11.1 机械波
201911.1 机械波教育精品.ppt
横波的形成
三、横波与纵波
按照质点振动方向和波的传播方向之间的关系，可 以把波分成横波和纵波。
横波
纵波
定义
质点振动方向与波的传播 质点振动方向和波的传播方
方向垂直的波叫横波
向在同一直线上的波叫纵波
产生 条件
横波只存在于固体介质中
纵波可以产生在气态、液态、 固态的各种介质中
波形 举例
有凹、有凸。凸为波峰， 凹为波谷。横波又称凹凸 波
(B)
5. 关于波长，下列说法正质中传播的距离等于一个
波长。
(B) 在一个周期内，介质质点所运动的路程等于波长。
(C) 横波的波长，等于横波中波峰与波峰（或波谷与波
谷）之间的距离。
(D) 横波的波长和它的频率成正比。
3. 下列关于机械波的说法中，正确的是
（ D）
(A) 机械波可以不通过介质直接向外传播。
(B) 不需要机械振动就能产生机械波。
(C) 机械波可以把介质传播出去。
(D) 机械波向外传播的是能量，而不是介质本身。
4. 当波从一种介质进入另一种介质时，保持不变的是
(A) 波长。 (C) 波速。
(B) 频率。 (D) 传播方向。
11. 1 机 械 波
机械波 机械波的形成 横波与纵波 波是能量传递的一种方式 波长、波速和频率的关系
一、机械波 由于某种扰动，在水、空气、弹簧、绳子等某一处 （或者某一点）引起的机械振动，会沿着这些物体（或物 质）传播，这些传播振动的媒介物叫介质。 机械振动在介质中的传播，形成了机械波，简称波。
二、机械波的形成 振动如果发生在弹性介质中，它就不会局限在一个 地方，而由于介质中各部分弹性力的作用，相邻的部分也 陆续地振动起来，这样，振动就向周围的弹性介质中传播 出去。 由于振动向越来越远的地方传播，各地的振动状态 有先有后，看起来就象凸起和凹下的状态或疏与密的状 态在“移动”。 在波动过程中，媒质中传 播出去的只是媒质质点的振动 状态，质点本身只是以各自的 平衡位置为中心作振动，并不 随波一起传播出去。
初中物理机械波知识点详解
初中物理机械波知识点详解物理是一门研究物质的科学，而机械波，作为物理学的一个重要知识点，是指在介质中传递的波动现象。
它是由介质的微小振动引起的，而这些振动可以传播能量。
在初中物理课程中，我们学习了关于机械波的一些基础知识，本文将对其进行详细解析，以帮助大家更好地理解和掌握这一知识点。
一、机械波的分类机械波可以分为横波和纵波两种。
横波是指波动的媒质振动方向与波动方向相垂直的波，而纵波则是波动的媒质振动方向与波动方向相平行的波。
在物理实验中，我们通常通过观察波动介质粒子的运动情况来判断波的性质。
二、机械波的传播特点1. 传播方向：机械波的传播方向通常是沿着介质传播。
以水波为例，当水波传播时，水波上的水分子会沿着波动方向做圆周运动，但整体上，波浪的传播方向是垂直于水分子运动方向的。
2. 传播速度：机械波的传播速度取决于介质的性质。
一般情况下，介质的密度越大，传播速度越慢；介质的刚度越大，传播速度越快。
3. 反射与折射：机械波在传播过程中会发生反射与折射现象。
当波遇到边界时，一部分能量被反射回来，另一部分能量根据介质的特性发生折射。
三、机械波的参数机械波可以通过一些参数来描述其特性，包括振幅、频率、周期和波长等。
1. 振幅：机械波的振幅是指波动过程中媒质离开平衡位置的最大位移。
振幅越大，波动的能量越大。
