机械波的产生
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。
大学物理 波动
x
u)]
Wk
Wp
1 2
V2 A2
s in 2 [ (t
x)] u
3. 总机械能
W
Wk
Wp
V 2 A2
sin 2 [ (t
x)] u
4. 能量密度
w
wk
wp
2 A2
s in 2 [ (t
x)] u
5. 平均能量密度
w 1 T A2 2 sin2[(t x)]dt 1 A2 2
T0
u2
讨论：1)平均能量密度与振幅平方 、频A率2 平
球面波
在各向同性的媒质中 波线 波面。
§2 一维简谐波的波函数
一、简谐波波函数
用数学表达式描述波线上每一质点在每一时刻的位移 ，这样的函数 y=y(x,t)称为行波的波函数。
设一列简谐波向右传播，波速为u。沿波的传播方 向建立ox轴，x轴上各点代表各质元平衡位置，y轴
表示质元离开平衡位置的位移。
o
间双重周期性。
x ut
4. 沿x轴负向传播的简谐波函数
y0 Acos(t )
u y
P
y y0 (t t)
o
x
xx
t
Acos[(t t) ]
u
u
Acos[(t x ) ]
u
已知x=0处振动方程: y0 Acos(t )
则简谐波函数:
y Acos[(t x ) ]
绳 上
·························t = T/4
的 简 谐 横
··················································t
t = T/2 = 3T/4
大学物理第15章机械波
第四篇
波动与光学
§15.1
波动
机械波的产生与传播
振动状态(相位）的传播称为波动，简称波。
y ( m)
0.01
y ( m)
0.01
u
x ( m)
0 .2
t (s)
0 .1
a
b
第四篇
波动与光学
直接读出振动特征量:
解
y ( m)
0.01
t (s)
0 .1
A 0.01m T 0.1 s 20 (rad / s)
2 ya (t ) 0.01 cos( 20t
第四篇
波动与光学
二、波动微分方程
1.一维波动方程的导出 对于一维波动方程：
可分别对自变量x、t求偏导得：
x y x, t A cos t u
2 y 2 x A 2 cos t 2 x u u 2 y x 2 A cos t 2 t u
频率 波速
u
uT
u
讨论
①波的周期、频率与介质无关，由波源确定。 ②不同频率的波在同一介质中波速相同。
③波在不同介质中频率不变（由波源决定）。
第四篇
波动与光学
六、弹性介质与波的传播
在一种弹性介质中能够传播的是横波还是纵波，波速能够有多大， 都与介质的弹性有关。 1.长变变形 应力 单位截面上的受力称为应力。
大学物理学之机械波
1. 沿x轴正方向传播(右行波)
设原点O处振动位移的表达式为：
y
Ａ
O
u
y0 A cos t 0） （
P
x
设波的位相速度，即波速为u,则对P点：
x
9
x y A cos (t ） 0〕 〔 u
2 f , u f
x y A cos 2 ft 0
一、波的能量
设波在体密度为的弹性介质中传播, 在波线上坐标x处取 一个体积元dV, 在时刻t该体积元各量如下: 振动位移:
y x A sin (t ) t u 振动动能: dE 1 dmv 2 1 dVA2 2 sin 2 (t x ) k 2 2 u 22
(1)
1.0 x y 1.0 cos2 2.0 2.0 2 1.0 cos[( x)]m 2
(2)
y 1.0 sin(x)m
16
按照式(2)可画出t=1.0s时 的波形图
y/m
1.0
O 2.0
(3) 将x=0.5m代入式(1), 得该处
2 u u 1 x 2 2 2 VA sin t 2 u
故总能量:
dE dEk dE p x dVA sin (t ) u
2 2 2
表 明：
总能量随时间作周期性变化; 振动中动能与势能相位差为/2, 波动中动能和势能同相; 波动是能量传播的一种形式。 24
振动速度: v
x y A cos (t ) u
关于体积元的弹性势能：
以金属棒中传播纵波为例。在波线上任取一体积为 V S x ， 质量为 m S x 的体积元。利用金属棒的杨氏弹性模量 a 的定义和虎克定律 b
大学物理机械波
x u
u
dWp
1 2
A2 2
sin
2
(t
ux )dV
dWk
2024/1/12
机械波
3) 介质元的总能量：
机械波
dW dWk dWp A22 sin 2 (t ux)dV
结论
(1) 介质元dV 的总能量：
A2 2
sin
2
t
x u
dV
——周期性变化
(2) 介质元的动能、势能变化是同周期的，且相等.
y(x)
A
cos
t0
x u
A cos
x u
(t0
)
表示各质元的位移分布函数.
