第二章机械波
(完整版)高中物理选修3-4知识点清单(非常详细)
(完整版)高中物理必修3-4知识点清单(非常详细)第一章 机械振动 第二章 机械波一、简谐运动1．概念：质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象(x －t 图象)是一条正弦曲线的振动．2．平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置． 3．回复力(1)定义：使物体返回到平衡位置的力． (2)方向：时刻指向平衡位置．(3)来源：振动物体所受的沿振动方向的合力． 4．简谐运动的表达式(1)动力学表达式：F ＝－kx ，其中“－”表示回复力与位移的方向相反．(2)运动学表达式：x ＝A sin (ωt ＋φ)，其中A 代表振幅，ω＝2πf 表示简谐运动的快慢，(ωt ＋φ)代表简谐运动的相位，φ叫做初相．5 定义 意义振幅 振动质点离开平衡位置的最大距离描述振动的强弱和能量周期振动物体完成一次全振动所需时间描述振动的快慢，两者互为倒数：T ＝1f频率振动物体单位时间内完成全振动的次数相位 ωt ＋φ描述质点在各个时刻所处的不同状态二、单摆1．定义：在细线的一端拴一个小球，另一端固定在悬点上，如果细线的伸缩和质量都不计，球的直径比线的长度短得多，这样的装置叫做单摆．2．视为简谐运动的条件：θ＜5°.3．回复力：F ＝G 2＝G sin θ＝mg lx . 4．周期公式：T ＝2πl g. 5．单摆的等时性：单摆的振动周期取决于摆长l 和重力加速度g ，与振幅和振子(小球)质量都没有关系．三、受迫振动及共振 1．受迫振动：系统在驱动力作用下的振动．做受迫振动的物体，它的周期(或频率)等于驱动力周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率)无关．2．共振：做受迫振动的物体，它的固有频率与驱动力的频率越接近，其振幅就越大，当二者相等时，振幅达到最大，这就是共振现象．共振曲线如图所示．考点一 简谐运动的五个特征 1．动力学特征 F ＝－kx ，“－”表示回复力的方向与位移方向相反，k 是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数．2．运动学特征简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比而方向相反，为变加速运动，远离平衡位置时x 、F 、a 、E p 均增大，v 、E k 均减小，靠近平衡位置时则相反．3．运动的周期性特征相隔T 或nT 的两个时刻振子处于同一位置且振动状态相同． 4．对称性特征(1)相隔T 2或2n ＋12T (n 为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反．(2)如图所示，振子经过关于平衡位置O 对称的两点P 、P ′(OP ＝OP ′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等．(3)振子由P 到O 所用时间等于由O 到P ′所用时间，即t PO ＝t OP ′.(4)振子往复过程中通过同一段路程(如OP 段)所用时间相等，即t OP ＝t PO . 5．能量特征振动的能量包括动能E k 和势能E p ，简谐运动过程中，系统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒．6.(1)由于简谐运动具有周期性、往复性、对称性，因此涉及简谐运动时，往往出现多解．分析此类问题时，特别应注意，物体在某一位置时，位移是确定的，而速度不确定，时间也存在周期性关系．(2)相隔(2n ＋1)T2的两个时刻振子的位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度等大反向．考点二 简谐运动的图象的应用某质点的振动图象如图所示，通过图象可以确定以下各量： 1．确定振动物体在任意时刻的位移． 2．确定振动的振幅．3．确定振动的周期和频率．振动图象上一个完整的正弦(余弦)图形在时间轴上拉开的“长度”表示周期．4．确定质点在各时刻的振动方向．5．比较各时刻质点加速度的大小和方向．6.(1)简谐运动的图象不是振动质点的轨迹，它表示的是振动物体的位移随时间变化的规律；(2)因回复力总是指向平衡位置，故回复力和加速度在图象上总是指向t 轴；(3)速度方向可以通过下一个时刻位移的变化来判定，下一个时刻位移如果增加，振动质点的速度方向就远离t 轴，下一个时刻的位移如果减小，振动质点的速度方向就指向t 轴．考点三 受迫振动和共振自由振动 受迫振动 共振受力情况仅受回 复力 受驱动 力作用 受驱动力作用振动周期 或频率 由系统本身性质决定，即固有周期T 0或固有频率f 0由驱动力的周期或频率决定，即T ＝T 驱或f ＝f 驱 T 驱＝T 0或f 驱＝f 0振动能量 振动物体的机械能不变 由产生驱动力的物体提供振动物体获得的能量最大常见例子弹簧振子或单摆(θ≤5°) 机械工作时底座发生的振动共振筛、声音的共鸣等(1)共振曲线：如图所示，横坐标为驱动力频率f ，纵坐标为振幅A .它直观地反映了驱动力频率对某振动系统受迫振动振幅的影响，由图可知，f 与f 0越接近，振幅A 越大；当f ＝f 0时，振幅A 最大．(2)受迫振动中系统能量的转化：受迫振动系统机械能不守恒，系统与外界时刻进行能量交换．3.(1)无论发生共振与否，受迫振动的频率都等于驱动力的频率，但只有发生共振现象时振幅才能达到最大.(2)受迫振动系统中的能量转化不再只有系统内部动能和势能的转化，还有驱动力对系统做正功补偿系统因克服阻力而损失的机械能．三、实验：用单摆测定重力加速度1．实验原理由单摆的周期公式T ＝2πl g ，可得出g ＝4π2T2l ，测出单摆的摆长l 和振动周期T ，就可求出当地的重力加速度g .2．实验器材单摆、游标卡尺、毫米刻度尺、停表． 3．实验步骤(1)做单摆：取约1 m 长的细丝线穿过带中心孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，让摆球自然下垂，如图所示．(2)测摆长：用毫米刻度尺量出摆线长L (精确到毫米)，用游标卡尺测出小球直径D ，则单摆的摆长l ＝L ＋D2.(3)测周期：将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于5°)，然后释放小球，记下单摆摆动30～50次的总时间，算出平均每摆动一次的时间，即为单摆的振动周期．(4)改变摆长，重做几次实验． 4．数据处理(1)公式法：g ＝4π2lT2.(2)图象法：画l －T 2图象．g ＝4π2k ，k ＝l T 2＝ΔlΔT2.5．注意事项(1)悬线顶端不能晃动，需用夹子夹住，保证悬点固定． (2)单摆必须在同一平面内振动，且摆角小于10°.(3)选择在摆球摆到平衡位置处时开始计时，并数准全振动的次数．(4)小球自然下垂时，用毫米刻度尺量出悬线长L ，用游标卡尺测量小球的直径，然后算出摆球的半径r ，则摆长l ＝L ＋r .(5)选用一米左右的细线．四、机械波 1．形成条件(1)有发生机械振动的波源． (2)有传播介质，如空气、水等． 2．传播特点(1)传播振动形式、传递能量、传递信息． (2)质点不随波迁移． 3．分类机械波⎩⎪⎨⎪⎧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.五、描述机械波的物理量1．波长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 ＝λT＝λf机械波的速度大小由介质决定，与机械波的频率无关． 六、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．4．波的干涉(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．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 波动图象与波速公式的应用1．波的图象反映了在某时刻介质中的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．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．2．波速与波长、周期、频率的关系为：v ＝λT＝λf . 3.波的传播方向与质点的振动方向的互判方法图象律表示同一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移考点三 波的干涉、衍射、多普勒效应 1．波的干涉中振动加强点和减弱点的判断某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差Δr . (1)当两波源振动步调一致时若Δr ＝n λ(n ＝0,1,2，…)，则振动加强； 若Δr ＝(2n ＋1)λ2(n ＝0,1,2，…)，则振动减弱．(2)当两波源振动步调相反时若Δr ＝(2n ＋1)λ2(n ＝0,1,2，…)，则振动加强；若Δr ＝n λ(n ＝0,1,2，…)，则振动减弱． 2．波的衍射现象是指波能绕过障碍物继续传播的现象，产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长．3．多普勒效应的成因分析 (1)接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数．当波以速度v 通过观察者时，时间t 内通过的完全波的个数为N ＝vtλ，因而单位时间内通过观察者的完全波的个数，即接收频率．(2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率变大，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率变小．第三章 电磁波一、电磁波的产生1．麦克斯韦电磁场理论变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场． 2．电磁场变化的电场和变化的磁场总是相互联系成为一个完整的整体，这就是电磁场． 3．电磁波电磁场(电磁能量)由近及远地向周围传播形成电磁波． (1)电磁波是横波，在空间传播不需要介质．(2)真空中电磁波的速度为3.0×108m/s.(3)电磁波能产生干涉、衍射、反射和折射等现象． 二、电磁波的发射与接收 1．电磁波的发射(1)发射条件：足够高的频率和开放电路． (2)调制分类：调幅和调频． 