机械波的产生和传播
编稿：门俊涛责编赵一平：
目标认知
学习目标
1.掌握机械波的概念和机械波产生的条件。
2.知道波传播的是振动的形式，同时波也是传递能量的一种运动方式。
3.了解机械波的种类，知道什么是横波中的波峰和波谷、纵波中的疏部和密部。
4.理解波速的意义，知道决定波的频率、波速和波长的因素以及它们三者的关系。
5.理解机械波的图象及其意义。
学习重点、难点
1.机械波的形成原因及传播过程的特征。
2.机械波的图象及其意义。
知识要点梳理
知识点一：波的形成和传播
要点诠释：
1. 介质
能够传播振动的媒介物叫做介质。（如：绳、弹簧、水、空气、地壳等）
2．机械波
机械振动在介质中的传播形成机械波。
3．形成机械波的条件
(1)要有波源；(2)要有能传播振动的介质。
注意：有机械波必有机械振动，而有机械振动不一定能产生机械波。
4．机械波的传播特征
(1)机械波传播的仅仅是振动这种运动形式，介质本身并不随波迁移。
沿波的传播方向上各质点的振动都受它前一个质点的带动而做受迫振动，因此波动的过程是介质中相邻质点间依次“带动”、由近及远相继振动起来的过程，是振动这种运动形式在介质中依次向外传播的过程。
对简谐波而言各质点振动的振幅和周期都相同，各质点仅在各自的平衡位置附近振动，并不随波动过程的发生而沿波传播方向发生迁移。
(2)波是传递能量的一种运动形式。
波动的过程也是由于相邻质点间由近及远地依次做功的过程，所以波动过程也是能量由近及远的传播过程。因此机械波也是传播能量的一种形式。
5．波的分类
波按照质点振动方向和波的传播方向的关系，可分为：
（1）横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波，其波形为凹凸相间的波。凸起的最高处叫波峰，凹下的最底处叫波谷。
（2）纵波：质点的振动方向与波的传播方向一致的波，其波形为疏密相间的波。质点分布最密的地方叫作密部，质点分布最疏的地方叫作疏部。
知识点二：描述机械波的物理量
要点诠释：
1．波长（λ）
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。
在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）间的距离等于波长。
在纵波中，两个相邻的密部（或疏部）间的距离等于波长。
振动在一个周期内在介质中传播的距离等于一个波长。
2．频率（f）
波的频率由波源决定，一列波，介质中各质点振动频率都相同，而且都等于波源的频率。
在传播过程中，只要波源的振动频率一定，则无论在什么介质中传播，波的频率都不变。
3．波速（v）
振动在介质中传播的速度，即单位时间内振动向外传播的距离，。
波速的大小由的性质介质决定。一列波在不同介质中传播其波速不同。
对机械波来说，空气中的波速小于液体中的波速，小于固体中的波速。
4．波速与波长和频率的关系
注意：一列波的波长是受波速和频率制约的，即一列波在不同介质中传播时，波长不同。
知识点三：机械波的图象
要点诠释：
1．机械波的图象
波的传播也可用图象直观地表达出来。在平面直角坐标系中，用横坐标表示介质中各质点的平衡位置；用纵坐标表示某一时刻，各质点偏离平衡位置的位移，连接各位移矢量的末端，得出的曲线即为波的图象，
2．物理意义
表示各质点在某一时刻离开平衡位置的情况。
3．简谐波（简谐振动在介质中传播形成的波）的图象是正弦（或余弦）曲线。
如图：
4．波的图象应用（由图象可获取的信息）
（1）振动质点的振幅A、波长λ。
如：一列简谐横波某一时刻的波形图如图所示：
从图上可知振幅为5cm，波长为8cm。
若已知波速v＝16cm/s，由可求周期=。
（2）这一时刻各质点的平衡位置、位移，回复力、加速度等。
如图中b点的平衡位置在2cm处，此时偏离平衡位置的位移为正向最大5cm，回复力和加速度均为负向最大。
（3）在波速方向已知时，可确定各质点在该时刻的振动方向 (反之也可以)
①质点带动法
