出题目的：理解机械波的特点.解析：本例要熟知机械波的物理模型．振源的振动使其周围质点依次投入振动，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；质点只在平衡位里附近振动，并不随波迁移．正确答案为A、B、C．典型例题例题：区分横波和纵波是根据（）A．沿水平方向传播的叫做横波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D．质点振动的快慢出题目的：理解横波和纵波的区别.解析：区分横波和纵波的依据是看波的传播方向与质点的振动方向的关系．正确的答案为C．典型例题例题：下列说法不妥的有（）A．声波在空气中传播时是纵波，在水中传播时是横波B．波不但传送能量，还能传递信息C．发生地震时，由振源传出的既有横波又有纵波D．一切波的传播均需要介质出题目的：了解纵波和横波的有关知识.解析：按介质中质点的振动方向和波的传播方向的关系将波区分为横波和纵波．介质不同不改变波的属性．波不仅将振动的形式（即振源的信息）向外传播，还能将振动的能量向外传递．地震波既有横波又有纵波，机械波的形成必须要有振源和介质，但对电磁波它也可以在真空中传播．正确的答案为B、C．不妥的答案为A、D．典型例题例题：关于机械波的概念，下列说法中正确的是：A、质点振动的方向总是垂直于波传播的方向B、简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动位移的大小相等C、任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长D、相隔一个周期的两时刻，波形相同出题目的：进一步准确理解机械波的特点解析：质点振动的方向可与波的传播方向垂直（横波），也可与波的传播方向共线（纵波），故A错．因为“相距一个波长的两质点振动位移大小相等、方向相同；相距半个波长的两质点振动位移大小相等、方向相反”，因此B正确．波每经过一个周期要向前传播一个波长，但介质中各质点并不随波迁移，只是在各自的平衡位置附近振动，C错．在波的传播过程中，介质中各质点做周期性的简谐振动，因此相隔一个周期的两时刻，波形相同，∴D正确．波动问题中既有联系又有区别的知识点较多，其中最多的是振动，因此，搞清振动和波动的关系，就抓住了问题的关键。
10_1_2机械波的几个概念 平面简谐波的波函数
10.2 平面简谐波的波函数
第十章 机械波
2 , 2x y A cos( t ) T
Tu
x y A cos t - u
① ②
t x y A cos 2 - T
2) 当t 一定时，波函数表示该时刻波线上各 点相对其平衡位置的位移，即此刻的波形.
x1 t x1 1 (t - ) 2 π ( - ) u T x2 t x2 2 (t - ) 2 π ( - ) u T
波程差：
x21 x2 - x1
并可以出该点与点 O 振动的相位差.
x x - -2 π u λ
10.2 平面简谐波的波函数
第十章 机械波
波线上各点的简谐运动图
10.2 平面简谐波的波函数
第十章 机械波
x t x y A cos[ (t - ) ] A cos[ 2 π( - ) ] u T
x2 - x1 u 250 cm s -1 t2 - t1
周期为相位传播一个波长所需的时间
-1 -1 π [(2.50s )t1 - (0.01cm-1 ) x1 ] π [(2.50s )t2 - (0.01cm-1 ) x2 ]
x2 - x1 200 cm T t2 - t1 0.8 s
10.1 机械波的几个概念
一 机械波的形成
第十章 波动学
机械波：机械振动在弹性介质中的传播.
产生条件：1）波源；2）弹性介质.
波源
介质
+
弹性作用
机 械 波
注意
波是运动状态的传播，是能量的 传播。介质的质点并不随波传播.