2．电磁波的接收(1)调谐：使接收电路产生电谐振的过程．(2)解调：使声音或图像信号从高频电流中还原出来的过程．第四章 光的折射 全反射一、光的折射与折射率 1．折射定律(1)内容：如图所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比．(2)表达式：sin θ1sin θ2＝n .(3)在光的折射现象中，光路是可逆的． 2．折射率(1)折射率是一个反映介质的光学特性的物理量．(2)定义式：n ＝sin θ1sin θ2.(3)计算公式：n ＝c v，因为v <c ，所以任何介质的折射率都大于1.(4)当光从真空(或空气)射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空(或空气)时，入射角小于折射角．二、全反射1．条件：(1)光从光密介质射入光疏介质． (2)入射角≥临界角．2．临界角：折射角等于90°时的入射角，用C 表示，sin C ＝1n.三、光的色散、棱镜 1．光的色散 (1)色散现象白光通过三棱镜会形成由红到紫七种色光组成的彩色光谱，如图．(2)成因由于n 红＜n 紫，所以以相同的入射角射到棱镜界面时，红光和紫光的折射角不同，就是说紫光偏折得更明显些，当它们射到另一个界面时，紫光的偏折角最大，红光偏折角最小．三、 全反射现象1．在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路均是可逆的．2．当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折射．当折射角等于90°时，实际上就已经没有折射光了．3．全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反射．4.分析全反射问题的基本思路(1)画出恰好发生全反射的临界光线，作好光路图． (2)应用几何知识分析边、角关系，找出临界角． (3)判断发生全反射的范围． 考点三 光路的计算与判断1．光线射到介质的界面上时，要注意对产生的现象进行分析：(1)若光线从光疏介质射入光密介质，不会发生全反射，而同时发生反射和折射现象，不同色光偏折不同．(2)若光线从光密介质射向光疏介质，是否发生全反射，要根据计算判断，要注意不同色光临界角不同．2．作图时要找出具有代表性的光线，如符合边界条件或全反射临界条件的光线． 3．解答时注意利用光路可逆性、对称性和几何知识． 4．各种色光的比较颜色 红橙黄绿青蓝紫 频率ν 低―→高 同一介质中的折射率 小―→大 同一介质中速度 大―→小波长 大―→小 临界角 大―→小 通过棱镜的偏折角 小―→大四、实验：测定玻璃的折射率 1．实验原理用插针法找出与入射光线AO 对应的出射光线O ′B ，确定出O ′点，画出折射光线OO ′，然后测量出角θ1和θ2，代入公式n ＝sin θ1sin θ2计算玻璃的折射率．2．实验过程(1)铺白纸、画线． ①如图所示，将白纸用图钉按在平木板上，先在白纸上画出一条直线aa ′作为界面，过aa ′上的一点O 画出界面的法线MN ，并画一条线段AO 作为入射光线．②把玻璃砖平放在白纸上，使它的长边跟aa ′对齐，画出玻璃砖的另一条长边bb ′.(2)插针与测量．①在线段AO 上竖直地插上两枚大头针P 1、P 2，透过玻璃砖观察大头针P 1、P 2的像，调整视线的方向，直到P 1的像被P 2挡住，再在观察的这一侧依次插两枚大头针P 3、P 4，使P 3挡住P 1、P 2的像，P 4挡住P 1、P 2的像及P 3，记下P 3、P 4的位置．②移去玻璃砖，连接P 3、P 4并延长交bb ′于O ′，连接OO ′即为折射光线，入射角θ1＝∠AOM ，折射角θ2＝∠O ′ON .③用量角器测出入射角和折射角，查出它们的正弦值，将数据填入表格中． ④改变入射角θ1，重复实验步骤，列表记录相关测量数据． 3．数据处理(1)计算法：用量角器测量入射角θ1和折射角θ2，并查出其正弦值sin θ1和sin θ2.算出不同入射角时的sin θ1sin θ2，并取平均值．(2)作sin θ1－sin θ2图象：改变不同的入射角θ1，测出不同的折射角θ2，作sin θ1－sin θ2图象，由n ＝sin θ1sin θ2可知图象应为直线，如图所示，其斜率为折射率．(3)“单位圆”法确定sin θ1、sin θ2，计算折射率n ：以入射点O 为圆心，以一定的长度R 为半径画圆，交入射光线OA 于E 点，交折射光线OO ′于E ′点，过E 作NN ′的垂线EH ，过E ′作NN ′的垂线E ′H ′.如图所示，sin θ1＝EH OE ，sin θ2＝E ′H ′OE ′，OE ＝OE ′＝R ，则n ＝sin θ1sin θ2＝EHE ′H ′.只要用刻度尺量出EH 、E ′H ′的长度就可以求出n .4．注意事项(1)玻璃砖应选用厚度、宽度较大的． (2)大头针要插得竖直，且间隔要大些．(3)入射角不宜过大或过小，一般在15°～75°之间．(4)玻璃砖的折射面要画准，不能用玻璃砖界面代替直尺画界线． (5)实验过程中，玻璃砖和白纸的相对位置不能改变.第五章 光的干涉 衍射 偏振一、光的干涉1．定义：在两列光波的叠加区域，某些区域的光被加强，出现亮纹，某些区域的光被减弱，出现暗纹，且加强和减弱互相间隔的现象叫做光的干涉现象．2．条件：两列光的频率相等，且具有恒定的相位差，才能产生稳定的干涉现象． 3．双缝干涉：由同一光源发出的光经双缝后形成两束振动情况总是频率相等的相干光波，屏上某点到双缝的路程差是波长的整数倍处出现亮条纹；路程差是半波长的奇数倍处出现暗条纹．相邻的明条纹(或暗条纹)之间距离Δx 与波长λ、双缝间距d 及屏到双缝距离l 的关系为Δx ＝l dλ.4．薄膜干涉：利用薄膜(如肥皂液薄膜)前后表面反射的光相遇而形成的．图样中同一条亮(或暗)条纹上所对应薄膜厚度相同．二、光的衍射 1．光的衍射现象光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向而照射到阴影区域的现象叫做光的衍射． 2．光发生明显衍射现象的条件当孔或障碍物的尺寸比光波波长小，或者跟光波波长相差不多时，光才能发生明显的衍射现象．3．衍射图样(1)单缝衍射：中央为亮条纹，向两侧有明暗相间的条纹，但间距和亮度不同．白光衍射时，中央仍为白光，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光．(2)圆孔衍射：明暗相间的不等距圆环．(3)泊松亮斑：光照射到一个半径很小的圆板后，在圆板的阴影中心出现的亮斑，这是光能发生衍射的有力证据之一．三、光的偏振1．偏振光：在跟光传播方向垂直的平面内，光在某一方向振动较强而在另一些方向振动较弱的光即为偏振光．光的偏振现象证明光是横波(填“横波”或“纵波”)．2．自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光，包括在垂直于传播方向上沿各个方向振动的光，而且沿各个方向振动的光波的强度都相同，这种光叫做自然光．3．偏振光的产生 自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫做起偏器．第二个偏振片的作用是检验光是否是偏振光，叫做检偏器．考点一 光的干涉 1．双缝干涉(1)光能够发生干涉的条件：两光的频率相同，振动步调相同． (2)双缝干涉形成的条纹是等间距的，两相邻亮条纹或相邻暗条纹间距离与波长成正比，即Δx ＝l dλ.(3)用白光照射双缝时，形成的干涉条纹的特点：中央为白条纹，两侧为彩色条纹． 2．薄膜干涉(1)如图所示，竖直的肥皂薄膜，由于重力的作用，形成上薄下厚的楔形．(2)光照射到薄膜上时，在膜的前表面AA ′和后表面BB ′分别反射出来，形成两列频率相同的光波，并且叠加，两列光波同相叠加，出现明纹；反相叠加，出现暗纹．(3)条纹特点：①单色光：明暗相间的水平条纹； ②白光：彩色水平条纹． 3.明暗条纹的判断方法屏上某点到双缝距离之差为Δr ，若Δr ＝k λ(k ＝0,1,2，…)，则为明条纹；若Δr ＝(2k ＋1)λ2(k ＝0,1,2，…)，则为暗条纹． 考点二 光的衍射现象的理解 1两种现象比较项目单缝衍射 双缝干涉不同 点 条纹宽度 条纹宽度不等，中央最宽 条纹宽度相等条纹间距 各相邻条纹间距不等 各相邻条纹等间距 亮度情况中央条纹最亮，两边变暗 条纹清晰，亮度基本相等相同点干涉、衍射都是波特有的现象，属于波的叠加；干涉、衍射都有明暗相间的条纹2.光的干涉和衍射都属于光的叠加，从本质上看，干涉条纹和衍射条纹的形成有相似的原理，都可认为是从单缝通过两列或多列频率相同的光波，在屏上叠加形成的．考点三 光的偏振现象的理解 1．偏振光的产生方式(1)自然光通过起偏器：通过两个共轴的偏振片观察自然光，第一个偏振片的作用是把自然光变成偏振光，叫起偏器．第二个偏振片的作用是检验光是否为偏振光，叫检偏器．(2)自然光射到两种介质的交界面上，如果光入射的方向合适，使反射光和折射光之间的夹角恰好是90°时，反射光和折射光都是偏振光，且偏振方向相互垂直．2．偏振光的理论意义及应用(1)理论意义：光的偏振现象说明了光波是横波. (2)应用：照相机镜头、立体电影、消除车灯眩光等． 考点四 实验：用双缝干涉测量光的波长 1．实验原理单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮(暗)纹间距Δx 与双缝间距d 、双缝到屏的距离l 、单色光的波长λ之间满足λ＝d Δx /l .2．实验步骤 (1)观察干涉条纹①将光源、遮光筒、毛玻璃屏依次安放在光具座上．如图所示．②接好光源，打开开关，使灯丝正常发光．③调节各器件的高度，使光源发出的光能沿轴线到达光屏．④安装双缝和单缝，中心大致位于遮光筒的轴线上，使双缝与单缝的缝平行，二者间距约5 cm ～10 cm ，这时，可观察白光的干涉条纹．⑤在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹． (2)测定单色光的波长①安装测量头，调节至可清晰观察到干涉条纹．②使分划板中心刻线对齐某条亮条纹的中央，记下手轮上的读数a 1，将该条纹记为第1条亮纹；转动手轮，使分划板中心刻线移动至另一亮条纹的中央，记下此时手轮上的读数a 2，将该条纹记为第n 条亮纹．③用刻度尺测量双缝到光屏的距离l (d 是已知的)． ④改变双缝间的距离d ，双缝到屏的距离l ，重复测量． 3．数据处理(1)条纹间距Δx ＝|a 2－a 1n －1|.(2)波长λ＝d lΔx .(3)计算多组数据，求λ的平均值． 4．注意事项(1)安装时，注意调节光源、滤光片、单缝、双缝的中心均在遮光筒的中心轴线上，并使单缝、双缝平行且间距适当．(2)光源灯丝最好为线状灯丝，并与单缝平行且靠近．(3)调节的基本依据是：照在光屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝，测量头与遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰一般原因是单缝与双缝不平行所致，故应正确调节．。