离波源近处质点带动远处质点振动，即远处质点总是重复近处质点的振动状态。所以判断某质点的振动方向，可看其附近靠近波源一侧的点与该点的位置关系，若比该点位置低，则向下振动；若比该点位置高，则向上振动。
如上图若已知波向右传播，a点应在它前面的质点之后振动，在y-x图的-x方向再添一点，则波形图在下方，所以a应向下振动；b跟a，b的位移要变小，经回到平衡位置，所以b向下运动；c跟b，c的位移
要变大，经到达最大位移处，所以c向上运动；依此类推，d向上运动，e向下运动。
②波形平移法
可以先画出下一个时刻的波的图象，画法是将原波的图象向波的传播方向平移，这样可看出质点的振动方向。
如经Δt时间后，振动向波的传播方向传播，波峰向后推移，由于质点本身并不随波迁移，只在平衡位置附近上下来回振动，由此可得质点的振动方向如图：
(4)经过一段时间Δt后的波形图
画出经Δt时间后的波形图，可采用两种办法：
①特殊点法(描点法)
在波形上找两个特殊点，如过平衡位置的点和与它相邻的峰(谷)点，先确定这两点的振动方向，再看Δt ＝nT+t。由于nT波形不变，所以采取去整零t的办法，分别作出两特殊点经t后的位置，然后按照正弦规律画出新波形。
②平移法
先计算出经Δt时间波传播的距离Δx＝v·Δt，因为波动图象的重复性，若知波长λ，则波形平移nλ时波形不变，当Δx=nλ+x时，可采取去整nλ留零x的方法，只需把波形沿波的传播方向平移x即可，然后按照正弦规律补全新波形。
5．波的图象与振动图象的区别与联系
利用
规律方法指导
1.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，向外传播波源的振动形式和波源提供的能量。
介质中的各质点都做受迫振动，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，在波传播过程中，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。
2.要注意区分开波速与振速
波源振动几个周期，波就向外传播几个波长，这个比值就表示了波形（或能量）向外平移的速度，即波速，它是表示波传播规律的一个基本公式。
在同一均匀介质中波动的传播是匀速的，与波动频率无关。也就是说波速是由介质的性质决定的，不同介质波速不同。
波从一种介质进入另一种介质时，周期和频率不变，波长与波在介质中的波速成正比。
波动中各质点都在平衡位置附近做周期性振动，是变加速运动，质点并没沿波的传播方向随波迁移。要区分开这两个速度。
同时要注意横波中介质质点运动路程与波传播距离的区别。
3．理解波的图象的物理意义——反映某一时刻各质点偏移平衡位置的位移情况及其随时间变化的特点
研究振动在介质中的传播，图象法是最重要的选择．建立波的图象既可分析某一瞬间振动的情况，又可通过波的图象的变化，研究各介质的振动变化的情况，求振动的具体参量，分析振动在空间上的变化。
要注意区分振动图象和波的图象：振动图象是一个质点随时间的推移而呈现的现象，波动图象是全部质点联合起来共同呈现的现象．简谐运动和其引起的简谐波的振幅、频率相同，二者的图象有相同的正弦（余弦）曲线形状，但两图象是有本质区别的。
根据波传播方向，可判断质点振动方向，根据质点的振动方向也可判断波传播方向。判断的基本方法有两种：即前质点带动后质点振动法和波形平移法。
4. 简谐波中常见多解问题
波动问题的一个显著特点是多解性，即题目有多个答案或系列解，出现多解的原因主要有以下几个方面：（1）波动的周期性
①经过周期整数倍的时间，各质点的振动情况（位移、速度、加速度等）与它在t时刻的振动情况完全相同；
②在波的传播方向上，相距波长整数倍的质点，振动情况也相同，因此必导致波的传播距离、时间、速度等物理量周期性的变化。
（2）波传播的双向性
当机械波沿x轴传播时，机械波既可以向x轴正方向传播，又可以向x轴负方向传播导致多解。
典型例题透析
类型一——机械波的基本概念