2. 频率：机械波的频率是指波动在单位时间内通过某一点的次数。
频率的单位是赫兹（Hz），频率与波长的乘积等于波速。
3. 周期：机械波的周期是指波动一次所需要的时间。
周期的倒数就是频率，两者成反比关系。
4. 波长：机械波的波长是指波动中相邻两个相位相同的点之间的距离。
波长的单位通常为米（m）。
四、机械波的传播现象1. 直线传播：当机械波在介质中传播时，遵循直线传播的规律。
这一现象可以通过简单的实验来观察，在实验中我们可以利用水波箱模拟机械波的传播。
2. 干涉现象：当两个或多个波相遇时，它们会发生干涉现象。
干涉可以分为构造干涉和破坏干涉两种。
高中物理 机械波
高中物理机械波机械波是一种通过介质传播的波动现象，常见的机械波包括声波和振动波。
在高中物理学习中，机械波是一个重要的概念，涉及到波动的特性、传播规律以及应用等方面。
本文将从传播特点、波动方程和波的应用等方面对高中物理中的机械波进行详细介绍。
一、机械波的传播特点机械波是指通过介质中各点粒子做周期性振动而传播的波动现象。
在机械波传播过程中，波动的物质称为介质，介质中的每个点都具有一定的振动特性。
机械波按照振动方式可以分为横波和纵波两种。
横波是指介质振动方向垂直于波传播方向的波动，如水波；而纵波则是指介质振动方向与波传播方向一致的波动，如声波。
机械波的传播速度与介质的性质密切相关，比如声波在不同介质中的传播速度有所不同。
此外，机械波的传播还受波长、频率等因素影响，波动方程可以用来描述机械波在介质中的传播规律。
二、机械波的波动方程机械波的传播过程可以通过波动方程进行描述。
在一维情况下，一般的波动方程可以写成：\[y(x, t) = A \cos(kx - ωt + φ) \]式中，\( y(x, t) \)代表介质中各点的位移，\( A \)表示振幅，\( k \)为波数，\( ω \)为角频率，\( φ \)为初相位。
波动方程可以具体描述机械波的传播特性，通过调整振幅、波数和角频率等参数可以控制波动的形态和传播速度。
机械波的波动方程对于高中物理学习者来说是一个重要的概念，它帮助我们更好地理解波动现象的规律，为进一步学习波的性质和应用奠定基础。
三、机械波的应用机械波在生活和科学技术中有着广泛的应用，比如声波在通信、医学和声学研究等领域起着重要作用。
声波可以传播声音信号，实现人们之间的交流和信息传递，同时还可以应用于医学超声波检查和声学研究等方面。
此外，振动波也在工程技术中发挥着重要作用，比如地震波、横波和纵波等波动现象被广泛应用于土木工程和地质勘探中。
通过研究机械波的传播规律和特性，可以更好地应用于实际生产和科研活动中，为人类社会的发展和进步做出贡献。
《高中物理-机械波课件》
声波的产生和传播
声波是由物体振动引起的机械波。它们通过分子的相互碰撞在介质中传播， 如空气中的声音。
声波的特性
1 音量
声音的强弱。
3 音色
声音的质地或特点。
2 音调
声音的高低。
声波的干涉和衍射
干涉
当两个或多个声波相遇时，干涉现象会发生，产生 共振或抵消的效果。
衍射
声波通械波课件
什么是机械波
机械波是由质点振动引起的能量传播。它们需要介质传递能量，常见的例子 包括水波和声波。
机械波的分类
机械波分为纵波和横波两种。纵波是质点振动方向与波的传播方向相同，如声波。横波是质点振动方向与波的 传播方向垂直，如光的波动。
纵波和横波的定义与区别
纵波
