《机械波的产生》
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。
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。
大学物理下册课件 第15章 机械波
已知振动状态以速度 沿 轴正向传播 。对应同一时刻 ，
振动状态与原点在
时刻的振动状态相同。
点的
因此，在设定坐标系中，波线上任一点、任意时刻的振动规律为
这就是沿 X 轴正向传播的平面简谐波动方程。它是时间和空间的双重周期函数。
15.2.1 平面简谐波的波函数
沿 X 轴正向传播的平面简谐波动方程
t = 7T / 8
t = T
在同一坐标系
XOY 中
正向波
反向波
驻波
点击鼠标，观察在一个周期T 中不同时刻各波的波形图。
每点击一次，
时间步进
合成驻波
15.4.3 驻 波
为简明起见，
设
改写原式得
并用
由
正向波
反向波
驻 波 方 程
注意到三角函数关系
得
驻 波 方 程
驻 波 方 程
波节
波腹
波腹处振幅最大
固体的容变弹性模量
液体和气体:液体可以产生容变,其容变弹性模量如固体一致
对于密度为 的固体,在其中传播横波和纵波的速度为
液体和气体中传播纵波的波速为
15.1.3 波的特征量
关于波速问题: 波速取决于媒质的弹性(弹性模量)和媒质的惯性(密度)
细长棒:沿着棒的长度方向传播纵波的波速取决于杨氏弹性模量及其惯性
上下
抖动
振速 最小
振速 最大
形变最小
形变最大
时刻波形
在波动中，各体积元产生不同程度的 弹性形变，
具有 弹性势能
各体积元以变化的振动速率 上下振动，
具有振动动能
总能量
15.3 波的能量
动能
动能计算
势能计算
机械波的产生
判断：
有机械振动就一定有机械波
有机械波就一定有机械振动
机械波中各质点的频率相同
波的传播过程是质点的振动形式的传递过程
在机械波的传播过程中，介质中的各振动质点 会随波向前移动
机械波的分类：
横波和纵波
横波：质点的振动方向跟波的传播方向垂直 的波。
纵波：质点的振动方向跟波的传播方向在 同一直线上的波。(声波是一种纵波)
波速：
描述波在介质中传播快慢的物理量，符号为v， 单位m/s 在均匀介质中，波是匀速传播的
机械波的波速大小由介质的性质决 定，与波源无关！
波速与波长、周期的关系？
v =λ/ T=λf
波形图：
如何已知某一时刻波的波形图来求 得另一时刻的波形图
v
A
y
t =0 时刻 A
x
o
t =T/4 时刻
机械波的频率和周期由波源决定， 与介质无关！
波长：
在一列波中，偏离平衡位置的位移和速度总 是相同的两个相邻质点间的距离。用符号λ 表示，单位是m。
λ
P
Q
P、Q 两点的振动步调始终一致。
对波长的理解：
在横波中，波长等于相邻两个波峰或波谷之间 的距离，相邻波峰与波谷间沿传播方向的距离 为半个波长； 波长等于波源全振动一次的时间内波向前传播 的距离。波源振动n次，波向前传播n个波长； 相距为波长的整数倍的两点，振动的步调始终 一致；相距半波长奇数倍两点，振动的步调始 终相反。
波形的特点：
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。 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。
机械波--机械波的产生和传播(ppt 19)
ul
RT
M
p
— 气体摩尔热容比
M — 气体摩尔质量 R — 气体摩尔常数
§13.2
一 平面行波
平面简谐波
y
已知位于坐标原点的质元的振动规律：
u
x
P
yo f ( t )
在 t 时刻，x 处质元的振动状态应与
t
o
x
G x u t 时刻原点质元的振动相同。 u
在 t 时刻，x 处质元的振动规律为 二 平面简谐波
波面
z
波面
波线
x
波线 y
球面波 4 波长 周期 频率和波速 波长
柱面波
同一波线上相邻两个同相点之间的距离；或波源作一 次完全振动，波前进的距离。波长反映了波的空间周 期性。 波前进一个波长距离所需的时间。周期表征了波的时 间周期性。
周期(T)
频率 单位时间内，波前进距离中完整波的数目。 频率同周期一样表征了波的时间周期性。
ut
T
T — 张力
— 线密度
均匀细棒中，纵波的波速为
ul
Y
Y — 固体棒的杨氏模量
G
— 固体棒的密度
G — 固体的切变弹性模量 — 固体密度
B — 流体的容变弹性模量
固体媒质中传播的横波速率为
u
t
B
液体和气体中的纵波波速为
ul
— 流体的密度
稀薄大气中的纵波波速为
2
波函数的物理意义 波函数
y
o
振动方程 当质元位置 x 一定
P
u
x
xP y P ( xP ,t ) A cos[ t ( 0 2 )] y P ( t ) u
《机械波的产生》教学设计
机械波的形成和传播机械波是是自然界和生活当中广泛存在的周期性运动。