1、关于机械波的形成和传播，下列说法正确的是：( )
A．波动是指振动的质点在介质中移动的过程
B．波动是传播能量的一种方式
C．波动过程中，介质中的质点所做的振动属于自由振动
D．波源停止振动，波动过程也将立即消失
此题考察机械波的形成和传播的相关知识，理解机械波的传播特征是解此类题的关键。
解析：机械波传播的是波源的运动形式和波源提供的能量，介质中的各个质点只在各自平衡位置附近振动，并不沿波的传播方向发生迁移。由此可知选项A错误，选项B正确；
根据机械波的产生和形成过程可知，在外界扰动下，介质中某质点A离开平衡位置做振动，A质点一方面将受到周围质点对它的弹性力作用，同时A质点也对周围其它质点有弹性力作用，使周围质点随后做振动。由上述可知，介质中各质点的振动将受到相邻质点的弹性力作用，所以它们的振动属于受迫振动，而不是自由振动。因此选项C是不正确的；
波源停止振动后，波源邻近的质点先后相继停止振动，但后面已处于振动状态中的质点仍将其振动的运动形式向远处传播，即将振动能量向远处继续传播。所以波源虽停止振动，停止提供能量，但波动并非立即消失，它将仍传播一段时间和距离，直至能量损耗完而停止，因此选项D是不正确的。
答案：B
总结升华：有机械波必有机械振动，有机械振动不一定有机械波，但是已经形成的波跟波源无关，在波源停止振动时仍会继续传播，直到机械能耗尽后停止。
举一反三
【变式】关于机械波的概念，下列说法中正确的是（）
A.质点振动的方向总是垂直于波传播的方向
B.简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动位移的大小相等
C.任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长
D.相隔一个周期的两时刻，简谐波的图象相同
答案：BD
解析：对于横波质点振动方向总是垂直于波的传播方向，对于纵波质点振动方向总是平行于波的传播方向。相距半个波长的两质点振动总是反相，位移总是大小相等、方向相反，所以A不正确，B正确；
波动过程是振动形式和振动能量的传播过程，质点不随波迁移，C不正确；
又由于简谐振动每经一个周期各个质点恢复原来位置，所以波形必然相同，D正确。
类型二——机械波的图象
2、如图所示，甲为某一波在t＝1.0 s时的图象，乙为参与该波动的P质点的振动图象。
（1）说出两图中AA′的意义?
（2）说出甲图中OA′B图线的意义?
（3）求该波速v＝?
（4）在甲图中画出再经3.5 s时的波形图.
（5）求再经过3.5 s时P质点的路程和位移。
思路点拨：此题考察波的图象与振动图象，要注意它们的区别与联系
解析：
（1）甲图中AA′表示A质点的振幅为0.2 m或1.0 s时A质点的位移大小最大为0.2 m，方向为负；乙图中AA′表示P质点的振幅为0.2 m，也是P质点在0.25 s的位移大小最大为0.2 m，方向为负。
（2）甲图中OA′B段图线表示O到B之间所有质点在1.0 s时的位移，且位移方向均为负。
由乙图看出P质点在1.0 s时向－y方向振动，所以甲图中波向左传播，则OA′间各质点正向远离平衡位置方向振动，A′B间各质点正向靠近平衡位置方向振动。
（3）甲图得波长λ＝4m，乙图得周期T＝1s
所以波速
（4）经3.5 s波传播距离：Δx＝v·Δt＝14m＝
所以只需将波形向x轴负方向平移＝2 m然后按照正弦规律补全新波形即可，如图所示：
（5）因为
所以再经过3.5 s时P质点的路程
由于波动的重复性，经历时间为周期的整数倍时，位移不变．
所以只需考查从图示时刻，P质点经时的位移即可，所以经3.5 s质点P的位移仍为零。
总结升华：根据波的图象可直接读出该时刻介质中各质点对平衡位置的位移，质点振动的振幅和波长，要熟练掌握、根据波传播方向，判断质点振动方向可有两种基本方法：即前质点带动后质点振动法和波形平移法，根据质点的振动方向判断波传播方向，可采取上述相反的方法判断。
举一反三