机械波_2
三、 波长 周期(频率)和波速
1、 波 长 沿波的传播方向，两个相邻的、相位差为 2 的振动质点之间的距离，即一个完整波形的长度。
2、周期和频率 (1) 波传播一个波长所需要的时间，称为波的周期， 用T 表示。
(2) 周期的倒数称为频率，用 表示。 1
T
(3) 频率的2 倍叫波的角频率。 2
3、波速 振动状态在介质中的传播速度
u
T
u
Байду номын сангаас
四、波的几何描述 1、波线：沿波传播的方向画一些带箭头的线叫波线。 2、波面：振动相位相同的点构成的曲面称为波面。
又称为波阵面或同相面。 波面有许多个，最前面的那个波面称为波前。
波面 波前
波线 波面
波线
在各向同性均匀介质中，波线与波面垂直。
6-1 机械波的产生、传播和描述 机械波 机械振动在弹性介质中的传播。
一、机械波的形成 产生机械波的条件： 1）波源；2）弹性介质。
波是运动状态的传播，是能量的传播，介质的质点并不 随波传递。
二、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。
Ø 特征：具有交替出现的波峰和波谷。
纵波：质点振动方向与波的传播方向互相平行的波。 Ø 特征：具有交替出现的密部和疏部。
高中物理 第二章 机械波 1 机械波的形成和传播学案 教科版选修34
1 机械波的形成和传播[学习目标] 1.知道机械波的产生条件，理解机械波的形成过程.2.知道横波和纵波的概念.3.知道机械波传播的特点.4.掌握波的传播方向与质点振动方向的关系.一、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)传播的特点①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.②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.4.波源：引起初始振动的装置.二、横波与纵波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.②波谷：凹下去的最低处.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.简谐波不管横波还是纵波，如果传播的振动是简谐运动，这种波叫做简谐波.[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)质点的振动位置不断转换即形成波.( ×)(2)在绳波的形成和传播中，所有质点同时开始运动，同时停止运动.( ×)(3)物体做机械振动，一定产生机械波.( ×)(4)质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这样的波一定是横波.( ×)2.绳波在某时刻的形状如图1所示，若O是波源，则此刻A点受到方向________的作用力；若O′是波源，则此刻A点受到方向________的作用力(均填“向上”或“向下”).图1答案向上向下一、机械波的形成、传播及特点[导学探究] 如图2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.图2(1)红色标记有没有随波迁移？(2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？答案(1)没有.红色标记只在竖直方向上下振动.(2)不会.[知识深化] 波的形成、传播及特点(1)机械波的形成与传播(2)波的特点①振幅：像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同.②周期(频率)：各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同.③步调：离波源越远，质点振动越滞后.④运动：各质点只在各自的平衡位置附近做往复振动，并不随波迁移.各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同.⑤实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也可以传递能量和信息.例1 如图3所示，是某绳波形成过程的示意图.质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，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 ＝T4时，1到达最上方，5开始向上运动.问：图3(1)t ＝T2时，质点8、12、16的运动状态(是否运动、运动方向)如何？(2)t ＝3T4时，质点8、12、16的运动状态如何？答案 见解析解析 各质点在各时刻的情况，如图所示：(1)由甲图可知，t ＝T2时，质点8未达到波峰，正在向上振动，质点12、16未振动.(2)由乙图可知，t ＝3T4时，质点8正在向下振动，质点12向上振动，质点16未振动.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”.针对训练 (多选)下列关于机械波的说法中，正确的是( ) A.波传播过程中，质点也随着波移动 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，后一质点的振动必定落后于前一质点的振动D.离波源越远，质点的振动频率越小 答案 BC 二、横波和纵波[导学探究] 如图4所示，图4(1)图甲是绳波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？ (2)图乙是声波，其中质点的振动方向与波的传播方向是什么关系？ 答案 (1)相互垂直. (2)相互平行. [知识深化] 横波与纵波的区别(1)质点的振动方向与波的传播方向的关系不同：横波中，质点的振动方向与波的传播方向垂直；纵波中，质点的振动方向与波的传播方向平行.(2)传播介质不同：横波只能在固体介质中传播；纵波在固体、液体和气体中均能传播. (3)特征不同：横波中交替、间隔出现波峰和波谷；纵波中交替、间隔出现密部和疏部. 例2 关于横波和纵波，下列说法正确的是( ) A.振源上下振动形成的波是横波 B.振源水平振动形成的波是纵波C.波沿水平方向传播，质点上下振动，这类波是横波D.质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波答案 C解析根据横波和纵波的概念，质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫做横波，质点的振动方向与波的传播方向平行的波叫做纵波，并不是上下振动与水平振动的问题，所以A、B选项错误，C选项正确；质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，并不能说明二者方向平行，故D选项错误.三、振动与波的关系1.区别(1)研究对象不同——振动是单个质点在平衡位置附近的往复运动，是单个质点的“个体行为”；波动是振动在介质中的传播，是介质中彼此相连的大量质点将波源的振动传播的“群体行为”.(2)力的来源不同——产生振动的回复力，可以由作用在物体上的各种性质的力提供；而引起波动的力，则总是联系介质中各质点的弹力.2.联系(1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动.(2)波动的性质、频率和振幅与振源相同.例3(多选)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，波立即停止传播答案AB解析机械波的产生条件是有波源和介质.由于介质中的质点之间存在相互作用，一个质点的振动带动相邻质点的振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，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；波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播，当波源停止振动时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而立即停止传播，选项D错误.四、由“带动法”确定质点的振动方向带动法原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点.方法：在质点P靠近波源一方附近的波形图上另找一点P′，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动.如图5所示.图5例4 一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图6所示的形状，对此时绳上A 、B 、C 、D 、E 、F 六个质点的说法正确的是( )图6A.质点B 向右运动B.质点D 和质点F 的速度方向相同C.质点A 和质点C 的速度方向相同D.从此时算起，质点B 比质点C 先回到平衡位置 答案 D解析 波传播时，离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动，并跟随着离波源近的质点振动，D 跟随C 向上运动，F 跟随E 向下运动，同理，A 向下运动，C 向上运动，由此可知选项B 、C 错误；由于此时B 和C 都向上运动，所以B 比C 先到达最大位移处，并先回到平衡位置，选项A 错误，D 正确.1.(机械波的形成和传播)(多选)如图7所示为沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点的距离相等，其中O 为波源，设波源的振动周期为T ，从波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时，经T4质点1开始振动，则下列说法中正确的是( )图7A.