机械波的形成
机械波的形成和传播 高二物理
一、波的形成及特点
1.波的形成(以绳波为例) (1)一条绳子可以分成一个个小段，这些小段可以看作一个个相连 的质点， 这些质点之间存在着弹性力的作用. (2)当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻的质点，使它也上下振动.这个 质点又带动更远一些的质点…绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面 的质点总比前面的质点 迟 一些开始振动.
针对训练2 如图所示，一列绳波沿着绳由左向右传播，A是波源，t时 刻，波刚传到B点.下列说法正确的是 A.质点C在t时刻的振动方向向下 B.质点D的起振方向与A相反 C.质点B在t时刻的振动方向向下
√D.波源A开始振动时振动方向向上
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1.(波的形成)如图所示为某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4…为绳上
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3.(横波和纵波)关于横波和纵波，下列说法正确的是 A.质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫纵波 B.质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫横波 C.横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部
√D.地震波是横波，声波是纵波
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解析 质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波，A错误； 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，B错误； 横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部，C正确； 地震波有横波也有纵波，空气中的声波是纵波，D错误.
C.t＝34T时质点 11 的运动方向向下 D.t＝T 时质点 17 开始向下运动
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2.(波的特点)关于波的形成和特点，下列说法正确的是 A.随着波的传播，介质中各质点都在沿波的传播方向运动 B.随着波的传播，介质中的各质点也将由近及远地迁移出去
√C.传播波的过程中相邻各质点间必有相互作用力
答案 见解析图
解析 由波的传播特点可知，介质中先振动的质点将带动它后面的质点 振动，后面质点的振动是前面质点振动的重复，比较沿波传播方向上相 邻的两质点，可知后面质点的振动总是滞后于前面的质点.题图中质点c 和g此时在最大位移处，速度为零，无速度方向可言. 若以此时最大位移处的c点为参考点，由波的传播方向和传播的特点可 知，d点相对于c点为后面的质点，d点的振动滞后于c，要追随c运动到 负的最大位移处，所以速度方向向下，e、f依次跟上，速度方向都向下； b的振动超前，已从负的最大位移处回振，所以速度方向向上； a超前b，已回到平衡位置，速度最大也向上； 同理以g点为参考点，可知h点速度方向向上，如图所示.
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。
机械波形成的条件
机械波形成的条件一、引言机械波是指在介质中传播的能量和动量的一种物理现象，它是由介质中的粒子振动而形成的。
机械波的形成需要满足一定的条件，本文将从介质、力和振动三个方面来探讨机械波形成的条件。
二、介质介质是机械波传播的载体，它可以是固体、液体或气体。
不同类型的介质对机械波传播的速度和方式都有不同的影响。
1.固体介质固体介质具有高密度和刚性，因此它们对机械波有很好的传递性能。
在固体中，声速通常比液体和气体要高得多，这意味着声波可以更快地传播。
此外，在固体中，弹性模量越大，声速也越大。
2.液体介质液体介质具有较低密度和较小刚性，这使得它们对机械波单向传输很难。
在液体中，声速通常比气体要高得多。
