9章 机械波000
教科版高中物理选择性必修第一册第三章第1节机械波的形成和传播
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 中凸起部分的最高点叫波峰，凹下部分的最低点叫波谷.
2.纵波：质点的振动方向与波的传播方向平行的波；其 中质点分布较稀的部分叫疏部，质点分布较密的部分叫 密部.
观察：波峰和波谷
答案：沿着波的传播方向：上坡下，下坡上.
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.
3.1 机械波的形成和传播
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？
观察思考
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？
设想: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
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（波源）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。
高二物理机械波波的多解问题学案
第4讲波的多解问题[目标定位] 1.掌握波在传播过程中的周期性和双向性特点．2.能分析和处理波动图像的多解问题。
一、波的多解问题1．波具有时间和空间的周期性，传播具有双向性，所以关于波的问题更容易出现多解．造成多解的主要因素有：(1)时间间隔Δt与周期T的关系不明确；(2)波的传播距离Δx与波长λ的关系不明确；(3)波的传播方向不确定．2．在解决波的问题时，对题设条件模糊，没有明确说明的物理量，一定设法考虑其所有的可能性：(1)质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能；(2)质点由平衡位置开始振动，则有起振方向相反的两种可能；(3)只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向传播的可能；(4)只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能．【例1】一列横波在x轴上传播，t1＝0和t2＝0.005 s时的波形如图12－3－2中的实线和虚线所示．图12－3－2(1)设周期大于(t2－t1)，求波速；(2)设周期小于(t2－t1)，并且波速为6 000 m/s.求波的传播方向．解析当波传播时间小于周期时，波沿传播方向前进的距离小于一个波长；当波传播的时间大于周期时，波沿传播方向前进的距离大于波长．这时从波形的变化上看出的传播距离加上n个波长才是波实际传播的距离．(1)因Δt＝t2－t1＜T，所以波传播的距离可以直接由图读出．若波向右传播，则在0.005 s内传播了2 m，故波速为v＝2 m0.005 s＝400 m/s.若波向左传播，则在0.005 s内传播了6 m，故波速为v＝6 m0.005 s＝1 200 m/s.(2)因Δt＝t2－t1＞T，所以波传播的距离大于一个波长，在0.005 s内传播的距离为Δx＝vΔt＝6 000×0.005 m＝30 m，Δxλ＝308＝334，即Δx＝3λ＋34λ.因此，可得波的传播方向沿x轴的负方向．答案(1)波向右传播时，v＝400 m/s；波向左传播时，v＝1 200 m/s(2)x轴负方向借题发挥解决周期性及双向性带来的多解问题的一般思路如下：(1)首先考虑传播方向的双向性，如果题目未说明波的传播方向或没有其他条件暗示，应首先按波传播的可能性进行讨论．(2)对设定的传播方向，确定Δt和T的关系，一般先确定最简单的情况，即一个周期内的情况，然后在此基础上加nT.(3)应注意题目是否有限制条件，如有的题目限制波的传播方向，或限制时间Δt 大于或小于一个周期等．所以解题时应综合考虑，加强多解意识，认真分析题意．(4)空间的周期性和时间的周期性是一致的，实质上是波形平移规律的应用，所以解题时我们可以针对不同题目选择其中一种方法求解．波的多解问题1．一列横波在t＝0时刻的波形如图12－3－4中实线所示，在t＝1 s时的波形如图中虚线所示．由此可以判定此波的()A．波长一定是4 cmB．周期一定是4 sC．振幅一定是2 cmD．传播速度一定是1 cm/s1．一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图12－3－10中的实线所示，t＝0.02 s时刻的波形如图中虚线所示．若该波的周期T大于0.02 s，则该波的传播速度可能是()图12－3－10A．7 m/s B．3 m/s C．1 m/s D．5 m/s2．如图12－3－12所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为t1＝0时的波形图，此时P质点向y轴负方向运动，虚线为t2＝0.01 s时的波形图．已知周期T>0.01 s.(1)波沿x轴________(填“正”或“负”)方向传播；(2)求波速．3．一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图12－3－13所示．经0.6 s时间质点a第一次到达波峰位置，求：(1)波的传播速度大小；(2)质点b第一次出现波峰的时刻．4.一列简谐横波t1时刻的波形如图12－3－14中实线所示，t2时刻的波形如图中虚线所示，已知Δt＝t 2－t1＝0.5 s．问：(1)这列波的传播速度是多少？(2)若波向左传播，且3T<Δt<4T，波速是多大？(3)若波速等于68 m/s，则波向哪个方向传播？5. 如图实线是某时刻的波形图象，虚线是经过0.2s时的波形图象。