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.图中所画出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C.图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时通过平衡位置或最大位移处的时间总是比质点7通过相同的位置时落后T4D.只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动答案 ACD解析 从题图可知，质点9是图中距波源最远的点，尽管与波源起振方向相同，但起振时刻最晚，故A 正确，B 错误；质点7与质点8相比，质点7在质点8的前面，两质点的振动步调相差T4，故C 正确；质点9比质点1晚2T 开始起振，一旦质点9起振后，质点1、9的振动步调就完全一致，故D 正确.2.(横波和纵波)有关横波与纵波，下列说法中正确的是( ) A.对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同 B.对于横波，质点的振动方向与波的传播方向垂直 C.纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能 D.横波只能在固体中传播，纵波只能在液体、气体中传播 答案 B解析 纵波质点的振动方向与波的传播方向平行，方向并不一定相同，故A 选项错误；机械波的质点只是在其平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移，无论横波和纵波都是这样，故C 选项错误；横波只能在固体中传播，纵波可在固体、液体和气体中传播，故D 选项错误. 3.(振动与波的关系)(多选)关于机械波和机械振动，下列说法中正确的是( ) A.机械振动就是机械波，机械波就是机械振动 B.有机械波，则一定有机械振动 C.机械波就是质点在介质中的运动路径D.在波传播方向上各个质点都有相同的振动频率和振幅 答案 BD解析 机械振动在介质中传播，形成了机械波，A 错；波的形成有两个条件，一是要有波源，二是要有介质，所以，有机械波一定有机械振动，B 对；在波的形成和传播过程中，各质点不随波迁移，C 错；离波源较远的质点依靠前面质点的带动，所以频率、振幅相同，D 对. 4.(由“带动法”确定质点的振动方向)振源A 带动细绳上各点上下做简谐运动，t ＝0时刻绳上形成的波形如图8所示.规定绳上质点向上运动的方向为x 轴的正方向，则P 点的振动图像是( )图8答案 B解析由“带动法”可知此时P点从平衡位置开始向下振动，B正确.一、选择题考点一机械波的形成、传播和特点1.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”，分析其原因是( )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，但空气仍在振动答案 B解析停止对大钟的撞击后，大钟的振动不会立即停止，振动的能量不会立即消失，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.2.在一平静的湖面上漂浮着一轻木块，向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于木块的运动情况.以下说法正确的是( )A.因为“随波逐流”，木块将被推至远处B.因不知道木块离波源的远近如何，所以无法确定木块的运动情况C.无论木块离波源的远近如何，它都不能被波推动，最多只能在湖面上做上下振动D.木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力的大小等情况有关答案 C解析波传播的是振动这种形式，各质点在各自平衡位置附近运动，并不随波迁移，故A、B、D错误，C正确.3.(多选)关于机械波的说法正确的是( )A.相邻的质点要相互做功B.机械波在真空中也能传播C.波源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动D.除波源外，波中各质点都做受迫振动答案ACD解析机械波是由于介质中前面的质点带动后面的质点，使波源的振动形式与波源的能量向远处传播而形成的，前、后质点间存在相互作用力，因而相互做功，故A正确；机械波的传播必须有介质，在真空中不能传播，故B错误；波源依次带动后面的质点，每个质点都做受迫振动，每个质点的频率都与波源频率相同，并且都“仿照”波源振动，故C、D正确.4.(多选)关于机械波的形成，下列说法中正确的是( )A.物体做机械振动，一定产生机械波B.后振动的质点总是跟着先振动的质点振动，只是时间上落后一步C.参与振动的质点都有相同的频率D.机械波是质点随波迁移，也是振动能量的传递答案BC解析机械波的形成必须具备的两个条件：波源和介质，物体做机械振动，若其周围没有传播这种振动的介质，远处的质点不可能振动起来形成机械波，故A选项错误；形成机械波的各振动质点只在各自的平衡位置附近做简谐振动，并不随波迁移，故D选项错误.5.一列简谐横波在介质中传播，当波源质点突然停止振动时，介质中其他质点的振动及能量传递的情况是( )A.所有质点都立即停止振动B.已经振动的质点将继续振动，未振动的质点则不会振动C.能量将会继续向远处传递D.能量传递立即停止答案 C6.关于机械波，下列说法中正确的是( )A.自然界所刮的风就是一种机械波B.波不仅能传递能量，而且参与振动的质点也在随波迁移C.波将波源的振动形式传播出去的同时，也可以传递信息D.传播机械波的介质一定是可以自由流动的答案 C考点二横波和纵波7.区分横波和纵波的依据是( )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是相互垂直还是相互平行D.质点振动的快慢答案 C8.关于横波和纵波，下列说法正确的是( )A.对于横波和纵波，质点的振动方向和波的传播方向都是有时相同，有时相反B.对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同C.形成纵波的质点，随波一起迁移D.空气介质只能传播纵波 答案 D9.某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4km/s 和9 km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振子P 和水平弹簧振子H 组成(如图1所示).在一次地震中，震源在地震仪下方，观察到两振子相差5s 开始振动，则( )图1A.P 先开始振动，震源距地震仪约36kmB.P 先开始振动，震源距地震仪约25kmC.H 先开始振动，震源距地震仪约36kmD.H 先开始振动，震源距地震仪约25km 答案 A解析 横波速度小于纵波速度，所以P 先开始振动.由x 9km/s ＋5s ＝x4km/s ，可得x ＝36km ，则A 正确，B 、C 、D 错误.考点三 由“带动法”确定质点的振动方向10.如图2所示为波沿一条固定的绳子向右刚传播到B 点时的波形，由图可判断A 点刚开始的振动方向是( )图2A.向左B.向右C.向下D.向上 答案 D解析 根据“带动法”可知B 点要向上振动，且所有点的起振方向都相同，所以D 正确. 11.一列简谐横波沿左右方向传播，某时刻的波形如图3所示，已知此时质点F 的运动方向向下，则( )图3A.此波向右传播B.此时质点C 向上运动C.质点C 将比质点B 先回到平衡位置D.质点E 的振幅为零答案 C解析 已知质点F 的运动方向向下，即F 质点正在“模仿”右边质点的振动，这说明波源在右边，波从右向左传播，选项A 错误；此时质点C 刚到达最大位移处，速度为0，此后向下运动，选项B 错误；质点B 要先向上运动到达波峰位置再回到平衡位置，而质点C 直接从波峰位置回到平衡位置，所以选项C 正确；振幅指的是质点离开平衡位置的最大距离，虽然此时质点E 的位移为零，但其振幅不为零，选项D 错误.12.一列波在介质中向某一方向传播，图4为此波在某一时刻的波形图，并且此时振动还只发生在M 、N 之间，已知此波的周期为T ，Q 质点速度方向在波形图中是向下的，下面说法中正确的是( )图4A.波源是M ，由波源起振开始计时，P 质点已经振动的时间为TB.波源是N ，由波源起振开始计时，P 质点已经振动的时间为3T 4C.波源是N ，由波源起振开始计时，P 质点已经振动的时间为T 4D.波源是M ，由波源起振开始计时，P 质点已经振动的时间为T 4答案 C解析 由于此时Q 质点向下振动，且Q 质点右边邻近质点在Q 质点下方，则波向左传播，N是波源.经过一个周期，振动从N 点传播到M 点，又因从波源N 起振开始计时，需经34T ，P 质点才开始振动，故P 质点已振动了T 4，选项C 正确. 二、非选择题13.(机械波的形成和传播)如图5甲所示为波源的振动图像，图乙为均匀介质中同一条直线上等间距的质点在t＝1s时的振动状态，其中质点4刚开始振动.请在图丙中画出t＝5s时质点的振动状态.图5答案见解析图解析由题图甲知波源振动周期T＝4s，根据波传播的规律知t＝5s时，波源出现在波峰，质点16刚开始振动.如图所示.。
高中物理 第二章 机械波 章末整合课件 教科版选修34
播，由“上下坡”法可判断出t＝0.7 s时，x轴上3 m处的质点振
动方向沿－y方向，选项D错误
• 答案(dáàn) A
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分类(fēn lèi)突 破
• 针对训练1 一列简谐横波(héngbō)在t＝0时刻
的波形图如图2实线所示，从此刻起，经0.1 s波
形图如图2虚线所示，若波传播的速度为10 m/s，
• 答案(dáàn) 见解析
第十七页，共19页。
分类(fēn lèi)突 破
• 针对(zhēnduì)训练3 如图6所示，简谐横波在t 时刻的波形如实线所示，经过Δt＝3 s，其波形 如虚线所示．已知图中x1与x2相距1 m，波的周 期为T，且2T<Δt<4T.则可能的最小波速为 ________ m/s，最小周期为________ s.
第四页，共19页。
分类(fēn lèi)突破
解析 由图可知波长λ＝4 m，当0至6 m范围第一次出现图示简
谐波，说明x＝4 m处的质点第1次位于波峰位置，所以波传播
的时间t＝T＋
3 4
T＝0.7
s，则周期T＝0.4
s，选项A正确，B错
误；由v＝
λ T
得波速v＝
4m 0.4 s
＝10
m/s，选项C错误；波向右传
λ T
＝
7 7
m/s＝5
m/s.当波向左传播，且m＝3时，周期最小，最小
5
周期为T＝97 s.