质点振动方向与波的传播方向相同。
横波
质点振动方向与波的传播方向相垂直。
波的特性
1 振幅
波的最大位移。
3 频率
波的振动次数每秒钟。
2 周期
波的一个完整振动所需的时间。
4 波长
波的连续部分之间的距离。
波的干涉和衍射
干涉
当两个或多个波相遇时，干涉现象会发生，产生交 叠和增强/减弱的效果。
衍射
波通过障碍物或开口时，会发生衍射现象，扩散和 弯曲波的传播。
波速、频率和波长的关系
波速是波动传播的速度，与频率和波长有密切关系。波速 = 频率 × 波长。
波的反射和折射
波遇到障碍物或介质界面时，会发生反射和折射两种现象，产生波的方向改变。
光的波动性与粒子性
光既有波动性又有粒子性。波动性表现为干涉、衍射和折射，而粒子性表现为光的能量包含在光子中。
光的干涉和衍射
声音的强度和频率
声音的强度决定声音的响度。频率决定声音的音调，如低音和高音。
普通物理学第十一章机械波
与
x =2m处
0.05 cos ( 5×2 – 100 t ) 0.05 cos ( 100 t –10 ) 初相为–10
x1 = 0.2 m 处的振动相位比原点处的振动相位落后 x2 = 0.35 m 处的振动相位比原点处的振动相位落后
X2比x1相位差落后
100
0.15 20
0.75
☆ 按波源振动方式分类
波源作周期振动形成的波称为周期波。
波源作间歇振动形成的波称为脉冲波。 波源作简谐振动形成的波称为简谐波。
简谐波: 波源作简谐振动, 在波传到的区域, 媒质中的质元均 作简谐振动。任何复杂的波都可以看成若干个简谐波叠加而 成。
绳上的波的传播过程：
· · · · · · · · · · · · ·t = 0 · · · · · · · · · ··· ·· ·· · · · · · · · ·· · · t = T/4 · · · · · · · · ·· · ·· · ·· · · · ·· · · · · · · t = T/2 · · · · · ·· · ·· · · · · · · · · ·· · · · · · · · ·· t = 3T/4 · · ·· · · · · · · ·· · ·· · · ···· t = T ·· ·· · ·· · ·
) 0]
t
2
A
2
cos[ ( t
x v
) 0]
平面简谐波
简谐波运动学方程的物理意义：
6. 在空间中传播的平面简谐波的运动学方程为
B ( r , t ) A cos( t k r 0 )
其中 k 称为波矢，它是一个矢量，而它的绝对值就是 波数。
普通物理学课件 第十一章 机械波和电磁波
解: (1) 波的周期
T
=
1 ν
=
1 3000
s
波长
λ
=
u ν
=
0.52 m
=
52 cm
B点比A点落后的时间为
0.13m 1.56×103 m⋅s−1
= 1 s， 即 12000
T 4
(2)
A、B
两点相差13 52
=
λ 4
， B点比A点落后的相差为
1 × 2π = π
4
2
(3) 振幅 A=1mm，则振动速度的幅值为
二、平面简谐波的波函数 y
平面简谐波：
波面为平面的简谐波. x
平面简谐波的传播特性：
(1)介质中各质点都作同一频率的简谐波动。 (2)在任一时刻，各点的振动相位及位移一般不同。 (3)任一时刻在同一波阵面上的各点有相同的相位及位移。
波动方程：描述介质中各质点的位移随时间的变化
关系.