13-1波的基本概念
在室温下， 例1 在室温下，已知空气中的声速 u1 为340 m·s-1，水中的声速 u 2 为1 450 m·s-1，求 频率为200 Hz和2 000 Hz 的声波在空气中 频率为 和 和水中的波长各为多少？ 和水中的波长各为多少？ 频率为200 Hz和2 000 解 由λ = u ，频率为 和 ν Hz 的声波在 空气中的波长
第十三章 波动
2
物理学
下册
13-1 机械波的几个概念 波动的特征是： 波动的特征是：
1. 波动具有一定的传播速度，并伴随着能量的传播。 波动具有一定的传播速度，并伴随着能量的传播。 2. 波动具有时空周期性，固定空间一点来看，振动 波动具有时空周期性，固定空间一点来看， 随时间的变化具有时间周期性，而固定一个时刻来 随时间的变化具有时间周期性， 看，空间各点的振动分布也具有空间周期性。 空间各点的振动分布也具有空间周期性。 3. 波动具有可入性和可叠加性。可入性指在空间同 波动具有可入性和可叠加性。 一区域可同时经历两个或两个以上的波， 一区域可同时经历两个或两个以上的波，因而波可 以叠加。干涉和衍射是波所特有的现象，观察干涉、 以叠加。干涉和衍射是波所特有的现象，观察干涉、 衍射现象是鉴别波动过程最有力的手段。 衍射现象是鉴别波动过程最有力的手段。
第十三章 波动
12
物理学
下册
13-1 机械波的几个概念 -
特点： 特点： 波传播方向上各点的振动方 向与波传播方向垂直 2 纵波（又称疏密波） 纵波（又称疏密波）
介质质点的振动方向和波传播方向相互平行的波 介质质点的振动方向和波传播方向相互平行的波； 振动方向和波传播方向相互平行的
例如：弹簧波、 例如：弹簧波、 声波
物理学
下册
13-1 机械波的几个概念 1.波是振动状态的传播 波是振动状态的传播 以弹性绳上的横波为例
人教版高中物理选择性必修第1册 第3章 3 波的反射、折射和衍射
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第三章 机械波
【答案】BD 【解析】图B中小孔与波长相差不多，能发生明显衍射．图D中障 碍物与波长相差不多，能发生明显衍射．故B、D正确．
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波的反射现象 精练1 某人想听到自己发出的声音的回声，若已知声音在空气中 的传播速度为340 m/s，那么他至少要离障碍物多远？(原声与回声区分 的最短时间为0.1 s) 【答案】17 m
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第三章 机械波
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第三章 机械波
3．反射定律 反射线、法线与入射线在同__一__平___面_内，反射线与入射线分居法线两 侧，反射角__等__于__入射角． 注意：反射波与入射波的波长、频率、波速都相等，但由于反射面 吸收一部分能量，反射波传播的能量将减少． 4．折射现象 (1)波在传播过程中，从一种介质___进__入___另一种介质时 ，波的 __传__播____方向发生改变的现象． (2)一切波都会发生__折__射____现象．
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第三章 机械波
2．说明
(1)频率f由波源决定，故无论是反射波还是折射波都与入射波的频
率，即波源的振动频率相同．
第六章 机械波
G为切变模量 E为杨氏模量
T为线绳所受张力，为线密度:单位长度线绳的质量
流体中纵波
第5章 机械波
u// B /
B为流体的体变模量
–1 机械波的形成和传播 第六章 5 机械波
y 0.1cos
24
例5.1 已知波动方程为 25t x ，其中x， 10 y的单位为m，t的单位为s，求(1)振幅、波长、周期、 波速；(2)距原点为8m和10m两点处质点振动的位 相差；(3)波线上某质点在时间间隔0.2s内的位相差.
G为切变模量
固体内弹性平面纵波
E为杨氏模量
张紧柔软线绳上传播横波
2 y T 2 y 2 t x 2
T为线绳所受张力，为线密度:单位长度线绳的质量
第5章 机械波
5–1 机械波的形成和传播
23
2、波速 固体中弹性横波 固体中弹性纵波 张紧软绳中横波
u G / u// E / u T /
特征：具有交替出现的波峰和波谷.