与固体相比，在液态中存在较大的分子间距离，并且分子之间的相互作用较弱，因此液体中的声波传播速度较慢。
3.气体介质气体介质具有较低密度和较小刚性，这使得它们对机械波单向传输很难。
在气态中，声速通常比液态要低得多。
由于气体分子之间的距离很大，因此声波在空气中传播时会遇到阻力，这会导致声波衰减。
三、力力是机械波形成的重要条件之一。
在机械波传播过程中，粒子受到的力会影响它们的运动状态。
1.弹性力弹性力是指物体恢复原状所产生的力。
当物体受到外界扰动时，如拉伸、压缩或扭曲等形变时，物体内部产生相应的应变能量。
当外界扰动消失后，物体内部应变能量将被释放出来，并导致物体恢复原状。
这种恢复过程产生的力就是弹性力。
2.重力重力是指地球对物体产生的引力。
当一个物体受到重力作用时，它将沿着竖直方向振动。
例如，当我们扔一个石头时，它会在空中上下振动。
3.表面张力表面张力是液体分子间相互作用产生的一种力。
液体表面的分子受到的吸引力比内部分子受到的吸引力要大，这导致液体表面变得紧张。
当外界施加作用时，这种紧张状态将产生反作用力，并导致液体发生波动。
四、振动振动是机械波形成的最基本条件之一。
在介质中传播的机械波是由粒子沿着其平衡位置做小幅度的往复运动而形成的。
机械波造成原因
机械波造成原因机械波是一种在介质中传播的能量传递现象。
它的形成和传播是由于介质内部的微小颗粒或分子的振动引起的。
机械波的形成原因主要包括以下几个方面。
机械波的形成离不开振动源。
当一个物体受到外力的作用时，会发生振动。
例如，我们在水面上扔一块石头，石头受到重力的作用产生下沉运动，然后由于水的阻力和弹性作用力的作用，石头会向上弹出并继续下沉，如此往复，形成了一系列的振动。
机械波的形成还需要介质的存在。
介质是机械波传播的媒介，可以是固体、液体或气体。
当振动源在介质内产生振动时，振动会通过相邻颗粒之间的相互作用传递给其他颗粒，从而使整个介质发生振动。
例如，当我们在一个端部固定的绳子上快速扭转一端时，扭转的作用力会传递到绳子的其他部分，使整个绳子都发生振动。
机械波的形成还需要介质中的粒子之间存在一定的相互作用力。
这种相互作用力可以是弹性力、引力、摩擦力等。
当介质中的粒子受到振动源的作用力时，它们会受到相邻粒子的作用力，从而引起自身的振动。
这些相互作用力的存在使得机械波的传播不仅仅是简单的粒子振动的传递，而是能量的传递。
机械波的形成还需要满足一定的波动方程。
波动方程描述了波动过程中的物理规律。
对于一维的机械波，其波动方程可以用一维波动方程来描述，该方程描述了波动在时间和空间上的变化规律。
根据波动方程，我们可以进一步分析机械波的传播速度、频率、波长等特性。
机械波的形成原因主要包括振动源、介质的存在、介质中的相互作用力以及满足一定的波动方程。
这些因素共同作用，使得机械波能够在介质中传播，并传递能量和信息。
机械波的形成原因不仅仅是物理学的基础概念，而且在日常生活和工程应用中都有重要的实际意义。
了解机械波的形成原因，有助于我们更好地理解和应用机械波的特性。
机械波产生的条件
波密介质
波疏介质
当波从波密介质垂直入射到波疏介质,被反射到
波密介质时形成波腹. 入射波与反射波在此处的相位
时时相同，即反射波在分界处不产生相位跃变.
波疏介质 波密介质
当波从波疏介质垂直入射到波密介质,被反射 到波疏介质时形成波节. 入射波与反射波在此处的 相位时时相反,即反射波在分界处产生相位跃变.
合振幅最大
Amax A1 A2
当 2k 1π k 0,1,2,3...
合振幅最小
Amin A1 A2
位相差一般公式
2
1
2
π
r2
r1
特殊情况: 相干波源S1、S2同位相 2 1
则
2π
r1
r2
2π
r1 r2 称为波程差（波走过的路程之差）
2π
r1
r2
2π
2kπ 加强 ( 2k 1 )π减弱
(3) 波速 u
在一个周期内，某一个确定的振动状态（相位） 在空间正好传播一个波长，振动相位传播的速度。
波速由介质 的性质决定
u G
0
n
介质决定
Tu u
介质决定 波源决定
四、波动的几个概念 波线（波射线）---代表波的传播方向的射线。 波面---波场中同一时刻振动位相相同的点的轨迹。 波前（波阵面）--- 离波源最远的波面。
2 π r1
)
A2
sin( 2
2 π r2
)
A1
cos( 1
2 π r1
)
A2
cos( 2
2 π r1
)
A A12 A22 2 A1 A2 cos
2
1
2
π
r2
机械波知识点精解