本节在上一章机械振动的基础上，进一步深入学习机械波，是对机械振动的拓展和深化学习。
本节课的主要内容是让学生通过多媒体课件演示观察机械波的传播过程，并让学生亲自体会机械波的传播过程。
一、教学目标知识与技能1、知识目标（1）、明确机械波的概念和产生条件。
（2）、理解波的形成和传播特点。
（3）、知道机械波的种类及区别和联系。
2、能力目标学会观察现象分析总结问题。
3、过程与方法（1）、通过观察、描点、画波形等过程，感受学习波的基本方法。
（2）、通过波的模型建立和分析，提高学生抽象思维、分析推理能力。
4、情感态度与价值观培养学生严谨求实的科学精神和探索精神，调动学生参与教学过程的设计和组织，培养他们的学习热情及与他人合作的团队精神。
二、重难点1、重点波动现象的认识和特点。
2、难点机械波传播过程中的特点的理解。
三、教学用具课件、绳子、波动演示器等。
四、教学过程（一）、导入新课开门见山直接用波动演示器演示波动现象，给同学们视觉上的对波动的形象认识。
并让同学们思考找出生活中的机械波。
（二）、教学过程1、组织学生观看小短片生活中的机械波，让他们觉得波动现象很常见有必要将其学习好。
2、让同学们自己体验绳波，提高他们的学习兴趣，加深多波动现象的认识。
3、探究机械波的形成过程老师：拿出一条准备好的细长绳，把另一端固定，一端用手抖动，后面的绳子为什么会运动？凹凸相间的波是怎样形成的呢？提出问题激发学生们思考。
学生：开始小组讨论，得出各种结论老师：听完学生的各种结论，稍作点评，先不告诉同学们结论慢慢引导学生建立一个直观的物理模型----给出课件内容：将一条绳子分成很多小段，再将每个小段看成质点，物理模型建好后再让同学们观看制作好的课件。
学生：观看课件视频仔细观察各个质点的运动情况以及波的传播情况，再次分析老师提出的问题，得出自己的结论：震动在介质中传播形成机械波，反过来让同学们解释各种波动现象的形成过程。
机械波的产生(第1课时)
姓名班级组别课题：机械波的产生（第1课时）达标要求：1 知道波的形成过程2 理解什么是机械波。
确定波是传播振动、能量和信息的一种方式3 知道什么是横波和纵波及波峰、波谷、密部、疏部学习重点：知道机械波的形成过程学习难点：理解机械波传播过程中介质中的质点不随波迁移预习案1物理学中，将机械振动在物质中的传播叫做机械波,传播机械波的物质叫做2 波形成的原因：以绳波为例（1）设想绳子由很多小段组成，每一小段可以看成是一个质点, 质点间存在相互作用。
（2）在无外来扰动之前，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_____________。
（3）由于外来扰动，会引起绳中的某一质点振动，首先振动的这个质点称为_________。
（4）由于绳中各质点之间存在着相互作用力，作为波源的质点就带动周围质点振动，并依次带动邻近质点振动，于是振动就在绳中由近及远地传播。
3波的分类（1）横波：质点的振动方向与波的传播方向相互___________的波。
凸起的最高处叫________，凹下的最低处叫_________。
（2）纵波：质点的振动方向与波的传播方向在__________________的波，质点分布较密集的部分叫密部；质点分布较稀疏的部分叫疏部.（3）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4波传播的是能量和信息（1）介质不迁移：介质中有机械波传播时，介质本身并不随波迁移（2）三个传递：传递的只是__________________这种形式，同时也传递能量和信息（3）起振方向：介质中质点开始振动的方向均与波源开始振动的方向_________________. 检查展示1关于振动和波的关系，下列说法中正确的是（）A有振动就一定有波B波是质点由近及远的移动过程C波是传播波源振动能量的一种方式D波源停止振动，则波也立即停止传播2区分横波和纵波的依据是（）A质点沿水平方向还是沿竖直方向振动B质点的振动方向跟波的传播方向相互垂直还是在一条直线上C波沿水平方向还是沿竖直方向传播D波传播的距离近还是远3关于机械波的形成，下列说法中正确的是（）A 物体做机械运动，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深化选讲例1：科学探测表明，月球表面无大气层，也没有水，更没有任何生命存在的痕迹．在月球上，两宇航员面对面讲话也无法听到，这是因为( )A ．月球太冷，声音传播太慢B ．月球上没有空气，声音无法传播C ．宇航员不适应月球，声音太轻D ．月球上太嘈杂，声音听不清楚例2： 把一个小石子投向平静的湖水中,会激起一圈圈波纹向外传播,如果此时水面上有一片树叶,下列对树叶运动情况的叙述中正确的是( )A.渐渐飘向湖心B.渐渐飘向湖边C.在原处上下振动D.沿着波纹做圆周运动例3:如图所示,为沿水平方向的介质中的部分质点,每相邻两质点间距离相等,其中O 是波源.