第5章 机械波
–1 机械波的形成和传播 第六章 5 机械波
4
纵波：质点振动方向与波的传播方向平行的波. （能在固体、液体和气体中传播）
特征：具有交替出现的密部和疏部.
第5章 机械波
5–1 机械波的形成和传播
5
三 波线和波面 波传播到的空间称为波场.在波场中，代表波的 传播方向的射线，称为波射线，也简称为波线.
如声音的传播速度
第5章 机械波
B 容变模量
343 m s
空气，常温
4000 m s 左右，混凝土
–1 机械波的形成和传播 第六章 5 机械波
10
2、波动周期和频率 周期 T ：一个完整波形通过介质中某固 定点所需的时间.
机械波和电磁波的区别
机械波和电磁波的区别机械波和电磁波是我们常见的两种波动现象，它们在传播方式、性质以及应用领域上存在着明显的区别。
本文将详细探讨机械波和电磁波的区别，以便更好地理解它们的特点和应用。
一、传播方式的差异机械波是一种通过介质传播的波动现象，其传播需要介质的存在。
例如，当我们扔一枚石头到水中时，会产生水波，这就是一种机械波。
机械波需要通过介质的振动将能量传递给相邻的分子或粒子，使其继续振动。
电磁波则是一种无需介质传播的波动现象，可以在真空中传播。
电磁波由电场和磁场的相互作用产生，能够在空气、真空以及其他介质中传输。
典型的电磁波有光波、无线电波等。
二、性质方面的差异1. 振动方向机械波的振动方向与波的传播方向垂直，例如，声波是通过固体、液体或气体中的压缩和稀疏产生的，其振动方向和传播方向垂直。
电磁波的振动方向与波的传播方向垂直，但电场和磁场的振动方向却是相互垂直的。
例如，光波的电场振动方向和磁场振动方向垂直，并与波的传播方向垂直。
2. 频率范围机械波的频率范围相对较低，一般在几千赫兹以下，例如，声波的频率范围通常在20Hz到20kHz之间。
电磁波的频率范围相对较高，可以覆盖很宽的频谱范围。
例如，无线电波的频率范围可以从几千赫兹到几百千兆赫兹。
3. 速度差异机械波的传播速度取决于介质的性质，例如，空气中声波的传播速度约为343米/秒。
电磁波的传播速度取决于介质的性质，对于真空来说，光速是最高的，约为300,000,000米/秒。
三、应用领域的不同机械波和电磁波在实际应用中有着不同的领域。
机械波的典型应用包括声波的音响技术、地震波的勘探和超声波的医学成像等。
电磁波的应用非常广泛，包括无线通信、广播电视、雷达、光学和辐射疗法等。
电磁波也是我们日常使用的无线电、电视等设备所使用的传输媒介。
总结起来，机械波和电磁波在传播方式、性质和应用领域上存在明显的区别。
了解这些区别对于理解波动现象的本质以及应用波动学的原理至关重要。
八年级物理第十章知识点总结归纳
八年级物理第十章知识点总结归纳第一节：机械波机械波是由介质的振动引起的，根据波传播方向的不同，机械波可以分为横波和纵波两种。
1. 横波横波是指介质质点振动方向与波的传播方向垂直的波。
横波的特点有：（1）振动方向垂直于传播方向；（2）在波的传播过程中，介质质点振动的轨迹呈现正弦曲线；（3）在波的传播过程中，质点之间的相位差保持不变；（4）横波在传播过程中发生折射、反射等现象。
2. 纵波纵波是指介质质点振动方向与波的传播方向平行的波。
纵波的特点有：（1）振动方向与传播方向平行；（2）在波的传播过程中，介质质点振动的轨迹呈现压缩与稀疏的变化；（3）在波的传播过程中，质点之间的相位差保持不变；（4）纵波在传播过程中发生折射、反射等现象。
第二节：声波声波是一种机械波，是由物体振动引起的。
声波是一种纵波，它在传播过程中产生的是介质颗粒的周期性压缩和稀疏。
1. 声速声速是声波在单位时间内传播的距离。
声速与介质的性质有关，常用的单位是米每秒（m/s）。
2. 声音强度和音量声音强度是指声波的能量传递率，通常用分贝（dB）来表示。
音量是指人对声音强度的主观感受。
3. 声音的品质声音的品质是指人对声音的主观感受，品质由音调、音色和音量等因素共同决定。
第三节：光的传播光波是由光源发出的电磁波，是一种横波。
光的传播遵循直线传播和光的反射、折射、衍射和干涉等现象。
1. 光的直线传播光在均匀介质中的传播是沿直线传播的。