对应函数曲线——波形图.
2024/1/12
(3) 波形图的分析： a. 可表示振幅A，波长λ；
u
y
A
λ
O
x1
机械波
x2
x
b. 波形图中 x1 和 x2 两质点的相位差:
y1
A cos t
(
x1 u
)
1
x1 u
y2
BA
机械波
x
(3) 若 u 沿 x 轴负向，以上两种情况又如何？
解: (1) 在 x 轴上任取一点P ，该点
振动方程为：
yp
Acos[4π
(t
x u
1)] 8
x1
BA
u
x
P
波函数为：
y(x,t) Acos[4π (t x 1)] u8
2024/1/12
机械波
(2)
B
点振动方程为：yB (t)
2024/1/12
机械波
6.1.4 波速 波长 周期（频率） 波长（）: 同一波线上相邻两个相位差为 2 的质点之间的
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。
高中物理公式大全(全集)十机械波
高中物理公式大全（全集）十机械波一、知识网络二、画龙点睛概念1、机械波(1)机械波：机械振动在介质中的传播，形成机械波。
(2) 机械波的产生条件：①波源：引起介质振动的质点或物体②介质：传播机械振动的物质(3)机械波形成的缘故：是介质内部各质点间存在着相互作用的弹力，各质点依次被带动。
(4)机械波的特点和实质①机械波的传播特点a．前面的质点领先，后面的质点紧跟；b．介质中各质点只在各自平稳位置邻近做机械振动，并不沿波的方向发生迁移；c．波中各质点振动的频率都相同；d．振动是波动的形成缘故，波动是振动的传播；e．在平均介质中波是匀速传播的。
②机械波的实质a．传播振动的一种形式；b．传递能量的一种方式。
(5)机械波的差不多类型：横波和纵波①横波：质点的振动方向跟波的传播方向垂直的波，叫做横波。
表现形式：其中凸起部分的最高点叫波峰，凹下部分的最低点叫波谷。
横波表现为凹凸相间的波形。
实例：沿绳传播的波、迎风飘扬的红旗等为横波。
②纵波：质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波，叫做纵波。
表现形式其中质点分布较稀的部分叫疏部，质点分布较密的部分叫密部。
纵波表现为疏密相间的波形。
实例：沿弹簧传播的波、声波等为纵波。
2、波的图象(1)波的图象的建立①横坐标轴和纵坐标轴的含意义横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平稳位置；纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平稳位置的位移。
从形式上区分振动图象和波动图象，就看横坐标。
②图象的建立：在xOy坐标平面上，画出各个质点的平稳位置x与各个质点偏离平稳位置的位移y的各个点(x，y)，并把这些点连成曲线，就得到某一时刻的波的图象。
(2)波的图象的特点①横波的图象特点横波的图象的形状和波在传播过程中介质中各质点某时刻的分布形状相似。
波形中的波峰也确实是图象中的位移正向最大值，波谷即为图象中位移负向最大值。
波形中通过平稳位置的质点在图象中也恰处于平稳位置。
在横波的情形下，振动质点在某一时刻所在的位置连成的一条曲线，确实是波的图象，能直观地表示出波形。
第4章-2机械波
P = wuS
∵ u=
λ
T
∵ T=
2π
ω
∴ u=
ωλ
2π
P=
ωλ
2π
wS
§4-7 声波,超声波和次声波
4-7-1 声波
声波:频率在 声波:频率在20 Hz ~ 2×104 Hz波段的机械 × 波段的机械 波. 次声波:频率低于 的声波. 次声波:频率低于20 Hz 的声波. 超声波:频率高于 × 的声波. 超声波:频率高于2×104 Hz 的声波.
比较动能
1 2 2 2 x dEk = ρω A sin ωt dV 2 u
结论: 在波动过程中, 结论: 在波动过程中,任一质元的动能和势能 相等,且同相位变化. 相等,且同相位变化.
质元的机械能: 质元的机械能:
x d E = d Ek + d Ep = ρA ω sin ωt dV u
t1
简谐波沿Ox 轴的负方向传播 简谐波沿
x y( x, t ) = Acos[ω(t + ) + 0 ] u
y(x, t) = Acos(ωt + 2πx
λ
+0 )
t x y( x, t ) = Acos2π + +0 T λ
若已知的振动点不在原点, 注:若已知的振动点不在原点,而是在 x0 点,则只 换为( 即可. 要将各波动表达式中的 x 换为(x- x0) 即可.