《大学物理教程》郭振平主编第十章 机械振动和机械波
第十章 机械振动和机械波一、基本知识点机械振动：物体在平衡位置附近的往复运动叫做。
胡克定律: 弹簧弹性力F 的大小与位移x 的大小成正比，而且F 的方向与位移方向相反，即F kx =-式中，k 为弹簧的劲度系数。
具有这种性质的力称为线性回复力。
简谐振动的运动学方程:cos()x A t ωϕ=+式中A 为振幅，表示振动物体离开平衡位置的最大位移的绝对值；()t ωϕ+是决定简谐振动状态的物理量，称为在t 时刻振动的相位，单位是弧度()rad ；ϕ为初相位，是0t =时刻的相位；ω=角频率。
简谐振动的动力学方程:2220d x x dtω+=简谐振动的频率：振动物体在单位时间内完整振动的次数，单位是赫兹()Hz 。
简谐振动的周期：振动物体完成一次完整振动所经历的时间，单位是秒()s 。
关系：周期T 是频率ν的倒数；ω=2πν=2π/T简谐振动物体的速度:sin()cos()2dx A t A t dt πυωωϕωωϕ==-+=++ 简谐振动物体的加速度:22222cos()cos()d xa A t x A t dtωωϕωωωϕπ==-+=-=++振幅：A = 初相位：arctanx υϕω-= 式中，0x 为t=0时刻的初始位移，0υ为t=0s 时刻的初始速度。
旋转矢量法: 用一个旋转矢量末端在一条轴线上的投影点的运动来表示简谐振动的方法。
以简谐振动的平衡位置O 作为x 轴的坐标原点，自O 点出发作一矢量A（其长度等于简谐振动振幅A ）。
设0t = 时刻，矢量A 与x 轴所成的角等于初相位ϕ。
若矢量A以角速度ω（其大小等于简谐振动角频率ω）匀速绕O 点逆时针旋转，则在任一时刻矢量A末端在x 轴上的投影点P 相对原点的位移为cos()x A t ωϕ=+，显然，P 在x 轴上做简谐振动。
如图10-1所示。
cos()x A t ωϕ=+图10-1 简谐振动的旋转矢量法弹簧振子的弹性势能：222211cos ()22p E kx mA t ωωϕ==+弹簧振子的动能：222211sin ()22k E m mA t υωωϕ==+ 系统的总机械能：2212p k E E E mA ω=+=表明总机械能总量守恒。
《高中物理机械波》课件
机械波的传播速度由介质本身的性质 决定，与波源的振动速度无关。在均 匀介质中，波速是恒定的。
波动能量的损耗
能量损耗的原因
机械波在传播过程中，由于介质 内部摩擦、散射等原因，能量会 逐渐损耗。
能量损耗的表现
随着传播距离的增加，波的振幅 减小，即能量密度减小，最终导 致波消逝。
波动能量的反射和折射
波浪能利用
波浪能是一种巨大的可再 生能源，通过技术手段将 波浪能转化为电能或其他 形式的能源。
05
机械波的实验研究
波动实验的设计与操作
实验目的：通过实验观察机械波的传播现象， 验证波动的基本原理。
01
实验步骤
03
02
实验设备：包括振动源、波导管、示波器等 。
04
1. 将波导管固定在振动源上，确保波导管 稳定。
机械波的应用
声波的应用
01
02
03
声呐探测
利用声波在水中传播的特 性，声呐被广泛应用于水 下探测、定位和导航。
医学超声成像
通过高频声波显示人体内 部结构，超声成像技术在 医学诊断中具有重要应用 。
声音通信
电话、广播和语音识别等 通信方式依赖于声波传递 信息。
地震波的探测
地震监测
地震波的探测用于监测地壳运动和预 测地震，有助于减轻地震灾害的影响 。
2. 开启振动源，观察波导管中波的传播。
05
06
3. 使用示波器记录波的传播过程和波形。
数据分析和处理
数据记录
详细记录实验过程中观察到的波 形变化、波动频率、幅度等信息
。
数据处理
利用示波器获取的波形数据，计算 波速、波长等参数，分析波动特性 。
第十章-机械波
2
1.0cos[( x)]m
(2)
2
y 1.0sin(x)m
15
按 照 式 (2) 可 画 出 t=1.0s 时 的波形图
y/m
1.0
(3) 将x=0.5m代入式(1), 得该处
O
质点的振动规律为
y 1.0 cos[2 ( t 0.5) ]
2.0 2.0 2
y/m
1.0 cos[t ]m
向上点C、D的简谐运动方程;④分别求出BC和CD两点
间的相位差。