y
yp
u
P
O
t
x
yP (t) = y0 (t′) O点处质点的振动表达式为
vm = Aω = 0.1cm× 3000 s−1× 2π = 1.88×103 cm/s = 18.8 m/s
振动速度是交变的，其幅值为18.8m/s，远小于波速。
2
2010-11-20
§11-2 平面简谐波的波函数
一、波函数
用数学函数式表示介质中质点的振动状态随时
间变化的关系：ξ (r，t) = f (r，t) = f (x，y，z，t)
=
Acos[ω(t
∓
x) u
+φ0]
利用关系式 ω = 2π = 2πν 和 uT = λ ，得 T
大学物理机械波课件
折射
波穿过介质界面会发生改变，其速度和传播方向会 发生改变。
应用举例
地震勘测
科学家通过地震波探测地球内部结构和组成。
太阳能
太阳能电池板用太阳能将机械波转化为电能。
工程振动
对建筑物、桥梁、管道、航空器、汽车和其他 机械结构产生的振动进行研究，以改进设计和 性能。
地鼠探测
地鼠可以察觉波动并利用机械波与周围环境进 行通讯。
3 应用
机械波有许多广泛应用，例如地震勘测、超声诊断和地鼠探测。
机械波分类
横波
横波垂直于波传播方向波动。 最知名的横波为光波。
纵波
纵波平行于波传播方向波动。 例如，一位演说家通过空气发 出声波。
混合波
混合波包含横波和纵波。普通 的水波是一种混合波。
机械波方程
一维机械波方程
描述机械波在一维空间（例如绳 子）中的行为的方程。
探索机械波
机械波沐浴在光和海浪之中。日出的第一道光芒唤醒了生命，而波动传递着 能量。在这个课件中，我们将一起探索机械波的奥秘。
机械波究竟是什么？
1 定义
机械波是一种需要物质介质传递能量的波动，不同于光波等电磁波。
2 特点
机械波有许多特点，例如波长、振幅和频率；通过波动的传播方向分为横波和纵波，通 过波源容易区分。
二维机械波方程
描述机械波在二维空间（例如水 面）中的行为的方程。 方程(例如声波）。
波速、波长与频率
1
公式应用
2
通过对波速、波长和频率的测量可以计算
出波的性质。
3
数学表达式
波速等于波长乘以频率。
性质相关
波速、波长和频率之间存在着密切的关系。 波速越快，波长就越短，频率就越高。
机械波ppt课件
材料。
机械波在各向异性介质中传播特性
02
机械波在各向异性介质中传播时，其速度、振幅和相位等参数
会受到介质各向异性的影响，表现出复杂的传播行为。
研究意义
03
了解机械波在各向异性介质中的传播特性对于地震学、声学、
材料科学等领域具有重要的理论和应用价值。
地震波在各向异性岩石中传播规律
地震波类型
体波（P波、S波）和面波（L波、R波）是地震波的主要类型，它们在各向异性岩石中的传播 速度、振幅和衰减等特性有所不同。
介质中，波动能量传递无损耗；而在实际介质中，由于阻尼、散射等作
用，波动能量会逐渐衰减。
03
机械波在各向同性介质 中传播特性
纵波和横波传播方式对比
纵波传播方式
对比总结
质点振动方向与波传播方向平行，通 过介质中相邻质点间的相互作用力传 递能量。
纵波和横波在传播方式上存在差异， 主要表现在质点振动方向和能量传递 方式上。
治疗应用
利用高强度聚焦超声（HIFU）技 术，将超声波能量聚焦在病变组织 上，使组织产生热凝固性坏死，达 到治疗目的。
工业自动化领域振动监测技术应用
设备状态监测
通过监测机械设备的振动信号，判断设备的运行状态和故障情况， 实现设备的预防性维护。
质量控制
利用振动检测技术对生产线上的产品进行质量监测和控制，提高 产品质量和生产效率。
横波传播方式
质点振动方向与波传播方向垂直，通 过介质中相邻质点间的剪切力传递能 量。
折射、反射和衍射现象分析
折射现象
当机械波从一种介质传播到另一 种介质时，由于波速的改变，波 的传播方向会发生变化，这种现 象称为折射。折射遵循斯涅尔定
律。
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波长。