【变式】一列简谐横波沿x轴传播，周期为T，t=0时刻的波形如图所示，此时平衡位置位于x=3 m处的质点正在向上运动，若a、b两质点平衡位置的坐标分别为x a=2.5 m， x b=5.5 m，则：（）
A.当a质点处在波峰时，b质点恰在波谷
B.t=T/4时，a质点正在向y轴负方向运动
C.t=3T/4时，b质点正在向y轴负方向运动
D.在某一时刻，a、b两质点的位移和速度可能相同
答案：C
解析：由图可看出波长为4m，t=0时刻x=3m处的质点向上振动，可得该波向左传播。
将整个波形图向左平移1.5m时，a质点到达波峰，此时b
质点正好在平衡位置，与t=0时刻平衡位置在7m处的质点振动
状态一样，故a质点到达波峰时，b质点正在平衡位置并向上振
动，A错；
将图象整体向左平移1m，即波传播T/4时，a的振动状态与
与t=0时刻平衡位置在3.5m处的质点振动状态一样，即处在平
衡位置上方并向y轴正方向运动，B错；
将图象整体向左平移3m，即波传播3T/4时，a的振动状态与与t=0时刻平衡位置在9.5m处和1.5m的质点振动状态一样，即处在平衡位置下方并向y轴负方向运动，C对；
a、b质点相隔3m，即相差3T/4，速度相同的质点应该在半周期内才会出现，故D错。
类型三——机械波的空间周期性及波传播方向的双向性
3、一列横波在t＝0时刻的波形如图中实线所示，在t＝1 s时刻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4cm
B．周期一定是4s
C．波一定沿x轴正方向传播
D．传播速度一定是3cm/s
思路点拨：题目没说明时间间隔与周期的关系及波的传播方向，是典型的多解题。遇到类似波的多解题时，应注意从波速方向、周期与题给时间关系、距离与波长的关系等因素全面加以分析。
解析：从图象可以直接读出：该波的波长λ＝4cm，故选项A是正确的。
由于波动图象具有重复性，所以仅知道两个时刻的波形而不知时间间隔与周期的关系，
周期的大小及波速均有一系列的可能值。
波可能沿x轴正方向传播，也可能沿x轴负方向传播，所以C选项错。
若波的传播方向沿x轴正方向，则
传播距离：
传播的时间：，即
速度：
（n＝0，1，2，3
若波的传播方向沿x轴负方向，则
传播的时间：，即
速度：
（n＝0，1，2，3
由上分析不难看出：周期等于4s只是它的一个可能值；
速度等于3cm/s也是它的一个可能值，故选项B、D不正确。
答案：A
总结升华：由于波传播的双向性和机械振动、机械波的周期性决定了振动和波的问题的解可能不惟一，
当题目对波的传播方向、波长或周期的大小未加限定时，一般会出现多解。解这类
问题，应注意分别在两种可能的传播方向前提下，写出波传播时间与周期或波传播
举一反三
【变式1】一列简谐横波沿直线由a向b传播，相距10.5m的a、b两处的质点振动图象如图中a、b所示，则：（）
A．该波的振幅可能是20cm
B．该波的波长可能是8.4m
C．该波的波速可能是10.5 m/s
D．该波由a传播到b可能历时7s
答案：D
解析：题目中给出了两个质点的振动图象，从图中直接可以看出振动的振幅为10cm，
周期为4s，选项A错误；
因为波是沿着a向b传播，所以从振动形式可以看出，b比a至少晚振动3/4个周期，
满足，（n=0，1，2……），可知选项D正确；
又，可得选项BC错误。
【变式2】在一列沿水平直线传播的简谐横波上，有平衡位置相距0.4 m的B、C两质点，t1＝0时B、C 两质点的位移为正的最大值，而且B、C间有一个波谷。当t2＝0.1 s时，B、C两质点的位置刚好在各自的平衡位置，并且这时B、C间呈现一个波峰和一个波谷，波谷离B点为波长的1/4
（1
（2）若波速为27 m/s，则t3＝3s时质点C的振动方向怎样？
解析：
（1）据题意作出t1＝0时刻B、C质点间的波动图象如图（甲）所示和t2＝0.1 s的波动图象如图（乙）所示：
由图可知B、C质点空间间距为波长，即λ=0.4m。
由于传播方向不明，由（甲）波形变为（乙）波形存在两种可能：