u
8m
5m
9m
C
BA
解: 由点A的简谐运动方程可知
Dx
频率: f 4 2(s1) 2 2
波长: u 20 10(m)
17
f2
1) 以A为原点的波动方程为
yA
3 102
cos[4
(t
x )] u
3102 cos[4 (t x )]
解: 1) 按所给条件, 取波函数为
y Acos[2 ( t x ) ] T
式中为坐标原点振动的初相
2
14
代入所给数据, 得波动方程
y
1.0 c os2
t 2.0
x 2.0
2
m
(1)
2) 将t=1.0s代入式(1), 得此时刻各质点的位移分别为
y
1.0
cos2
1.0 2.0
x 2.0
I I e2x 0
强度比振幅衰减快。 28
§4. 惠更斯原理
一、惠更斯原理
介质中波动传播到的各点, 都可视为发射子波的波源, 在 其后任一时刻, 这些子波的包络就是新的波前。
意义：只要已知某时刻的波面和波速，可确定下时刻
高中物理第一册第十章机械波
高中物理第一册第十章机械波引言机械波是指通过介质传播的能量和动量的一种形式。
本章将介绍机械波的概念、特性以及传播规律。
一、机械波的概念和分类1.1 机械波的定义机械波是指通过介质中的颤动和振动传播的能量和信息。
1.2 机械波的分类根据传播方向和介质的类型，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一致的波动，如声波；横波是指波动方向和能量传播方向垂直的波动，如水波。
二、机械波的特性2.1 机械波的传播特点1.机械波在介质中的传播是以波动的形式进行的，这种波动是能量和动量的传递。
2.机械波在传播过程中不会带走介质本身，只是振动能量在介质中的传播。
3.机械波传播的速度与介质的性质有关，常用波速表示。
2.2 机械波的特性1.波长：机械波的波长是指相邻两个相位相同的点之间的距离。
2.周期：机械波的周期是指波动形态在空间中重复出现的时间间隔。
3.频率：机械波的频率是指单位时间内波动形态通过某一点的次数。
4.波速：机械波的波速是指波动形态的传播速度。
5.波幅：机械波的波幅是指波动形态振幅的大小。
三、机械波的传播规律3.1 起伏面和峰值线机械波在传播过程中会形成起伏面和峰值线。
起伏面是指波动形态中处于最高点和最低点的面；峰值线是指波动形态中处于最高点和最低点的线。
3.2 波动过程中的能量传递机械波在传播过程中能量的传递是通过介质中的颤动和振动实现的。
3.3 机械波的反射、折射和干涉机械波在遇到边界时会发生反射和折射现象。
反射是指波动形态在遇到边界后返回的现象；折射是指波动形态在遇到介质边界时改变传播方向的现象。
机械波还会发生干涉现象，干涉是指两个或多个波动形态在空间中相遇时叠加的现象。
3.4 声波的传播规律声波是一种由介质中的分子振动引起的机械波，它遵循机械波的传播规律。
根据声波传播介质的不同，声波又可分为气体声波、液体声波和固体声波。
四、实例分析：声音在不同介质中的传播以声音在不同介质中的传播为例，阐述机械波的传播规律。
大学物理课件+机械波
利用声波传递信息是声音的重要应用之一。通过电话、广播和电视 等设备，人们可以远距离地传递声音信息。
声音检测
声波还可以用于检测物体的存在和性质。例如，通过超声波检测人 体内部器官的情况，通过雷达检测飞行物的位置和速度等。
声音娱乐
声音也是人们娱乐的重要来源之一。音乐、电影、戏剧等艺术形式都 离不开声音的运用。
大学物理课件 机械波
汇报人： 202X-12-21
contents
目录
• 机械波的基本概念 • 机械波的波动方程 • 机械波的能量与动量 • 机械波的干涉与衍射 • 机械波在介质中的传播 • 机械波在声学中的应用
01
机械波的基本概念
机械波的定义与分类
机械波定义
机械波是介质中的质点在平衡位置附近做周期性振动，并在介质中传播的过程 。
05
机械波在介质中的传播
介质对机械波传播的影响
介质特性
介质的密度、弹性、粘性等特性对机械波的传播 速度和波形有重要影响。
波速变化
不同介质中，机械波的传播速度不同，与介质的 密度和弹性有关。
波形变化
介质的粘性和不均匀性可能导致波形发生畸变。
机械波在介质中的衰减
能量衰减
机械波在传播过程中，能量会逐渐衰减，与介质的吸收和散射有 关。