答案
5
7 9
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第七页，共19页。
分类(fēn lèi)突 破
• 解析(jiě xī) 从图中可以看出波长等于4 m，由 已知得波速等于10 m/s，周期T＝0.4 sB正确； 经0.1 s波形图如图2虚线所示，说明波沿x轴负 方向传播A正确；t＝0时刻质点a沿y轴负方向运 动；从t＝0时刻开始质点a经0.2 s，即半个周期 通过的路程为0.4 mD正确；由y＝Asin(ωt＋φ)易 得E正确．
2024-2025学年高中物理第二章机械波1机械波的形成和传播教案1教科版选修3-4
小组讨论：让学生分组讨论机械波的未来发展或改进方向，并提出创新性的想法或建议。
4.学生小组讨论（10分钟）
目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。
过程：
将学生分成若干小组，每组选择一个与机械波相关的主题进行深入讨论。
小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。
3.学生可能遇到的困难和挑战：在理解机械波的形成和传播过程中，学生可能会遇到以下困难：首先，对波动现象背后的微观机制理解不够深入，难以将振动与波动联系起来；其次，对于波的传播方向的误解，可能会混淆波的传播与振动的方向；此外，学生在进行实验探究时，可能对实验数据的处理和分析感到困惑，需要教师的指导和支持。
二、新课内容（25分钟）
1.讲解机械波的定义和分类，结合课本图示进行演示。
2.分析机械波的形成原理，引导学生通过实验探究。
3.讲解机械波的传播条件和特性，结合实例进行说明。
4.分析机械波的能量传递和振动方向，进行课堂讨论。
三、课堂练习（10分钟）
1.根据新课内容，设计相关习题，让学生巩固所学知识。
2.对学生进行个别指导，解答疑惑。
2.讨论法：将学生分成小组，针对机械波的形成和传播原理进行讨论。教师提出问题，引导学生展开思考，鼓励他们发表自己的观点。最后，组织各小组分享讨论成果，进行总结和评价。
3.实验法：组织学生进行分组实验，指导他们设计实验方案、操作实验设备、记录实验数据等。实验过程中，教师巡回指导，解答学生疑问。实验结束后，组织学生进行实验报告撰写和汇报。
7.机械波的反射和折射
当机械波遇到介质的边界时，会发生反射和折射现象。
-反射：波从介质边界反弹回来，遵循反射定律。
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
SUCCESS
SUCCESS
THANK YOU
2020/9/30
可编辑
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
高中物理选修课件第二章机械波
04 多普勒效应原理 及应用举例
多普勒效应定义及产生条件
定义
当观察者和波源之间存在相对运动时，观察者接收到的波的频率会发生变化，这种现象被称为多普勒效应。
产生条件
多普勒效应的产生需要满足两个条件，一是波源和观察者之间存在相对运动；二是观察者在波的传播方向上。
观察者和波源相对运动对频率影响
观察者向波源运动时
高中物理选修课件第二章机 械波
汇报人：XX 20XX-01-17
contents
目录
• 机械波基本概念与分类 • 机械波在介质中传播特性 • 机械波能量传递与衰减过程 • 多普勒效应原理及应用举例 • 机械振动与机械波关系探讨 • 实验：观察和分析机械波现象
01 机械波基本概念 与分类
机械波定义及产生条件
当机械波遇到不同介质的分界面 时，部分能量会返回原介质继续 传播，形成反射波。反射波的频 率、波长和速度与原波相同，但
传播方向相反。
折射现象
当机械波从一种介质斜射入另一 种介质时，传播方向会发生改变 ，形成折射波。折射波的频率不 变，但波长和速度会发生变化。
反射和折射条件
反射和折射现象的发生取决于入 射角、两种介质的性质以及波的 频率等因素。当入射角等于临界
将实验结果与理论预测进行比较，讨论可能 存在的误差和影响因素，提出改进实验的建 议。同时，可以进一步探讨机械波在实际应 用中的意义和价值。
THANKS
感谢观看
机械波定义
机械波是机械振动在介质中的传 播，是一种能量传递的形式。
产生条件
机械波的产生需要两个基本条件 ，一是振源，即产生振动的物体 或质点；二是传播介质，即能够 传递振动的物质。
横波与纵波特性比较
第二章 波动学
刻 t 的位移？
点P
振动方程：yP
A c os (t
x) u
波函数
如果波源
y A
u
初相不为零
O
x 0,0 0 A
第二章 波动学
x
点 O 振动方程 yO Acos(t 0 )
波 函 数
y
A c os [ (t
x) u
0]
u 沿x 轴正向
y
A c os [ (t
x) u
0]
u 沿x 轴负向
二 波长 波的周期和频率 波速
u B
TC
2π d dC
3 ） 如图简谐波 以余弦函数表示， 求 O、a、b、c 各 点振动初相位.
(π ~ π )
t=T/4
y
A
Oa
t=0 A
A
O
y o π
O
A
O
y
a
π 2
O A
第二章 波动学
u
b c
x
A y
b 0
y
c
π 2
第二章 波动学
第三节 波的能量
一 波动能量的传播 当机械波在媒质中传播时，媒质中各质点均在其
ut
平 面 波
球 面 波
R1
O
R2
二 波的叠加和干涉 波的叠加原理
第二章 波动学
几列波相遇之后， 仍然保持它们各自原有的特征
（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照原来 的方向继续前进，好象没有遇到过其它波一样.
在相遇区域内任一点的振动，为各列波单独存在
时在该点所引起的振动位移的矢量和.
第二章 波动学
T
T T
第二章 波动学
波的形成与描述.ppt
思考3：绳上各点开始振动时的方向（起振方向）？
思考4：在波的传播过程中，介质中各点振动的 周期（频率）是否相同？
机 械 1、当波在介质中传播时，各个质点均在自己的 波 平衡位置附近振动,不随波发生迁移。 传 2、在波的传播方向上各质点依次开始振动，离 播 振源近的质点先起振。（步调不一致）。 特 3、传播过程中各质点的振动都是受迫振动，驱 征 动力来源于振源，各质点起振时与振源起振时
波的图像描述
1.用横坐标表示在波传播方向上各质点的平衡位置 2.用纵坐标表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移 3.用光滑的曲线把各点连接起来就得到某时刻波的图像，
也称为波形图
Y 位移
O X
波的图像
横波动画展示
波的特征 一、周期和频率
１、介质中各质点所作的振动为在振源带动下的受迫振动 ２、波的周期和频率等于振源的周期和频率，与介质无关 ３、频率与周期的关系
波是怎样形成和传播的呢？
以绳波为例，研究机械波的形成过程及其特点 设想把绳分成许多小部分
每一小部分可以看成质点。 质点之间有相互作用力
t=0时： t=T/4时： t=2T/4时： t=3T/4时： t=T时：
t=5T/4时： 周期性重现
横波动画展示
分组讨论：机械波在传播过程中的特点？
思考1：绳上的点有没有随波迁移？
➢ 两个平衡位置之间的距离是波长的整数倍的质点，其振动步调 总是相同的，位移相同，速度也相同。
➢ 两个平衡位置之间的距离是半波长奇数倍的质点，其振动步调 总是相反的，位移相反，速度也相反。
λ/2
λ/2
λ/2
平衡位置
三、波速
➢ 波以一定的速度（波速Ｖ）向前传播。在单位时间内波向 前移动的距离（可用波峰或波谷做标志），等于波速
(2019新教材)人教版高中物理选择性必修第一册：第二章《机械波》思维导图知识点及练习题
机械波[自我校对]①波源和介质②振动形式③垂直④在同一条直线上⑤距离⑥λf⑦v f⑧平衡位置⑨波长⑩障碍物⑪叠加⑫频率波的图象表示某一时刻各个质点相对平衡位置的位移情况，从波的图象上可直接读出振幅和波长．随着时间的推移，波的图象将沿波速方向匀速移动．振动图象表示单个质点振动的位移随时间的变化规律，由振动图象上可直接读出振幅、周期和任意时刻的振动方向，随着时间的推移，振动图象继续延伸，原有图象保持不变．2．由波的图象画振动图象给出波的图象，已知波的传播方向时，可粗略画出任一点的振动图象(周期T 未知)．如果能再给出波速便可准确画出任一质点的振动图象．3．由振动图象画波的图象这类问题一般见到的情况是：给出振动图象和波的传播方向，便可画出任一时刻的波形图；或是给出两个质点的振动图象，加上两质点平衡位置的间距和波源方位，便可画出多种情况下的波形图．【例1】图(a)为一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置在x ＝1.0 m处的质点，Q是平衡位置在x＝4.0 m处的质点；图(b)为质点Q的振动图象．下列说法正确的是()(a)(b)A．在t＝0.10 s时，质点Q向y轴正方向运动B．在t＝0.25 s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同C．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，该波沿x轴负方向传播了6 mD．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质点P通过的路程为30 cmE．质点Q简谐运动的表达式为y＝0.10sin 10πt(国际单位制)解析：由y-t图象可知，t＝0.10 s时质点Q沿y轴负方向运动，选项A错误；由y-t图象可知，波的振动周期T＝0.2 s，由y-x图象可知λ＝8 m，故波速v＝λT＝40 m/s，根据振动与波动的关系知波沿x轴负方向传播，则波在0.10 s到0.25 s内传播的距离Δx＝vΔt＝6 m，选项C正确；其波形图如图所示，此时质点P的位移沿y轴负方向，而回复力、加速度方向沿y轴正方向，选项B正确；Δt＝0.15 s＝34T，质点P在其中的12T内路程为20 cm，在剩下的14T内包含了质点P通过最大位移的位置，故其路程小于10 cm，因此在Δt＝0.15 s内质点P通过的路程小于30 cm，选项D错误；由y-t图象可知质点Q做简谐运动的表达式为y＝0.10sin 2π0.2t(m)＝0.10sin10πt(m)，选项E正确．答案：BCE双向性是指波沿x轴正、负两方向传播时，若正、负两方向传播的时间之和等于周期的整数倍，则正、负两方向传播的那一时刻波形相同．2.由于波的时间周期性而导致多解波的时间周期性是指每经过一个周期T，同一质点振动状态相同，波的形状也相同；每经过半个周期，质点振动状态相反，波的形状也相反．因此在波的传播过程中，经过整数倍周期时，波形图线相同．3．由于波的空间周期性而导致多解波的空间周期性是指每经过一个波长λ，波的形状相同，质点振动状态也相同；每经过半个波长，波的形状相反，质点振动状态也相反．因此在波的传播方向上相距为波长整数倍距离的质点振动情况相同．4．两质点间关系不确定形成多解在波的传播方向上，如果两个质点间的距离不确定或者两者相位之间关系不确定，就会形成多解．若不能联想到所有可能的情况，就会出现漏解．【例2】一列横波的波形如图所示，实线表示t1＝0时刻的波形图，虚线表示t2＝0.05 s时刻的波形图，则：(1)若2T＞t2－t1＞T，波速可能为多大？(T为周期)(2)若T＜t2－t1，并且波速为360 m/s，则波向哪个方向传播？解析：(1)由图象可知：若波向右传播，则在Δt＝0.05 s内波传播的距离为Δx＝10 m.则波速v1＝ΔxΔt＝100.05m/s＝200 m/s.若波向左传播，则在Δt＝0.05 s内波传播的距离为Δx＝14 m.