设波源的振动周期为T,自波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时,经过4T ,质点1开始起振,则下列关于各质点的振动和介质中波的说法中正确的是( )A.介质中所有质点的超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,起振位置和起振方向是不同的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的时间总是比质点7通过相同位置时落后4T D.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,但如果质点1发生的是第100次振动,那么质点9发生的就是第98次振动目标测试1.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2.下列关于横波、纵波的说法正确的是 （ ）A 质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷B 质点振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫横波C 纵波的波形是疏密相间的，质点分布最密的部分叫密部，分布最疏的地方叫疏部D 质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫纵波3.机械波按质点振动方向与波传播方向的关系可分为横波和纵波，关于介质中质点的振动方向和波的传播方向，下列说法正确的是 （ ）A 在横波中两者方向有时相同B 在横波中两者方向一定不同C 在纵波中两者方向有时相同D 在纵波中两者方向一定不同4.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B 机械波传播的是机械振动这种运动形式C 机械波可以把介质微粒传递出去D 机械波可以传递机械能。
机械波的产生
五．机械波传播的对象： １．振动这种运动形式。 ２．能量。
注意：介质本身并不 随波迁移。
思考:
如何取下 铁链?
Thank you!
七A机械波 的产生
产
听
生
见
声
振动在介
声
音
质中传递
音
(
(
产 生
(机械波)
接 收
振
振
动
动械振动在介质 中地传播。
二．机械波的 产生条件： １．振源。 ２．介质。
三.机械波的分类:
横波：质点的振动方向
和波的传播方向垂直。
纵波:质点的振动方向和波的
传播方向在一条直线上。
四．机械波产生的原因：
- 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)。
56
89
11 12
15
11 2 3 444 5 6 77 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
56
9
1 2 34 5 6 7 8
机械波传播过程中质点并不随波迁移。
螺旋弹簧上形成的波
在这列波中，质点分布最密的部 分叫密部，质点分布最疏的部分 叫疏部。
密部
疏部
二、波的分类 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
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
5. 区分横波和纵波是根据（ C ） A．沿水平方向传播的叫做横波 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的关系 D．质点振动的快慢
6．如图所示，为一列自右向左传播的横波，A、 B两个质点中，质点 B 先开始振动，A、B两个
质点刚开始振动时的运动方向均 向上 （选填 “向上”或“向下”）。
v
AB
课
堂 7. 一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子
练 习
形成如图所示的形状，对此时绳上A、B、
C、D、E、F六个质点（ AD ）
A．它们的振幅相同
B．质点D和F的速度方向相同
C．质点A和C的速度方向相同
D．从此时算起，质点B比C先回到平衡位 置
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
波的实例 声波是纵波
地震波既有横波又有纵波。 (水波既不是横波也不是纵波，叫做水纹波。)
声波是纵波，不仅能在空气中传播，也能 在液体、固体中传播。
地震波既有纵波，也有 横波。当纵波传来时感 到左右晃动，横波传来 时感到上下振动。
小结 ⑴机械波: 机械振动在介质中的传播形成 机械波 ⑵分类：横波和纵波 ⑶条件：波源和介质
⑷特点:
a.介质各个质点不是同时起振，但起振方向 与振源方向相同。
b.离振源近的质点先起振。
c.质点只在平衡位置振动，并不随波迁移。
d.波传播的是振动形式和能量,且能传递信息.