02
03
分离变量法
通过分离变量，将波动方 程转化为多个常微分方程 ，逐个求解。
行波法
将波动方程转化为行波方 程，通过求解行波方程得 到波动解。
数值解法
利用数值计算方法，如有 限差分法、有限元法等， 求解波动方程。
波动方程的应用
01
02
03
04
波速计算
利用波动方程计算波在介质中 的传播速度。
大学物理机械波课件
单位时间内通过垂直于传播方向上单位面积的能量，反映机械波传播过程中能量的 流动情况。
衰减原因及影响因素分析
衰减原因
机械波在传播过程中，由于介质阻尼、 内摩擦等因素导致能量逐渐转化为热 能或其他形式的能量而耗散。
影响因素
介质性质（如密度、弹性模量等）、 波的传播速度、波长以及环境温度等 都会对机械波的衰减产生影响。
表面波和体波区别
1 2
传播范围 表面波沿物体表面传播，能量集中在物体表面附 近；体波在物体内部传播，能量分布在物体内部。
传播速度 表面波的传播速度通常小于体波的传播速度。
3
影响因素
表面波的传播特性受物体表面形状、粗糙度等因 素的影响较大；体波的传播特性受物体内部结构 和成分等因素的影响较大。
色散现象和群速度概念
声子与格波关系
声子是格波的量子化形式，描述晶体中原子或分子的集体振动行为。 声子与格波之间存在对应关系。
声子概念及其在固体物理中应用
声子概念
声子是描述晶体中原子或分子集体振动行为的量子化粒子，类似 于光子在电磁场中的角色。
声子与热传导
在固体物理中，声子对热传导起到重要作用。晶体的热传导性能与 声子的传播和散射行为密切相关。
机械波分类
根据质点振动方向与波传播方向的 关系，机械波可分为横波和纵波。
波动现象与振动关系
波动现象
波动是振动在介质中的传播过程，表 现为质点在平衡位置附近的往复运动。
振动与波动关系
振动是波动的起因，波动是振动的传播。 无振动则无波动，有波动则必有振动。
传播介质与波速关系
传播介质
机械波需要在介质中传播，介质可以是固体、液体或气体。
干涉、衍射和叠加原理
大学物理--机械波课件
二、纵波和横波 横波——振动方向与传播方向垂直，如电磁波 纵波——振动方向与传播方向相同，如声波。 t 0
tT/4
tT/2
t3T/4
t T
t5T/4
横波在介质中传播时，介质中产生切变，只能在固体 中传播。
在x处取一体积元dV 质量为dmdV
质点的振动速度 v y tA si[ n (tu x)0]
体积元内媒质质点动能为
dEk
1 2
v2dm1 2A 22si2[n (tu x)0]dV
体积元内媒质质点的弹性势能为
dp E 1 2A 22si2[n (tu x)0]dV
体积元内媒质质点的总能量为：
dEdEk dEpA22si2n [(tu x)0]dV
传到的波面。
各向同性均匀介质中，波线恒与波面垂直. 沿波线方向各质点的振动相位依次落后。
平面波 球面波
波线
波线
波面
波面
波线
波线
波
面
波面
四、简谐波 波源以及介质中各质点的振动都是谐振动。 任何复杂的波都可以看成若干个简谐波叠加而成。
*五、物体的弹性形变
弹性形变：物体在一定限度的外力作用下形状和 体积发生改变，当外力撤去后，物体的形状和体 积能完全恢复原状的形变。
说明 1）在波动的传播过程中，任意时刻的动能和势能 不仅大小相等而且相位相同，同时达到最大，同 时等于零。
2）在波传动过程中，任意体积元的能量不守恒。
dE A 22si2[n (tu x)0]dV
能量密度 单位体积介质中所具有的波的能量。
w dE dV
练习册-10-第十章
第十章 波动10-1 平面简谐波【学习指导】一、机械波——机械振动在弹性媒质中的传播称为机械波。
1．机械波产生的条件：波源和弹性媒质。
2．波面、波前、波线波动是振动状态——位相的传播，媒质中各振动质点并不随波迁移。
波面：振动位相相同的点联接起来所形成的曲线或曲面。
波前：波的传播过程中最前面的一个波面。
波线：波的传播方向。
3．机械波的分类（1）按媒质中质点的振动方向与波的传播方向的关系划分横波——媒质质点的振动方向与波的传播方向垂直，只能在固体中传播；纵波——媒质质点的振动方向与波的传播方向平行，能在固体、液体和气体中传播。
（2）按波阵面的形状划分球面波、平面波： 点波源在各向同性媒质中传播形成球面波，若点波源处于无穷远处，则形成平面波。