则波速v2＝ΔxΔt＝140.05m/s＝280 m/s.(2)由图象可知：波长λ＝8 m.在Δt＝0.05 s内波传播的距离为Δx＝vΔt＝360×0.05 m＝18 m.则Δx＝188λ＝2λ＋14λ，所以波向右传播．答案：(1)见解析(2)向右此题是由波的传播方向导致的多解，所以应该先假设一个传播方向，再由已知条件求解．【例3】一列简谐横波沿水平方向向右传播，M，N为介质中相距Δx的两质点，M在左，N在右．t时刻，M，N均通过平衡位置，且M，N之间只有一个波峰，经过Δt时间N质点恰处于波峰位置，求这列波的波速．解析：由题意可知t时刻的波形可能有四种情况，如图所示．对(a)图，N质点正经过平衡位置向上振动，则Δt可能为T4，5T4，9T4……即Δt＝(n＋14)T(n＝0，1，2，…)，则v0＝λT＝2ΔxT，所以v a＝（n＋14）λΔt＝（4n＋1）Δx2Δt(n＝0，1，2，…)．同理，对于(b)，(c)，(d)分别有：v b＝（4n＋3）Δx4Δt(n＝0，1，2，…)，v c＝（4n＋1）Δx4Δt(n＝0，1，2，…)，v d＝（4n＋3）Δx6Δt(n＝0，1，2，…)．答案：见解析在波的传播方向上，如果两个质点间的距离不确定或者相位之间的关系不确定，就会形成多解，应通过认真分析，确定出所有可能的情况．1.某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近．该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s．下列说法正确的是()A．水面波是一种机械波B．该水面波的频率为6 HzC．该水面波的波长为3 mD．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去E．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移解析：水面波是一种机械波，说法A正确．根据题意得周期T＝159s＝53s，频率f＝1T＝0.6 Hz，说法B错误．波长λ＝vf＝1.80.6m＝3 m，说法C正确．波传播过程中，传播的是振动形式，能量可以传递出去，但质点并不随波迁移，说法D 错误，说法E正确．答案：ACE2．一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形如图所示，质点P 的x坐标为3 m．已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s．下列说法正确的是()A．波速为4 m/sB．波的频率为1.25 HzC．x坐标为15 m的质点在t＝0.6 s时恰好位于波谷D．x坐标为22 m的质点在t＝0.2 s时恰好位于波峰E．当质点P位于波峰时，x坐标为17 m的质点恰好位于波谷解析：任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔0.4 s，可知振动周期T＝0.8 s，频率f＝1T＝1.25 Hz，B正确．从题图中可以看出波长λ＝4 m，根据v＝λf得v＝5 m/s，A错误．由于波在传播过程中具有空间周期性，x坐标为15 m处的质点运动规律与x＝3 m处相同，从t＝0时刻经过0.6 s，即经历34周期，质点应位于平衡位置，C错误．用同样的方法可判断出D、E正确．答案：BDE3．由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播．波源振动的频率为20 Hz，波速为16 m/s.已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S 的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8 m、14.6 m．P、Q开始振动后，下列判断正确的是()A．P、Q两质点运动的方向始终相同B．P、Q两质点运动的方向始终相反C．当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置D．当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰E．当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰解析：简谐横波的波长λ＝vf＝1620m＝0.8 m．P、Q两质点距离波源S的距离PS＝15.8 m＝19λ＋34λ，SQ＝14.6 m＝18λ＋14λ.因此P、Q两质点运动的方向始终相反，说法A错误，说法B正确．当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰的位置，Q在波谷的位置．当S恰好通过平衡位置向下运动时，P在波谷的位置，Q在波峰的位置．说法C错误，说法D、E正确．答案：BDE4．一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，波长不小于10 cm.O和A是介质中平衡位置分别位于x＝0和x＝5 cm处的两个质点．t＝0时开始观测，此时质点O的位移为y＝4 cm，质点A处于波峰位置；t＝13s时，质点O第一次回到平衡位置，t＝1 s时，质点A第一次回到平衡位置．求：(1)简谐波的周期、波速和波长；(2)质点O的位移随时间变化的关系式．解析：(1)设振动周期为T.由于质点A在0到1 s内由最大位移处第一次回到平衡位置，经历的是14个周期，由此可知T＝4 s ①由于质点O与A的距离5 cm小于半个波长，且波沿x轴正向传播，O在t＝13s时回到平衡位置，而A在t＝1 s时回到平衡位置，时间相差23s．两质点平衡位置的距离除以传播时间，可得波的速度v＝7.5 cm/s ②利用波长、波速和周期的关系得，简谐波的波长λ＝30 cm. ③(2)设质点O的位移随时间变化的关系为y ＝A cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πt T ＋φ0 ④ 将①式及题给条件代入上式得⎩⎪⎨⎪⎧4＝A cos φ00＝A cos （π6＋φ0） ⑤ 解得φ0＝π3，A ＝8 cm ⑥ 质点O 的位移随时间变化的关系式为y ＝0.08cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫πt 2＋π3(国际单位制) ⑦或y ＝0.08sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫πt 2＋5π6(国际单位制)． 答案：(1)4 s 7.5 cm/s 30 cm(2)y ＝0.08cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫πt 2＋π3(国际单位制) 或y ＝0.08sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫πt 2＋5π6(国际单位制) 5．甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x 轴正向和负向传播，波速均为v ＝25 cm/s.两列波在t ＝0时的波形曲线如图所示．求：(1)t ＝0时，介质中偏离平衡位置位移为16 cm 的所有质点的x 坐标；(2)从t ＝0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为－16 cm 的质点的时间． 解析：(1)t ＝0时，在x ＝50 cm 处两列波的波峰相遇，该处质点偏离平衡位置的位移为16 cm.两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为16 cm.从图线可以看出，甲、乙两列波的波长分别为λ1＝50 cm.λ2＝60 cm甲、乙两列波波峰的x 坐标分别为x 1＝50＋k 1λ1，k 1＝0，±1，±2，…x 2＝50＋k 2λ2，k 2＝0，±1，±2，…由以上三式得，介质中偏离平衡位置位移为16 cm 的所有质点的x 坐标为 x ＝(50＋300n )cm n ＝0，±1，±2，….(2)只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为－16 cm.t ＝0时，两列波波谷间的x 坐标之差为Δx ′＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤50＋（2m 2＋1）λ22－⎣⎢⎡⎦⎥⎤50＋（2m 1＋1）λ12 式中，m 1和m 2均为整数．解得Δx ′＝10(6m 2－5m 1)＋5由于m 1、m 2均为整数，相向传播的波谷间的距离最小为Δx ′0＝5 cm从t ＝0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为－16 cm 的质点的时间为t ＝Δx ′02v代入数值得t ＝0.1 s.答案：(1)(50＋300n )cm n ＝0，±1，±2，… (2)0.1 s。
高中物理 第二章 机械波2.1 机械波的产生和传播课件 教科选修34教科高二选修34物理课件
迟,所以选项D正确。
12/13/2021
第十一页，共十七页。
一二
知识(zhī shi)精要
自主预习 合作探究
典题例解
迁移(qiānyí)
应用
二、横波和纵波
机械波可以分为横波和纵波,两种波比较(bǐjiào)如下:
项 横波
目
纵波
概 在波动中,质点的振动方向 在波动中,质点的振动方向和 念 和波的传播方向相互垂直 波的传播方向在一条直线上
介 质 只能在固体介质中传播
在固体、液体和气体介质中 均能传播
特 在波动中交替、间隔出现 在波动中交替、间隔出现密
征 波峰和波谷
部和疏部
12/13/2021
第十二页，共十七页。
自主预习 合作探究
一二
知识(zhī shi)精要
典题例解 迁移(qiānyí) 应用
【例2】 区分横波和纵波是根据( )
A.是否沿水平方向传播
知识(zhī shi)精要
自主预习 合作探究
思考(sīkǎo)
探究
典题例解
迁移(qiānyí)
应用
解析:波在传播过程中,由于介质中各质点之间的相互作用,离波源较近的质点带 动离波源较远的质点振动,每一质点都以它的平衡位置为中心振动,波传播的只是 振动形式和振动能量,介质中的质点并不随波迁移。
答案:ABC
D.从此时算起,质点B比C先回到平衡位置
答案:AD
解析:波中各质点均做受迫振动,不考虑能量损耗,各质点振动落后于离波源近的质点的振动,并跟随着近
的质点振动。D跟随C向上运动,F跟随E向下运动。同理,A向下,C向上运动,
由此可知选项B和C错误。
由于此时B和C两点都向上运动,C比B后到最大位移处,C回到平衡位置也比B较
高中物理第二章机械波第二节机械波的图象描述学案含解析粤教版选修
