1. 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。
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。
高考物理波动知识点与光学题型剖析
高考物理波动知识点与光学题型剖析在高考物理中，波动和光学部分一直是重要的考点，这部分知识不仅需要我们理解相关的概念和原理，还需要能够熟练运用这些知识解决各种题型。
下面我们就来详细剖析一下高考物理中波动知识点与光学题型。
一、波动知识点1、机械波的产生和传播机械波的产生需要有振源和介质。
介质中的质点在各自的平衡位置附近做往复运动，随着波源的振动，质点依次被带动，形成机械波。
机械波传播的是振动的形式和能量，质点并不随波迁移。
在理解机械波的传播时，要注意波长、波速和频率的关系。
波长是相邻两个同相质点间的距离，波速由介质决定，频率由波源决定，三者的关系为：波速＝波长×频率。
2、横波和纵波横波是质点的振动方向与波的传播方向垂直的波，如电磁波。
纵波是质点的振动方向与波的传播方向平行的波，如声波。
横波的特点是有波峰和波谷，纵波的特点是有疏部和密部。
在高考中，可能会通过图象来考查对横波和纵波的理解。
3、波的图象波的图象是描述某一时刻各个质点相对平衡位置的位移情况。
通过波的图象，可以直观地看出波长、振幅等信息。
要能够根据波的图象判断质点的振动方向，或者根据质点的振动方向画出波的图象。
同时，还要能够结合波的传播方向和时间，分析质点的位移、速度等变化情况。
4、波的干涉和衍射波的干涉是两列频率相同、相位差恒定的波相遇时，某些区域振动加强，某些区域振动减弱的现象。
振动加强区和振动减弱区相互间隔，且加强区和减弱区的位置是固定不变的。
波的衍射是波绕过障碍物继续传播的现象。
当障碍物或孔隙的尺寸比波长小或与波长相差不多时，衍射现象比较明显。
5、声波和超声波声波是我们日常生活中常见的机械波，它在空气中的传播速度约为340 米/秒。
超声波具有频率高、波长短、方向性好等特点，在医疗、工业检测等领域有广泛的应用。
二、光学知识点1、光的直线传播光在同种均匀介质中沿直线传播。
小孔成像、日食、月食等现象都是光沿直线传播的例证。
2、光的反射光的反射遵循反射定律：反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。
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。
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
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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 中凸起来的最高处叫波峰，凹下去的最低处叫波谷.
2.纵波：质点的振动方向与波的传播方向平行的波；其 中质点分布密集的部分叫密部，质点分布稀疏的部分叫 疏部.
观察：波峰和波谷
密部和疏部
波峰
波的分类
横波、纵波 横波 横波只能在固体内传播，在液体、
（4）波向前传播的是振动形式、能量和信息. （5）机械波在同种均匀介质中是匀速传播的. （6）波源振动一个周期，波向前传一个完整波形. （7）波源停止振动，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.
由于相邻质点间存在着相互作用，当绳中某一 质点发生振动（振源）时，就会带动相邻的质点，使 它上下振动.这个质点又带动更远一些的质点振动起 来，从而使绳子上的质点都跟着振动起来.绳端这种 上下振动的状态就沿绳子传了出去，从整体上看就是 一些凹凸相间的波形.
●绳、水、空气等能够传播振动的物质，叫做介质. ● 机械振动在介质中的传播称为机械波. ● 振动状态传播的方向就是波的传播方向. ●引起开始振动的装置通常叫做波源. 从绳波中可以看到，软绳上有标记的两质点只在 各自的平衡位置附近上下振动，并没有随波的传播而 向前移动. 因此机械波是机械振动这一运动形式（包括波源 的振动信息）的传播，介质本身并没有沿着波的方向 发生迁移. 当振动在绳中传播时，各质点由于上下运动而具 有动能；同时由于形变，又具有弹性势能，这样随着 振动的传播，波源的能量就被波传递出去，所以机械 波的传播也是机械能的传播. 波是传递能量的一种形式.
2.观察纵波演示器所演示的纵波的发生情 况[图2-1-4（b）].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 平行，这种波称为纵波.例如推拉弹簧的一端， 就可在弹簧上形成纵波（图2-1-6）.
在空气中传播的声波也是纵波（图2-1-7）.
从纵波演示实验中可知纵波是介质密集和
稀疏相间的波.介质中质点分布密集的部分叫 做密部，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.
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.当波源的振动通过介质传播出去后，就形成 了一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.
精讲细练
例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．
例2.下列说法不正确的有（ AC ） 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
看教材P22-23
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: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
一切机械波都是振动 状态在某些物体中的传播. 对绳一端的抖动依 次引起了绳中各段的振动， 振动在绳中的传播形成了 绳波；对水面一处的扰动 由近及远引起了水面各部 分的振动，此振动在水中 的传播形成了水波；击鼓 时，对鼓皮的扰动引起了 周围空气的振动，此振动 在空气中的传播形成了声 波.
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？ 5.手以不同频率和不同幅度连续左右抖动，绳 子的形状有什么区别？
1.机械波：机械振动在介质中的传播称为机械波．
波源——保持持续振动的物体或质点（内因） 介质——能够传播波的物质（外因）
2.产生条件：同时存在振源和介质． 机械振动是产生机械波的必要条件. 机械波不能在真空中传播.
3.机械波的特点
（1）介质中各个质点不是同时起振的，离波源近的 质点先起振(步调不一致). 前面的质点带动后面的质点 振动，后面的质点重复前面的质点的振动，后面质点 的振动依次滞后前面的质点. （2）介质中质点在各自的平衡位置附近做机械振动， 质点本身并不随波迁移. （3）传播过程中各质点的振动都是受迫振动，驱动 力来源于波源.介质中各个质点的起振方向、周期、 频率、振幅和波源相同. （具有周期性）
气体内不能传播横波.
纵波 纵波在固体、液体、气体中都
声波是纵波. 地震波既有横波又有纵波. 水波不是横波也不是纵波，叫做水纹波. 能传播.
波 动 与 振 动
1．区别 振动是一个质点的往复运动，而波动是介质中 许多质点的集体运动． 2．联系 （ 1）都是周期性的运动：波动周期等于质点的 振动周期． （ 2）从构成介质的某一质点来看，所呈现的现 象是振动，从介质的整体来看，所呈现的现象 是波动． （ 3）振动是形成波动的必要条件，但有振动不 一定存在波动． （ 4）波动是振动形式（信息和能量）的传播过 程．
生活中无处不在的波
声波
水波
弹簧纵波
绳波
地震波
光波
电磁波
温故知新: 提问：什么是机械振动？什么是简谐运动？
机械振动：物体在平衡位置附近的往复运动． 简谐运动：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．
提问：向平静水中,投石子会看到什么现象？
以石子击水点为中心，振动（波浪） 远离中心向四周传播，直到很远.
提问：绳子一端固定，手拿另一端水平拉直，上下抖 动．看到什么现象？ 看到一列凸凹相间的波形（振动形式） 向绳子的另一端传去
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.