(B) 在一个周期内，介质质点所运动的路程等于波长。 (C) 横波的波长，等于横波中波峰与波峰（或波谷与波 谷）之间的距离。 (D) 横波的波长和它的频率成正比。
练
习ห้องสมุดไป่ตู้
1. 机械振动在 介质 中的 传播 过程，就形成机械 波，产生机械波的条件是一要有 波源 ，二要有 介质 。 2. 关于振动和波的关系， 以下说法正确的是 （ C） (A) 有振动，必有波。 (B) 有波，不一定有振动。
(C) 有波，必有振动。 (D) 以上说法均有可能。
3. 下列关于机械波的说法中，正确的是 (A) 机械波可以不通过介质直接向外传播。 （ D）
11. 1 机 械 波
机 械 波 机械波的形成 横波与纵波 波是能量传递的一种方式 波长、波速和频率的关系
一、机械波 由于某种扰动，在水、空气、弹簧、绳子等某一处
（或者某一点）引起的机械振动，会沿着这些物体（或物
质）传播，这些传播振动的媒介物叫介质。 机械振动在介质中的传播，形成了机械波，简称波。
二、机械波的形成 振动如果发生在弹性介质中，它就不会局限在一个 地方，而由于介质中各部分弹性力的作用，相邻的部分也 陆续地振动起来，这样，振动就向周围的弹性介质中传播 出去。 由于振动向越来越远的地方传播，各地的振动状态 有先有后，看起来就象凸起和凹下的状态或疏与密的状 态在“移动”。 在波动过程中，媒质中传 播出去的只是媒质质点的振动 状态，质点本身只是以各自的 平衡位置为中心作振动，并不 随波一起传播出去。
(B) 不需要机械振动就能产生机械波。 (C) 机械波可以把介质传播出去。 (D) 机械波向外传播的是能量，而不是介质本身。
4. 当波从一种介质进入另一种介质时，保持不变的是 (A) 波长。 (B) 频率。 ( B )
(C) 波速。
(D) 传播方向。
5. 关于波长，下列说法正确的是
( A ) (A) 在一个周期内，振动在介质中传播的距离等于一个
v T f 在同一均匀介质中，机械波匀速向外传播。波在传播 过程中，频率不变（由波源决定）；波速在不同的介质中 不同（传播速度由介质决定）；而波长由波速和介质两者 共同决定。
v
f
或
例题 一列纵波在空气中的波长是25 cm，传播速度是 340 m/s，当它传入另一介质中，速度为1 088 m/s。求它在 这种介质中的波长。 分析：因为频率是由波源决定的，它不随介质的改变 而改变。因此，本题应先求出波的频率，然后根据波速公 式再求出这列波在另一介质中的波长。 解：由波长、波速和频率的关系v =λ f 可知，当频率 不变时，波长与波速成正比，即 1 v 1 v1 1 f , v2 2 f , = 2 v2 v2 1 088 2 = 1 = ×0.25 m = 0.80 m v1 340
举例
抖动的绳子传播的是横波
声波、弹簧传播的是纵波
四、波是能量传递的一种方式 波是振动在介质中的传播过 程。随着波的传播，介质中本来静 止的质点开始振动起来，这表明它 获得了能量。这能量是从波源通过 前面的质点依次传递过来的。所以， 波在传播振动这种运动形式的同时， 也将波源的能量传递出去。因此说， 波是传递能量的一种方式。
横波的形成
三、横波与纵波 按照质点振动方向和波的传播方向之间的关系，可 以把波分成横波和纵波。
横
定义
波
纵
波
质点振动方向与波的传播 质点振动方向和波的传播方 方向垂直的波叫横波 向在同一直线上的波叫纵波 横波只存在于固体介质中
产生 条件
波形
纵波可以产生在气态、液态、 固态的各种介质中
有凹、有凸。凸为波峰， 疏部与密部相间。纵波又称 凹为波谷。横波又称凹凸 疏密波 波
五、波长、波速和频率的关系 1. 波长 沿波的传播方向，相邻的两个波峰（波谷） 或相邻两个疏部（密部）之间的距离叫波长，用 表示。
y
+A
O
-A
x
2. 频率 波源振动的频率也称波的频率。波前进一个 波长所需的时间，叫做波的周期。频率和周期反映了波在 时间上的周期性。
3. 波速 波动过程中，振动传播的距离和所用时间 的比值叫做波速, 即 s v= t 4. 波长、频率(或周期)与波速的关系