2. 光的反射光在遇到界面时，发生反射现象。
光的反射遵循角度相等、入射角等于反射角的定律。
3. 光的折射光在介质之间传播时，会发生折射现象。
光的折射遵循斯涅尔定律，即入射角的正弦比等于折射角的正弦比。
4. 光的衍射光通过绕射孔或绕射缝时，发生衍射现象。
衍射是光的波动性质的表现。
5. 光的干涉两束或多束光波相遇时，会发生干涉现象。
干涉分为等厚干涉和薄膜干涉。
第四节：电流的概念和电路初步电流是电荷运动产生的现象，是电荷在导体中的流动。
第12章-机械波资料
yA 0.01cos π t
14
方法二：
y/cm
1cm
OA
ⅡⅠ
1 2 3 4 5 6 x/cm
A点振动表达式： yA Acos( t )
初始条件： A Acos 0
yA Acos t 0.01cos πt
波动表达式： y 0.01cos[π ( t x 0.01)] 0.02
L
反射波方程：y Acos ( t x 2L)
uu
16
4 波动方程
波动方程：
2y 1 2y x2 u 2 t 2
17
§12-2 波的能量
波动的过程是能量传播的过程
平面简谐纵波在直棒中传播： y Acos (t x )
1. 动能
u
BC
dm S
O x dx
x
dEk
1 2
2 A2
sin
2
t
简谐波沿Ox 轴的负方向传播
y(x, t)
A cos[(t
x) u
0]
y( x, t )
A cos(t
2πx
0 )
yx,t
A
cos2π
t T
x
0
注：若已知的振动点不在原点，而是在 x0 点，则只 要将各波动表达式中的 x 换为（x- x0） 即可。 13
例1 已知t = 0时的波形曲线为Ⅰ，波沿Ox 方向传播，
A cos[(t
x) u
0]
9
平面简谐波的波动表达式：
y( x, t )
A cos (t
x) u
0
因为 2π T uT
y( x, t )
A cos(t
2πx
0
机械波和电磁波的区别
机械波和电磁波的区别机械波和电磁波是物理学中两种不同类型的波动现象。
虽然它们都是在媒质中传播的能量和信息，但在很多方面有着显著的区别。
本文将重点探讨机械波和电磁波的区别。
一、介质需求机械波是通过媒质传播的，而电磁波则不需要介质。
机械波需要媒质中的分子或粒子作为载体，传递能量的同时使得媒质中的粒子发生振动。
常见的机械波包括声波和水波等。
相反，电磁波是由电磁场的相互作用产生的，在真空中也能够传播。
电磁波包括无线电波、可见光以及X射线等。
二、传播方式机械波的传播是通过粒子之间的相互作用来完成的。
粒子在受到波的作用后，依次向相邻粒子传递能量，实现波动的传播。
这种传播方式被称为粒子振动传递。
而电磁波则是以电场和磁场的相互作用在空间中传播的。
这种传播方式不需要任何实质性的物质，是通过两个场的相互作用来完成的。
三、波速机械波的传播速度取决于介质的性质，如介质的密度、弹性和粘滞性等。
例如，声波在气体中的传播速度较低，在液体中稍微快一些，在固体中最快。
水波的速度则取决于水的深度和波动的频率。
电磁波传播速度则是一个常数，即光速。
在真空中，光速是恒定的，约为300,000千米/秒。
四、频率范围机械波的频率范围相对较窄，通常在几百赫兹至几千赫兹之间。
人类可听到的声音的频率范围约为20赫兹至20,000赫兹。
而电磁波的频率范围非常广，从极低频至高能γ射线都有不同种类的电磁波。
无线电波、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线和γ射线是电磁波的主要类别，每个类别的频率范围和特性都有所不同。
五、性质和应用机械波的性质在很大程度上取决于介质的性质。
声波在空气中传播时可以产生共振和干涉等现象，这使得它们在音乐、通讯和医学等领域有广泛应用。
水波则可以形成漂亮的波纹和涟漪，给人们带来视觉上的享受。
电磁波有着更为复杂的性质，包括干涉、偏振和折射等效应。
不同频率的电磁波在通信技术、无线电广播、遥感和医学成像等方面有着众多的应用。
总结起来，机械波和电磁波在介质需求、传播方式、波速、频率范围以及性质和应用等方面存在明显的差异。