第二节机械波的图象描绘学习目标要点难点1．能说出波的图象的特色和物理意义．要点： 1．依据波的流传方向，判断各2．能说出横、纵坐标各表示什么物理质点的振动方向．量，能划分振动图象和波的图象．2．能依据某一时辰的波形、画出t 3．能依据波的流传方向判断各质点的时间前、后的波形．振动方向，能画出某一时间前后的波形难点：画t 时间从前的波形．图．一、波的图象1．波的图象的作法（ 1）成立坐标系：用横坐标x 表示在波的流传方向上各质点的均衡地点，纵坐标y 表示某时辰各质点偏离均衡地点的位移．（ 2）选用正方向：选用质点振动的某一个方向为位移的正方向，x 轴一般以向右为正．（3）描点：把某一时辰全部质点的地点画在座标系里．（4）连线：用一条光滑的线把诸点连结起来就是这时的波的图象．2．波的图象的特色（1）简谐波：波源做简谐运动时，介质中各个质点随之做简谐运动，所形成的波就是简谐波．（2）简谐波的图象的特色：简谐波的图象是一条正弦或余弦曲线．二、描绘波的特色的物理量1．波长在颠簸中，相对均衡地点的位移老是同样的两个相邻质点间的距离，叫做波长，用λ表示．横波的相邻波峰或相邻波谷的距离等于波长；纵波的两个相邻最密部或相邻最疏部的距离等于波长．2．周期和频次在颠簸中，各个质点的振动周期或频次是同样的，它们都等于波源的振动周期或频次，1这个频次也叫做波的周期或频次， f ＝T．3．波速λ颠簸中振动在介质中的流传速度叫做波速，用v 表示 v＝T或 v＝λ f ．预习沟通学生议论：某同学以为：既然机械波是机械振动在介质中流传时产生的，所以波的图象与振动图象没有差别，本质上是同样的．你以为他的看法能否正确？答案：不正确．波的图象表示的是同一时辰，不一样质点走开均衡地点的位移，振动图象表示的是同一质点，不一样时辰走开均衡地点的位移，二者的物理意义不一样；颠簸图象中，横坐标表示各质点的均衡地点，振动图象中横坐标表示振动的时间，所以两种图象的作法也有差别．一、波的图象1．有同学以为，本节课所研究的波的图象，既能够是横波的图象，也能够是纵波的图象。
大学物理课件：机械波
x u
)
y
A
cos
(t
x u
)
y
u t t t
O
x
x x x ut
“”
“”
u
x
u
x
与计时起点有关。如取位移最大处位计时起点即0时刻：
0 y Acos(t x)
y
u
（6）u
x t
与v
dy dt
不同
x
v ——质元振动速度 u ——波速即位相传播速度
二、波动动力学微分方程
一般说来，波动有其特有的微分方程。对于机械波， 用动力学方法（牛顿定律、胡克定律）可以得到机械平 面波动力学微分方程（推导略）：
2
u
可以证明： EP Ek
y y y
证*： 以纵波为例
横波
纵波
为什么会出现横波、纵波呢？主要与媒质弹性有关。
（1）横波产生原因： 媒质可产生切应变
媒质能产生切应变弹性，切应力可 以带动邻近质点振动。形成横波。
固体可以产生切应变——传播横波
液体、气体不能产生切应变 ——不传播横波
切应变
（2）纵波产生原因：媒质可产生正应变 （拉、压、体变弹性）
媒质产生正应变弹性，能发生体积膨胀收缩或拉 伸压缩，从而产生正应力，可形成疏密纵波。
3、简谐波 即简谐振动的传播。 任何复杂波=简谐波叠加
4、几何描述（几个名词）
波线——表示波的传播方向的线（直线或曲线）
波面——位相相同的点组成的面
波前（波阵面）——最前方的波面即 某时刻振动传到的各点构成的同相面。
波线 波面 波前
按波面形状：平面波、球面波、柱面波等。
平面波 球面波
远处的球面波、柱面波的局部可以视为平面波 平面波、球面波、柱面波都是真实波动的理想近似
机械波的形成和传播(含flash和视频)ppt课件
学以致用
<1>.关于波下列说法正确的是（ CD） A.有机械振动就有机械波 B.没有机械波就没有机械振动 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
一、机械波的形成与传播
分组讨论：机械波在传播过程中的特点？
思考1：绳上的点有没有随波迁移？ 思考2：绳上各点是不是同时开始振动的，它们
振动的步调一致吗？ 思考3：绳上各点开始振动时的方向（起振方向）？ 思考4：在波的传播过程中，介质中各点振动的周期
（频率）是否相同？
一、机械波的形成与传播
机械波的传播特点：
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
请点击手
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？
设想:把绳分成很多小段 每一个小段可以看做一个质点
质点之间有相互作用力
精选ppt的形成与传播
波的形成过程是这样的
C．质点振动的方向和波传播的方向 D．质点振动的快慢
<3>、下列说法不正确的有（ ACD）
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
<4>.在机械波中，下列说法中错误的是( D )
A、各质点都在各自平衡位置附近振动 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后一质点 的振动，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
第二章 第1、2节 机械波的形成和传播 波速与波长、频率的关系
第1、2节机械波的形成和传播波速与波长、频率的关系1.机械振动在介质中传播形成机械波，要形成机械波必须具有波源的振动和传播振动的介质两个条件。
2．机械波分为横波与纵波，是根据介质中质点的振动方向与波的传播方向的关系分类的。
3．机械波的传播速度由介质决定，机械波的频率由波源决定，而机械波的波长由介质和波源频率共同决定。
4．在同一均匀介质中，波的传播速度不变，波长与频率成反比；在不同的介质中，波的传播速度不同。
当波从一种介质进入另一种介质时，波的频率保持不变，波长发生改变。
1．形成原因：以绳波为例(如图所示)(1)可以将绳分成许多小段，每一段都可以看做质点。
(2)如果手不摆动，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)手连续上下摆动，引起的振动就会沿绳向另一端传去，振动状态在绳上的传播就形成了机械波。
(4)手是引起绳上初始振动的装置，叫波源。
2．介质(1)定义：能够传播振动的物质。
(2)质点运动特点：介质中的各质点只是在各自的平衡位置附近做上下振动，并没有随波的传播而向前移动。
3．机械波(1)定义：机械振动在介质中的传播。
(2)产生条件：①要有机械振动，②要有传播振动的介质。
(3)机械波的实质：①传播振动这种运动形式。
②介质本身并没有沿着波的方向发生迁移。
③传递能量的一种方式。
[跟随名师·解疑难]1．机械波的形成2．波的特点(1)振幅：像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同。
(2)周期：各质点振动的周期均与波源的振动周期相同。
(3)步调：离波源越远，质点振动越滞后。
(4)立场：各质点只在各自的平衡位置振动，并不随波迁移。
(5)实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也传递能量和信息。
3．振动与波动的关系[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)[多选]关于机械波的形成和传播，下列说法中正确的是()A．物体做机械振动，一定产生机械波B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步C．参与振动的质点群有相同的频率D．机械波是质点随波迁移，也是振动能量的传递解析：选BC机械波的形成必须具备的两个条件：振源和介质，只有物体做机械振动，而其周围没有传播这种振动的介质，远处的质点不可能振动起来形成机械波，故A选项错误；任何一个振动的质点都是一个振源而带动它周围的质点振动，将振动传播开来，所以后振的质点总是落后，故选项B、C正确；形成机械波的各个质点，只有在平衡位置附近往复运动，并没有随波迁移，离振源远的质点所具有的振动的能量，是从振源获得并通过各质点的传递，故选项D错误。
高中物理选修课件第二章机械波归纳与整理
机械波定义及分类
机械波定义
机械波是机械振动在介质中的传 播，它依赖于介质的存在而传播 。
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。没有振动就没有波动，波动依赖 于振动而存在。
传递给相邻的水分子，从而形成水波。
水波的特性分析
水波具有多种特性，如振幅、波长、频率、传播速度等。其中，振幅表示波动的强弱程 度，波长表示相邻两个波峰或波谷之间的距离，频率表示单位时间内波动的次数，传播
速度则表示波动在水体中传播的快慢。
地震波产生原因和危害防范措施
要点一
地震波的产生原因
要点二
地震波的危害防范措施
04
3. 对实验数据进行统计分析，以 评估实验结果的可靠性和准确性 。
06
知识拓展：水波、地震波等其他类型机械 波简介
水波形成原理及特性分析
水波的形成原理
水波是由于水体受到某种外力的扰动（如风、雨滴、动物活动等）而引发的波动现象。 当外力作用于水面时，会使水分子离开其平衡位置，并通过分子间的相互作用力将能量
在科技领域中的应用前景
多普勒效应应用
在医学、天文学、雷达测速等领域有广泛应 用，如医学上的彩超就是利用了多普勒效应 。
共振应用
在建筑、桥梁等工程领域，以及音响、乐器 等制造领域有广泛应用，如利用共振原理设 计的音响可以产生更好的音效。同时，也需 要防范共振可能带来的危害。
05
实验：测定声波在空气中的传播速度
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大学物理第二章 机械波
151第2章 机械波一．基本要求1．理解机械波产生的机制和波动的特征。
2．掌握简谐波的概念以及描述简谐波的物理量：波长、周期、波速和相位。
3．掌握波函数的建立过程，能根据任一点的振动方程写波函数，并理解波函数的物理意义．掌握振动曲线和波形曲线的区别和联系，能够从波形曲线获取有关信息。
4．理解波的能量以及与能量有关的物理量：能量密度、波的强度．掌握振动的能量和波的能量的差异。
5．了解惠更斯原理，并能用它解释波的衍射、反射和折射。
6．掌握波的迭加原理，特别波的干涉，以及干涉的特例——驻波。
7．掌握多普勒效应。
二．内容提要和学习指导（一）机械波的基本概念1．定义：机械振动在弹性媒质中传播形成机械波。
2．产生的条件：①产生振动的波源；②传播振动的弹性媒质；3．分类：①按振动方向分为：纵波和横波；②按波面形状分为：平面波、球面波和柱面波等；③按频率分为：次声波(ν<20Hz)、声波(20Hz <ν<2⨯104Hz)、超声波(ν>2⨯104Hz)；④按波源是否谐振分为：简谐波和非简谐波。
（二）波动的描述1．描述波的基本物理量：（1）波的周期T （频率ν、圆频率ω）：1/2/T νπω==，波场中各质元振动的周期，由波源决定，与介质无关，它反应波在时间上的周期性．．．．．．．．．．．．。
（2）波速u ：单位时间内振动所传播的距离．它决定于介质的弹性性质和介质的密度，与波源无关．值得注意的是：波速与质元的振动速度是两个不同的概念；（理想的流体中只能传播纵波，其波速ρ/K u =；固体中横波的波速ρ/G u =，纵波的波速ρ/E u =；柔软的轻绳中只能传播横波，其波速μ/T u =）；（3）波长uT λ=：沿波的传播方向两个相邻同相点之间的距离，或者说波在一个周期内向前传播的距离．它反应波在空间上的周期性．．．．．．．．．．．．． （4）波的相位：设0x =处的质元在t 时刻的振动相位是0t ωφ+，波沿x 轴正（反） 向传播，则位于x 处的质元在t 时刻的振动相位为0(/)t x u φωφ=+ ；2．波动的几何描述：①波线：表示波的传播方向的直线或曲线；②介质中位相相同的点构成的面叫等相面，位置在波的最前方的等相面称为波前或波面；③在各向同性均匀介质中，波线与波面正交；④沿波线单位长度上完整波的个数称为波数，2/k πλ= 称为角波数，2/k n πλ= 称为波矢量（n是沿波传播方向的单位矢量）；3．波动的解析函数描述：（1）平面波的微分方程 0122222=∂∂-∂∂tu x ξξ，其解满足叠加原理。
【课堂新坐标】2016-2017学年高中物理沪科版课件 选修3-4 第二章 机械波 2.1 机械波的产生.