e.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．
？
探究问题3、观察各个 质点的振动是同时开始 的吗？
结论3：
前面质点带动后面质 点，后面质点要依次重复 前面的运动，离波源越近， 越先开始振动。
探究问题4、从以下几个 方面将各个质点的振动与 波源的振动进行比较：
1）、起振方向
2）、振幅
3）、周期
分 析 绳子各部分看成是相互之间存在弹力的质
3. 下列说法正确的有（ BC ） A．声波在空气中传播时是纵波，在水中传 播时是横波
B．波不但传送能量，还能传递信息 C．发生地震时，由振源传出的既有横波又
有纵波
D．声波传播不需要介质
4.在机械波中有（ABC ） A．各质点都在各自的平衡位置附近振动 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的后一质点振动，
B．有机械振动必有波 C．离波源远的质点振动较慢 D．波源停止振动时，介质中的波 立即停止传播
课 堂 练 2.关于波下列说法正确的是（B ） 习 Ａ.质点振动方向总是垂直于波传播的方
向 Ｂ.波在传播的过程中，沿波的传播方向 上的介质质点依次做受迫振动 Ｃ.物体做机械振动，一定产生机械波 Ｄ.纵波的质点可以随波迁移，而横波的 质点不能
与与波源具有相同的振动周期（频率）和振幅
● 向前传播的是：振动形式、能量
自主活动：
波源刚振动 T ,波形是什么形状的？
4
波源刚振动 T ，波形又是什么形状
2
的？
3T 4
呢？
T呢？
波的产生和传播
时刻：0T35T/42/4
11 2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
2 33
点。
沿波传播方向，前一质点依次带动后一质 点延迟振动。
受迫振动！
振动的传播从总体上看形成凸凹相间的波。
结论4：
每个质点的起振方向 都与波源的起振方向相同， 且都与波源具有相同的振 动周期（频率）和振幅
一、波的产生和传播 绳波的形成过程：
1．绳子各部分看成许多质点组成，各部分 之间存在着相互作用的弹力 2．沿波的传播方向上后一个质点比前一个 质点落后一段时间，质点依次被带动
生活中的波现象：
水波
机械波的产生
探究问题1、绳子上的波 是怎样形成的？
结论1：
绳子各部分看成许多质点 组成，各质点间存在相互 作用的弹力。由于手的抖 动依次带动各质点也运动 起来，形成波
探究问题2、观察任意一 质点，在做什么运动？
结论2：
各个质点在各自的平衡 位置附近做简谐运动，没 有随波迁移。
带动性
滞后性
重复性
思考：池塘里漂着一片漂亮的树叶，你
能否通过向水中投石子的方法让它移到 岸边来？
形成需要那 些条件？
三
机 1.介质和波源：
械
介质——借以传播波的物质．
波
波源——保持持续振动的物体．
2.机械波：
机械振动在介质中的传播，形成机械波。
3.产生机械波的条件: 同时存在波源和介质。
注意：有振动不一定存在波， 有波一定存在振动
四 机 1．机械波向外传播是波源的振动形式，介质中 械 各质点并不随波发生迁移。
波 当波在介质中传播时，各个质点均在自己的平
传 衡位置附近振动。
播 在波的传播方向上各质点依次开始振动。
特 征
2.各质点振动周期相同（由波源决定，即 与波源振动周期相同）
各质点振幅相同（不考虑能量损失时）
各质点刚开始振动的方向相同．
3．机械波传播的是波源的振动形式和 能 量
课
堂 1.关于振动和波的关系，下列说法 练 正确的是（ A ） 习 A．有机械波必有振动
3．振动的形式传播出去形成波
探究问题5、各个质点 没有随波迁移，波向前 传播的又是什么呢？
结论5：
向前传播的是： 振动形式、能量
波的传播特点：
● 怎样传播？前带后，后面的质点要依次重
复前面的质点的运动，离波源越近，越先开始 振动
● 各个质点在各自的平衡位置附近做简谐运动，
没有随波迁移
● 各个质点起振方向与波源起振方向相同，且