机械波·知识点精解1．机械波的形成(1)机械波的形成机械振动在媒质中的传播叫机械波。
(2)机械波产生的条件既要有振源，又要有传播振动的媒质。
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)机械波的特点①振动传播途径上的各质点的振动周期相同，且与波源的振动周期相同。
②离波源越远的质点的振动越滞后。
③各振动质点只在各自的平衡位置附近振动，并不“随波逐流”。
④机械波向外传播的是振动的形式，通过振动形式的传播将能量传输出去。
2．横波和纵波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。
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；质点振动方向与波的传播方向垂直的机械波叫做横波。
3．波长、频率和波速(1)波长λ在波的传播方向上，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之间的距离叫做波长，波长反映了波的空间周期性。
对于横波，相邻两波峰或相邻两波谷之间的距离等于波长；对于纵波，相邻的两个密部或相邻的两个疏部之间距离等于波长(注意区别“叫做”与“等于”)。
(2)频率f机械波的频率表明机械波在单位时间的频繁程度。
机械波的频率等于振源的频率。
(3)波速V波的传播速度，即振动形式的传播速度，也是能量的传播速度。
①波速V=λ/T=S/t。
②在同种均匀媒质中，波速是一个定值。
波速只取决于媒质性质(见下表中声波在几种不同媒质中的传播速度)。
同时还与温度有关。
不能认为V由λ和T决定。
③注意区别波速与质点的振动速度这两个不同的概念。
两者的方向可能在同一直线上(纵波)，也可能相互垂直(横波)。
波的传播是匀速的，振动速度大小、方向随时都要发生变化。
性和时间周期性的联系，波源振动几个周期，波就向前传播几个波长。
4．波的图象表示在波的传播方向上，媒质量质点在同一时刻相对平衡位置的位移的曲线。
(1)对于简谐波来说，波的图象是按正弦曲线变化的。
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。
机械波的产生
横波和纵波的比较
横波
质点振动方向与波的传 播方向垂直 举例： 举例：绳波等
纵波
质点振动方向与波的传 播方向在同一直线上 举例：声波、 举例：声波、弹簧波等
横波和纵波可以同时存在， 横波和纵波可以同时存在，例如地震波既 有横波又有纵波。 有横波又有纵波。
巩固练习：
1、下列说件： 形成机械波的条件：
(1)波源(产生机械振动的物体） (1)波源(产生机械振动的物体） 波源 (2)介质 传播机械振动的物质） 介质（ (2)介质（传播机械振动的物质）
问题与思考？ 1.有了振动就一定会形成波吗？ 2.观察绳波实验，波的传播方向和绳 上各点的运动方向有什么关系？绳 上各点会随波向前运动吗？ 3.每个起振点运动方向一样吗？ 运动周期一样吗？
一、机械波的产生： 机械波的产生：
当介质中某一质点发生振动时， 当介质中某一质点发生振动时，就会带动它周围的 质点振动起来， 质点振动起来，这些质点又会带动各自周围的质点发生 振动，这样，振动就在介质中逐渐传播开来。 振动，这样，振动就在介质中逐渐传播开来。
机械振动在介质中传播，形成机械波。 机械振动在介质中传播，形成机械波。
三、横波与纵波 横波：质点振动方向与波的传播方向垂直。 横波：质点振动方向与波的传播方向垂直。
在横波中，突起部分的最高点叫做波峰，凹下部 在横波中，突起部分的最高点叫做波峰， 分的最低点叫做波谷。 分的最低点叫做波谷。 波 峰
波 谷
纵波
纵波：质点振动方向与波的传播方向在同一直线上。 纵波：质点振动方向与波的传播方向在同一直线上。 在纵波中，质点分布最密的部分叫密部，质点分 在纵波中，质点分布最密的部分叫密部， 布最疏的部分叫疏部。 布最疏的部分叫疏部。
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一：波的形成与传播
(1)波是大量质点整体呈现的一种运动现象。
（由于质点之间的相互作用，质点的的振动形式沿着某一方向传递就形成了波）
(2)波的形成条件：振源、介质。
(3)波传播的是能量和振动形式，质点不随波传播（质点是在平衡位置附近做机械振动）。
二：波的分类
(1)横波：质点的振动方向与传播方向垂直。
特征：有波峰、波谷。
如绳波。
(2)纵波：质点的振动方向与传播方向在一条直线上。