实物波形
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①密部：质点分布密集的 纵 质点的振动方向和波 部分 波 的传播方向平行的波 ②疏部：质点分布稀疏 的
部分
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2.声波是纵波，它不仅能在空气中传播，也能在固体、液体中传播. 3.波传递的能量和信息 (1)介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，因此说它传播的 只是振动这种运动形式. (2)介质中本来静止的质点，随着波的传来而发生振动，可见波是传递能量的 一种方式. (3)我们能用语言进行交流，说明波可以传播信息. (4)介质中质点开始振动的方向均与波源开始振动的方向相同.
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2.地震波既有横波也有纵波，试分析哪一种波对地面建筑物的破坏力大.
【提示】 横波振动方向与波前进方向垂直，而纵波振动方向与传播方向 一致.在震中区，地震波直接入射地面，横波表现为左右摇晃.纵波表现为上下跳 动.另外，横波振幅比纵波大，破坏力大，所以横波的水平晃动力是造成建筑物 破坏的主要原因.
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[再判断] 1.质点的振动方向与波的传播方向垂直的波都是横波.( √ ) 2.如果波源停止振动，介质中的波也会立即停止.(×) 3.横波在固体、液体、气体中都能传播，纵波只能在气体中传播.(×)
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[后思考] 1.机械波的传播有哪些特点？
【提示】 (1)传播振动这种运动形式，介质中各点不随波迁移. (2)传递能量. (3)传递各种信息.
【提示】 不会.波源停止振动后，机械波传递的能量并没有立即消失，因 此机械波不会立即消失.
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[核心点击] 1.机械波的形成
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第一节机械波的形成与传播说课稿
教案
一、教材学生分析：
1.教材所处的地位及前后知识联系：
本节课讨论的是机械波的形成与传播，并定性的研究波的一些特征和分类，是机械振动和机械波知识的基础内容之一。
对于本节课教材我归纳为两点：第一，它和前面的单质点在不同时刻的机械振动有所区别，主要研究的是波是怎样形成的，知道机械波具有哪些主要物理特征，从研究单一质点的振动到研究多个质点同时又不同步的振动，内容非常抽象，在教学过程中不可急于求成，因此本节课是本章的难点之一；第二，在学习本节课内容的过程中，既要用到以前学过的运动学和动力学的知识，是对前面机械振动的进一步深化和应用，又要与后面要学习的电磁振荡、电磁波、光波具有很多的共同规律及特征，所以波的形成与传播这节课起着承前启后的作用。
根据以上原因，我确定了本节课的教学目标为：
2.教学目标:
（1）知识目标
Ⅰ:机械波的形成（即机械波的形成条件）
Ⅱ:认识机械波的传播特点
Ⅲ:知道波的分类：横波和纵波
（2）能力目标
通过学生的亲生体验、实验观察、播放录像、模拟动画等等手段，培养学生观察、推理和综合分析的能力
（3）情感目标
通过这节课，培养学生正确认识世界，利用科学解释世界的分析问题的方法与思想根据以上目标，我觉了本节课的重点为难点为疑点为关键点为
3：教学重点、难点、疑点、关健点
重难点：机械波的“形成”与“传播”这点即是重点也是难点
疑点：机械波在介质中传播时，介质中的质点只是在各自的平衡位置附近振动，并不随波向外迁移。
关健点：巧妙介助亲身实验感悟建立起振动与波动的联系
4:学情分析及应对对策
而我们目前学生的学习情况如何呢？我们的学生已经具备运动学的基本知识及质
点振动的特点和规律，但尚求其涉及波动的知识。
本课又从研究单一质点的振动到研究多个质点同时又不同步的振动，对学生的理解力和空间想象能力有较高的要求。
因此，本节课从研究质点的振动为出发点，去掌握波的形成过程，使学生能顺利地掌握新知识。
因此在本节课通过亲身实验、观察实验，引导分析波动形成及它的动态过程，来进一步提高学生观察、实验、抽象思维、推理和综合分析问题的能力。
根据学生的情况，本课二、教法与学法
主要采用形象、生动、有趣的物理实验来调动学生的积极性，化抽象为具体，增加学生的感性认识，借助计算机模拟辅助教学，提高课堂的教学高效率。
通过本节课的学习，使学生懂得通过实验、观察、推理达到接受知识的目的，培养学生的观察、分析和知识迁移能力。
三、教学程序
教学环节一：用生活实例引入课题，学生举例，激发兴趣
舞动丝带一端，产生一列凹凸相间的波在丝带上传播。
从这个简单的例子引出生活中广泛存在的一种运动形式——波动，引起学生的兴趣，接着趁热打铁，请学生列举有关波的实例，进一步增强学生的感性认识。
教学环节二：新课教学——认识机械波（老师演示、学生分组实验）
老师那一条长的绳子，用手握住一段拉平厚向上抖动一次，形成绳波。
学生桌上准备绳子在在桌面上抖动，形成绳波。
目的性：引出振动和波动的联系，如何能把振动这种运动形式传播下去？只
要给振动提供一定的传播媒介，这种振动的形式就可以沿着由近及远的顺序传播
下去，振源不停，介质不断，这种波动形式就会沿序下去。
引出所谓机械波是机械振动在介质中的传播这一概念并指出机械波形成需要的两个条件（1）振源（2）传播媒介
还可以在这里加入介质实验的探究。
比如
探究：探究声波传播需要的媒介。
声音实验：观察放在低音炮前面的一排小蜡烛火焰的变化，证明振源的振动确实带动了周边空气的振动。
教学环节三：对机械波深入认识
方法：用模拟动画的形式呈现上述两种波，思考下面的问题
1、参与波传播的介质中的质点是否随波向外传播出去？
2、波传播的到底是什么？
比如我们制作了一个配合课本图像的机械波模拟动画，把课本上从0时刻开始指
坐标原点有个振源，质点P
0在向上振动，依次牵动质点P
1
，P
2
,P
3
，使他们也运
动起来，在t=1/4T时刻，质点P
0到达了最高点，P
2
则刚要开始运动。
师生互动交流总结：
（1）介质各个质点不是同时起振，但起振方向与振源方向相同。
（2）离振源近的质点先起振。
（3）质点只在平衡位置振动，并不随波迁移。
（4）波传播的是振动形式和能量,且能传递信息.
（5）传播过程中各质点的振动都是受迫振动，驱动力来源于振源，各质点起振时与振源起振时的情况完全相同，其频率等于振源频率
目的性：深入挖掘机械波的传播特点，能通过对机械波的深入了解，教会学生如何通过现现看本质。
教学环节四：机械波的分类
方法：观察两种机械波的传播，分析质点的振动方向与波的传播方向有何曲别？各有什么特点？
通过对质点振动方向，与波的传播方向的关系，将机械波分为两类，一类为横波，一类为纵波
总结：横波的定义合波峰波谷的概念，以及纵波的定影和疏部与密部的概念(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。
横波是凸凹相间的波，凸起部分的最高处叫做波峰，凹下部分的最低处叫做波谷。
(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上。
纵波是疏密相间的波，质点分布最密的地方叫做密部，质点分布最疏的地方叫疏部。
教学环节五：小结
1、机械波的产生条件：①波源；②介质。
注意：有机械波必有机械振动，有机械振动不一定有机械波。
2、按质点振动方向与波的传播方向的关系，可把机械波分为横波与纵波。
3、机械波的特点：
①各质点的振动周期相同，且与波源的振动周期相同
②离波源越远，质点的振动越滞后。
③各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不“随波逐流”
④机械波向前传播的是振动的形式（信息）与能量
板书：
第一节：机械波
（一）机械波：机械波振动在介质中的传播。
（二）产生条件1、振源2、介质
（三）机械波传播特点
（四）波的分类
1、横波：振动方向与波的传播方向垂直。
2、纵波：振动方向与波的传播方向在同一直线上。