若波从B向C传播，则经时间，甲波变为乙波，即，
所以
这时波速
其中n＝0，1，2，3
同理，若波从C向B传播，则有
所以
这时波速
其中n＝0，1，2，3
（2）波速，满足的通式，所以波是从B向C传播的。
此时，则t3＝0.3 s时刻C质点在“效仿”前质点Q在（甲）图的振动行为，C向上振动。
总结升华：求解这类问题时，要特别注意由于波传播的两种可能方向和波形的空间重复性及质点振动的周期性引起的多解问题，避免漏解。
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（4）三者关系：________________________________________ 2、波动图像：表示在波的传播方向上，介质中的各个质点在________________相对平衡位置的________。当波源作简谐运动时，它在介质中形成简谐波，其波动图像为正弦或余弦曲线. （1）由波的图像可获取的信息 ①从图像可以直接读出振幅（注意单位）. ②从图像可以直接读出波长（注意单位）. > ③可求任一点在该时刻相对平衡位置的位移（包括大小和方向） ④可以确定各质点振动的加速度方向（加速度总是指向平衡位置） ⑤在波速方向已知（或已知波源方位）时可确定各质点在该时刻的振动方向. （2）波动图像与振动图像的比较： 振动图象波动图象研究对象一个振动质点沿波传播方向所有的质点 一个质点的位移随时间变化规律某时刻所有质点的空间分布规律@ 研究内容 图象 物理意义表示一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移 随时间推移，图象沿传播方向平移图象变化， 随时间推移图象延续，但已有形状不 变 一个完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长 例3、一列简谐波在x轴上传播，其波形图如图7-32-4所示，其中实线，虚线分别表示t1=0，t2=时的波形，求⑴这列波的波速 ⑵若波速为280m/s,其传播方向如何此时质点P从图中位置运动至波谷位置 的最短时间是多少 :
练习2、如图7-32-5所示，甲为某一波在t=时的图象，乙为对应该波动的P质点的振动图象。 ⑴说出两图中AA’的意义 ⑵说出甲图中OA’B图线的意义 ⑶求该波速v= ⑷在甲图中画出再经时的波形图。 % ⑸求再经过时P质点的路程s和位移。 练习题： 1.在波的传播过程中，下列有关介质中质点的振动说法正确的是( ) A．质点在介质中做自由振动 B．质点在介质中做受迫振动 · C．各质点的振动规律都相同 D．各质点的振动速度都相同 2.下列关于横波与纵波的说法中，正确的是( ) A．振源上下振动形成的波是横波 B．振源左右振动形成的波是纵波 C．振源振动方向与波的传播方向相互垂直，形成的是横波 D．在固体中传播的波一定是横波 3.传播一列简谐波的介质中各点具有相同的( )
《机械波的产生和传播》教学设计（教案） 一、教材分析 本章《机械波》是在《机械振动》的基础上讲述波的基本知识。波是一种比较重要而普遍的运动形式，是后续电磁波、光波的基础。《波的形成与传播》一节是《机械波》的第一节，学好这一节的内容对后续课程波的描述、波的图象、波的各种特性至关重要，起着承上启下的作用。波是一种比较抽象的运动形式，是高中物理教学中的难点之一，本节教材对学生的理解能力、空间想象和逻辑推理能力及联系实际能力有较高的要求，它需要学生能想象出多个质点同时又不同步的运动从整体上形成波的（空间传播）情景。 教学重点：横波的形成与传播过程的规律。 教学难点：质点振动和波传播的关系。 教学疑点：波传播的是什么？ 二、教学目标： 1、知识目标： （1）理解波的形成与传播。知道产生机械波的条件。 （2）知道横波和纵波，知道波峰和波谷，密部和疏部。 （3）知道机械波，理解机械波传播振动形式，传递能量和信息。 2、能力目标： （1）通过波动模型的建立过程，提高学生的抽象想象能力。 （2）根据对机械波模型的分析判断，提高分析推理能力。 3、情感目标： （1）从波的形成过程中，体会个体与整体的关系，明确个体动作要服从整体动作，培养学生的集体主义精神。 （2）通过观察波的形成过程，体验科学美感，陶冶学生的审美情操。体验大自然各种波动的自然美感。 三、教学方法设计： 本节课采用实验观察法。在教学中通过演示实验、学生动手实验及多媒体课件创设形象化的动态情景并提出相关系列问题。要求学生观察、研究和总结得出结论并能回答相关问题以达到教学的目标要求。在教学中渗透问题探究式学习，充分体现以学生为主的现代教学理念（教师只是起引导作用）。 四、教学过程设计： 1、创设情景，引入课题： 首先让学生观看四个事先拍成录相的演示实验现象课件（水波、随风飘的旗、绳波和电磁波等四种波动情景），让学生观看后对波有个初步印象。并提出两个问题以引入本节课要完成的教学内容： （1）波是如何形成的？
机械波的产生和传播 编稿：门俊涛责编赵一平： 目标认知 学习目标 1.掌握机械波的概念和机械波产生的条件。 2.知道波传播的是振动的形式，同时波也是传递能量的一种运动方式。 3.了解机械波的种类，知道什么是横波中的波峰和波谷、纵波中的疏部和密部。 4.理解波速的意义，知道决定波的频率、波速和波长的因素以及它们三者的关系。 5.理解机械波的图象及其意义。 学习重点、难点 1.机械波的形成原因及传播过程的特征。 2.机械波的图象及其意义。 知识要点梳理 知识点一：波的形成和传播 要点诠释： 1. 介质 能够传播振动的媒介物叫做介质。（如：绳、弹簧、水、空气、地壳等）
2．机械波 机械振动在介质中的传播形成机械波。 3．形成机械波的条件 (1)要有波源；(2)要有能传播振动的介质。 注意：有机械波必有机械振动，而有机械振动不一定能产生机械波。 4．机械波的传播特征 (1)机械波传播的仅仅是振动这种运动形式，介质本身并不随波迁移。 沿波的传播方向上各质点的振动都受它前一个质点的带动而做受迫振动，因此波动的过程是介质中相邻质点间依次“带动”、由近及远相继振动起来的过程，是振动这种运动形式在介质中依次向外传播的过程。 对简谐波而言各质点振动的振幅和周期都相同，各质点仅在各自的平衡位置附近振动，并不随波动过程的发生而沿波传播方向发生迁移。 (2)波是传递能量的一种运动形式。 波动的过程也是由于相邻质点间由近及远地依次做功的过程，所以波动过程也是能量由近及远的传播过程。因此机械波也是传播能量的一种形式。 5．波的分类 波按照质点振动方向和波的传播方向的关系，可分为： （1）横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波，其波形为凹凸相间的波。凸起的
机械波的产生与传播教学设计 一、教材分析 本章《机械波》是在《机械振动》的基础上讲述波的基本知识。波是一种比较重要而普遍的运动形式，是后续电磁波、光波的基础。《波的形成与传播》一节是《机械波》的第一节，学好这一节的内容对后续课程波的描述、波的图象、波的各种特性至关重要，起着承上启下的作用。波是一种比较抽象的运动形式，是高中物理教学中的难点之一，本节教材对学生的理解能力、空间想象和逻辑推理能力及联系实际能力有较高的要求，它需要学生能想象出多个质点同时又不同步的运动从整体上形成波的（空间传播）情景。 教学重点：横波的形成与传播过程的规律。 教学难点：质点振动和波传播的关系。 教学疑点：波传播的是什么？ 二、教学目标： 1、知识目标： （1）理解波的形成与传播。知道产生机械波的条件。 （2）知道横波和纵波，知道波峰和波谷，密部和疏部。 （3）知道机械波，理解机械波传播振动形式，传递能量和信息。 2、能力目标： （1）通过波动模型的建立过程，提高学生的抽象想象能力。 （2）根据对机械波模型的分析判断，提高分析推理能力。 3、情感目标： （1）从波的形成过程中，体会个体与整体的关系，明确个体动作要服从整体动作，培养学生的集体主义精神。 （2）通过观察波的形成过程，体验科学美感，陶冶学生的审美情操。