4．描述波的物理量（1）描述媒质质点振动的物理量振幅A 、圆频率ω、初相ϕ。
（2）描述位相传播的物理量波长λ——描述波的空间周期性，即在波的传播方向（波线）上，相邻的振动状态相同的（位相差为2π）两质点间的距离。
周期和频率ν、T ——描述波的时间周期性。
周期T ：波传播一个波长或一个完整波通过波线上某点所需要的时间。
频率：是单位时间内，通过媒质某一确定点的完整波的数目。
T1=ν （3）波速——单位时间内振动状态（位相）传播的距离。
λνλ==TuT ，ν——由波源决定，与媒质的性质无关；u ——由媒质的性质决定；λ——由波源和媒质共同决定。
5．波程差和位相差的关系波函数——能描述不同位置处，各媒质质点的振动状态。
（1）沿x 轴正方向传播时，平面简谐波函数为：cos()y A t kx ωϕ=-+ （2）沿x 轴负方向传播时，平面简谐波函数为：cos()y A t kx ωϕ=++ 2．波函数的物理意义),(t x f y =x ——各媒质质点的平衡位置的x 轴坐标、y ——各振动质点离开平衡位置的位移。
（1）t 一定时，)(x f y =——波形图：横波表示各振动质点离开平衡位置的位移情况。
第十章 机械波
第十章机械波概述本章在机械振动的基础上讲述波的基本知识．有关波的共性的知识，如波的描述（波长、频率、波速）、波的传播规律、波的图象、波的反射和折射、波的干涉、衍射等等，也是以后学习电磁波、光波的基础．根据新大纲的要求，波动部分比现行教材有所加强，表现为内容有所扩展，讲法有所改变，希望在有限的学时内，学生能更有效地学得知识．如介绍了平面波和球面波，增加了两节必学内容“驻波”、“波的反射和折射”和一节选学内容“多普勒效应”．这些知识在现代生活中有广泛的应用，多数国外教材都将它们列为必学内容．我们这样安排，是提供给教师一个选择的余地，尽量让学生对波的认识更丰满、更深入些．波动是高中物理的一个难点．主要是因为，它需要学生想象多个质点同时又不同步的运动，从整体上看，形成波在空间的传播．这对学生的理解力和空间想象力有较高的要求．课本中尽量用形象的比喻、图示和分析来帮助学生理解，并抓住主干，以便切实让学生理解最主要、最基本的知识，和通过学习知识提高能力．单元划分本章可分为三个单元：第一单元第一节至第三节．讲波的产生、传播和描述．第二单元第四节至第七节．讲波的特有现象：反射、折射、干涉和衍射．第三单元第八节．介绍多普勒效应．第四单元第九节．介绍次声、超声及其应用．（一）波的形成和传播教学要求：1．知道直线上机械波的形成过程．2．知道什么是横波，知道波峰和波谷；知道什么是纵波，知道疏部和密部．3．知道“机械振动在介质中的传播，形成机械波”．知道波在传播运动形成的同时也传递了能量．说明：1．波是一种重要而普遍的运动形式，也是高中物理的一个难点．课本先从大量生活实例引入，从单个波即脉冲开始讲解波的产生和传播．通过比喻、模拟和图片，使学生比较形象地、步步深入地认识波是如何形成的．学生对波的认识和理解需要有一个过程．这个过程，也是提高学生的空间想象能力和思维能力的过程．教学中不可急于求成，注意多举学生常见的和易于理解的例子，并通过比喻、模拟等帮助学生逐步体会和理解．有条件的还可以播放录像或模拟动画，以帮助学生真正理解．2．波在传递运动形式的同时，也传递能量和信息．这一重要结论，要让学生通过学习明确起来．（二）材图象教学要求：1．理解波的图象的意义．知道波的图象的横、纵坐标各表示什么物理量，知道什么是简谐波．2．能在简谐波的图象中指出波长和质点振动的振幅．3．已知某一时刻某简谐波的图象和波的传播方向，能画出下一时刻的波的图象，并能指出图象中各个质点在该时刻的振动方向．说明：1．波的图象是波的一种数学表示。
人教版高三物理一轮复习基础梳理第十章课时2机械波波动图象
课时2 机械波 波动图象一、机械波(1)有发生机械振动的波源。
(2)有传播介质,如空气、水等。
(1)传播振动形式、传递能量、传递信息。
(2)质点不随波迁移。
机械波::⎧⎪⎨⎪⎩横波振动方向与传播方向垂直。
纵波振动方向与传播方向在同一直线上。
二、描述机械波的物理量λ:在波动中振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离。