产生机械波的两个条件: 产生机械波的两个条件:
(1) 波源; ) 波源; (2) 能够传播机械振动的弹性介质. ) 能够传播机械振动的弹性介质.
两种类型的机械波: 两种类型的机械波:
横波:质点的振动方向和波动的传播方向垂直. 横波:质点的振动方向和波动的传播方向垂直. 波形特征: 波形特征: 存在波峰和波谷. 存在波峰和波谷.
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
一、教学任务和背景简介
本节课是上海市二期课改高一年级物理教 材第四章《周期运动》的第D节内容，此前 学生刚学过匀速圆周运动和机械振动的知识 这节内容重在要求学生能够了解波的产生条 件和传播过程中的特点及波的种类，为下节 课《机械波的描述》打下基础，同时也为高 二电学中的交流电、电磁波等后续知识做准 备。属于基础性课程。本节课的教学对象是 闵行中学(上海市实验性、示范性高级中学) 高一普通班学生。
六、课中教学流程设计之一
学案反馈引入：
呈现预习结果，由课 前窗帘的波动，水波视频， 绳波实验，总结得出波产 生条件
六、课中教学流程设计之二
引导探究1
学生进入利用自己电脑进 入动画课堂，在教师引导下， 探究波传播过程中的特点
;;;;;;;;;;;;;; ;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
本节课难点机械波传播特点：在教师引导下， 学生利用动画课堂自主探究，教师引导学生 总结；又利用自主活动让学生体验波形成过 程中；课堂反馈；课后知识点拨
十、说明：网络、电脑在本节课中的应用
课前学案，分发课程资源.预习反馈,教师了解学生 最近学习区 课中利用网络平台学生进入动画课堂自主探究，利 用网络及时进行课堂反馈,准确把握教学效果. 课后结合动画复习，作业中通过网络提供帮助系统
六、课中教学流程设计之三
自主活动
在教师引导下利 用动画课堂1研究波形 成过程中不同时刻的波 形，体验波形成过程中 各个质点的运动，同时 为绘制波形图打下基础
六、课中教学流程设计之四
引导探究2
教师操作实验，提 出横波、纵波概念，学 生利用动画课堂2，探究 横波、纵波的不同点
六、课中教学流程设计之五
课中检测 课堂反馈
课后点拨 帮助系统
五、课前学案：小实验
1、实验目的 实验目的：体验波的形成 2、实验过程 (1)、抓住窗帘的一端，在垂直于窗的方向 上前后摆动窗帘，观察到什么现象？回答问 题1 (2)、在窗帘水平方向上距离手30cm左右 的位置夹一个小夹子，再次重复步骤1，摆 动窗帘，观察夹子的运动。回答问题2
三、教学的重点和难点
教学重点 机械波的产生条件、传播特点 、分类 教学的难点 机械波传播特点
四、教学设计思想和主要教学流程
本节课的设计思想和教学流程
以上海二期课改期的基本要求为指导，采用“课前体验-课中引导 探究应用-课后点拨”的教学策略
课前体验 摆动窗 帘形成 波
课中探究 引导探究
二、三维教学目标
1、知识和技能
（1）理解机械波产生和传播的条件； （2）理解机械波的传播特点； （3）知道机械波的分类。
2、过程与方法 （1）通过对动画的观察、分析，经历应用模拟实验认识物理规律的过程； （2）通过利用动画课堂探索研究机械波传播过程中的特点，体验学习机 械波的方法，感悟观察、分析、归纳等科学方法的应用； （3）通过利用动画课堂进行自主探究，提高利用动画课堂学习知识的能 力。 3、情感、态度与价值观 （1）通过在动画课堂自主探究波传播的特点，领略多媒体信息技术在现 代教学中的应用； （2）通过绳波的模拟实验，激发探究的愿望和学习的兴趣。
课堂反馈
利用网络平台，巩固概念，当堂反馈
七、课后知识点拨
八、如何突出重点：
本节课重点在于机械波产生条件、传播特点和分 类。通过课前体验的窗帘波实验，课中水波视频，绳波 演示实验，使学生体验感受波的产生条件；利用动画课 堂1自主探究波的传播特点；利用动画课堂2探究横波 和纵波的不同点。
九、如何突破难点