特征：有疏步、密部。
如弹簧波、声波等。
(3)地震时既有横波也有纵波。
三：机械波
(1)定义：机械振动在介质中的传播形成机械波。
(2)形成机械波时，介质中的物质并不随波一起传播，它们在振动。
波传播的是振动这种运动形式。
(前面的质点带动后面的质点一起振动)。
(3)波是能量的一种传递方式，同时也传播信息（波源的信息）。
(4)振动和波的区别：振动是波的起因，波是振动的传播；振动是单个质点的运动，波是一系列质点的运动现象。
有波一定有振动，有振动不一定有波。
(5)形成机械波的条件：有机械振动的物体（振源）；有介质。
四：描述波的物理量
(1)波长定义：沿着波的传播方向，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。
单位：米，符号：λ。
①在横波中波长等于相邻两个波峰或波谷之间的距离；在纵波中波长等于相邻两个密部或疏部的中央之间的距离。
②质点振动一个周期，振动形式在介质中传播的距离恰好等于一个波长，即：振动在一个周期里在介质中传播的距离等于一个波长。
(2)波速定义：波的传播快慢（不是质点振动的快慢），其大小由介质的性质决定的，在不同的介质中速度并不相同。
单位：米／秒符号：v
表达式：v＝λ／T=λf v=x/t
(3)周期和频率：质点振动的周期又叫做波的周期(T)；质点振动的频率又叫做波的频率(f)。
波的振动周期和频率只与振源有关，与媒质无关。
（媒质质点的振动都是受迫振动，所以周期同振源的周期）
五：波的图象：
1、波的图象：
在直角坐标系中：
横坐标——表示在波的传播方向上各质点的平衡位置与参考点的距离。
纵坐标——表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。
2、物理意义：波的图象表示介质中各质点在某一时刻(同一时刻)偏离平衡位置的位移的空间分布情况。
在不同时刻质点振动的位移不同，波形也随之改变，不同时刻的波形曲线是不同的
3、从波的图象上可获取的物理信息
波长，振幅，各质点的位移，已知传播方向判断振动方向（沿传播方向看，上坡下，下坡上。
）波
传播的时候可以看成波的图象沿传播方向平移。
例1由图知该该时刻此列波的振幅为5cm，波长为2m，A点的位移为2cm，如果该列波向右传播A点在下坡路上，所以A向上振动，如果该列波向左传播A点在上坡路上，所以A向下振动。
同样如果告诉A的振动方向也可以反过来判断波的传播方向。
如果告诉波速为v=20m/s。
则波的周期为T=λ/v=0.1s.
例1、如图3所示为一列简谐波在某一时刻的波的图象。
求：
Y/cm
X/m
A
2
5/cm
●
2
(1)该波的振幅和波长。
(2)已知波向右传播，说明A、B、C、D质点的振动方向。
(3)画出经过T／4后的波的图象。
解：(1)振幅是质点偏离平衡位置的最大位移，波长是两个相邻的峰峰或谷谷之间的距离，所以振幅A＝5cm，波长＝20m。
(2)根据波的传播方向和波的形成过程，可以知道质点B开始的时间比它左边的质点A要滞后一些，质点A已到达正向最大位移处，所以质点月此时刻的运动方向是向上的，同理可判断出C、D 质点的运动方向是向下的。
(3)由于波是向右传播的，由此时刻经T／4后波的图象，即为此时刻的波形沿波的传播方向推进T／4的波的图象，如图4所示
例2：如图中的实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线.经0.5s后，其波形如图中虚线所示．设该波的周期大于0.5s．
（1）如果波是向左传播的，波速是多大?波的周期是多大?
（2）如果波是向右传播的，波速是多大?波的周期是多大?
分析：根据题意，这列波的周期大于0.5s，所以经过0.5s的时间，这列波传播的距离不可能大于
一个波长.当波向左传播时，图中的波峰1只能到达波峰2，而不可能向左到达更远的波峰.当波向右传播时，图中的波峰1只能到达波峰3，而不可能
向右到达更远的波峰.已知传播的时间为＝0.5s，由图可以知道波的传播距离，由公式
就可以求出波速
.由图可以知道波长，由公式
就可以求出周期
．
解：1、如果波是向左传播的，从图可以看出，虚线所示的波形相当于实线所示的波形向左移动了6cm(个波长)，由此可求出波速为
＝0.12m/s
波的周期为： 2.00s
2、如果波是向右传播的，从图可以看出，虚线所示的波形相当于实线所示的波形向右移动了18 cm(个波长)，由此可求出波速为
=0.36m/s 波的周期为：
0.67s。