用“λ”表示。
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=T λ=λf,机械波的速度大小由介质决定,与机械波的频率无关。
三、机械波的图象1.图象:在平面直角坐标系中,用横坐标表示介质中各质点的平衡位置,用纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移,连接各位移矢量的末端,得出的曲线即为波的图象,简谐波的图象是正弦(或余弦)曲线。
2.物理意义:某一时刻介质中各质点相对平衡位置的位移。
四、波的衍射和干涉1.波的衍射定义:波可以绕过障碍物继续传播的现象。
2.发生明显衍射的条件:只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多,或者小于波长时,才会发生明显的衍射现象。
3.波的叠加原理:几列波相遇时能保持各自的运动状态,继续传播,在它们重叠的区域里,介质的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。
(1)定义:频率相同的两列波叠加时,某些区域的振动加强、某些区域的振动减弱,这种现象叫波的干涉。
(2)条件:两列波的频率相同,相位差恒定,振动方向在同一直线上。
5.干涉和衍射是波特有的现象,波同时还可以发生反射、折射。
五、多普勒效应由于波源与观察者互相靠近或者互相远离时,接收到的波的频率与波源频率不相等的现象。
考点一机械波的形成与传播1.介质依存性:机械波离不开介质。
2.能量信息性:机械波传播的是振动的形式、能量和信息。
3.传播不移性:在传播方向上,各质点只在各自平衡位置附近振动,并不随波迁移。
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2．机械波的特点： (1)沿波的传播方向，介质中各质点由 波源开始由近及远的依次开始振动，靠 近波源的质点超前于远离波源的质点； (2)振动各质点只在各自的平衡位置附 近做往复运动，而质点本身并不随波的 传播而迁移。 (3)实质：机械波通过向外传播机械振 动的形式向外传递能量和信息。
二、横波和纵波 ⑴横波：质点振动方向与波的传播方向 垂直的波. 凸起部分最高处叫波峰， 凹下部分的最低处叫波谷。 ⑵纵波：质点振动方向与波的传播方向 在同一直线上的波 疏部：质点分布最疏的部分 密部：质点分布最密的地方
【例4】下列说法不正确的有[ ] 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．一切波的传播均需要介质
小结
⑴机械波: 机械振动在介质中的传播形成机械波
⑵分类：横波和纵波
⑶条件：波源和介质
⑷特点:
第十章 机械波
第一节 波的形成和传播
问题１：声波、水波、绳波分别靠什么来 传播？ 问题２：振动质点随波传播吗？ 问题３：波传播的是什么？ 问题４：原来静止的质点随波的传播而运 动起来,说明其能量怎样变化?从何而来? 问题５：人们能够通过语言交流，传递了 信息，靠什么？
介质可以看成是由大量的质点构 成的，两相邻的质点之间都有相互 的作用力，介质上的某一质点在波 源的作用下发生振动时，就会带动 与它相邻的质点振动，这些质点的 振动又会带动各自周围的质点发生 振动，这样振动就在介质中由近及 远的传播形成机械波。
【例1】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较慢 D．波源停止振动时，介质中的 波立即停止传播
【例3】区分横波和纵波是根据 （ ） 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 C．质点振动的方向和波传播的方 向 D．质点振动的快质中传播形成机械波
(2)条件：机械振动和介质
例1:日常生活中,发现皮球掉入池 塘中,能否通过往池塘丢入石块,
借助石块激起的水波将球冲到岸
边吗?
例2、关于波下列说法正确的是： Ａ.质点振动方向总是垂直于波传播的 方向 Ｂ.波在传播的过程中，沿波的传播方 向上的介质质点依次做受迫振动 Ｃ.物体做机械振动，一定产生机械波 Ｄ.如果振源停止振动，在介质中传播 的振动也立即停止。