体验大自然各种波动的自然美感。 三、教学方法设计： 本节课采用实验观察法。在教学中通过演示实验、学生动手实验及多媒体课件创设形象化的动态情景并提出相关系列问题。要求学生观察、研究和总结得出结论并能回答相关问题以达到教学的目标要求。在教学中渗透问题探究式学习，充分体现以学生为主的现代教学理念（教师只是起引导作用）。 四、教学过程设计： 1、创设情景，引入课题： 首先让学生观看四个事先拍成录相的演示实验现象课件（水波、随风飘的旗、绳波和电磁波等四种波动情景），让学生观看后对波有个初步印象。并提出两个问题以引入本节课要完成的教学内容： （1）波是如何形成的？
机械波的描述 【教学目标】 知识能力目标： 1． 研究波的产生和运动过程，理解波形图和波的传播规律 2． 结合波的产生过程，利用波形图理解波的周期和频率、波长和波速计算 方法过程目标： 利用学习过的频闪照片方法，研究波形运动，培养实验探究能力 情感态度目标： 培养观察现象、分析问题的探究精神 【教学重点】 1． 机械波的传播规律 2． 机械波的描述物理量：波长、波速和周期频率 【教学难点】 1． 机械波传播过程中的波形变化规律 2． 波形运动与波上质点运动的区分 【教学流程】 【教学过程】 课题引入：上节课同学们初步研究了波的产生过程。通过学习认识到，机械波是机械振动在介质中的传播。这节课我们将以横波为研究对象，进一步探究在物理中用那些物理量来描述机械波，以及这些物理量之间存在怎样的关系。 学生实验观察：利用筷子和细绳制造一列绳波，观察波形与波形运动。（实验方法：一位同学将绳子一端固定，另一位同学用筷子在桌面上左右振动，形成绳波。 一、波的图像： 学生观察实验视频，归纳实验现象： （1）有上下起伏的波浪线 （2）波浪线在向前移动着 问题1：实验中波形运动的很快，如何看清某 个时刻的波形呢？ 由问题一引出波形图。 学生回答：牌照（定格）。 通过通过快照记录下波的图形就是波形图。 波形图记录了某个时刻波上每个质点相对于平衡位置的位移。 波形图记录了某一时刻波上每个质点的相对平衡位置的位移。 问题2：波形图图形有何特点？
学生回答：不断重复（周期性图像） 二、波的描述物理量 1． 波长（λ）： （1）波形图中，两个相邻波峰（波谷）间的距离。 学生通过观察横波演示仪：波形的产 生过程对应着振动的传递过程。当波源转 动一次时，质点链上恰好形成一个完整的 波形。 学生归纳波长的定义：波源振动一个 周期，波向前推进的距离。 同时观察到波源振动一个周期，波向 前传播一个波长的距离，半个周期波传播半个波长的距离。 问题3：波的传播是匀速的吗？如何验证这一结论？ 学生回答：利用频闪照片研究，若在相同时间内，波传播的距离相同，则波的传播是匀速的。 学生实践1：学生研究四张波形照片，测量任意 一点的运动路程，发现相同时间内运动路程相同，可 以证明波的传播是匀速的。时间间隔1/25秒。 2． 波速（v ）： 通过实验研究，我们发现在均匀介质中的传播是 匀速的。 问题4：波形在传播过程中是上下起伏的吗？ （1） 孤波演示：通过观察一列孤波的传播过 程，学生发现，波在传播过程中，波形并未如想象的一般上下起伏变化。 而是保持形状向前运动（整体平移） （2） 通过慢放实验视频，观察波形的平移。体会波形传播与生活错觉的差异。 （3） 实验中之所以容易产生波形上下起伏的错觉，原因在于我们既观察到了波 源的上下振动，有注意到向前运动的波形，将两者的运动错误的融合在一 起而形成的错觉。 问题5：波长与波速之间有何关系？ 学生回答：由于波源振动一个周期时间里，波传播的距离是一个波长，对比匀速直线运动公式，s =vt ，所以λ=vT 。 （1）由于在振源振动一个周期（T ）的时间内，波前进的距离为一个波长（λ），所以根 据匀速直线运动速度公式： f T v λλ == （2）机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，不同的介质中波速不同。 问题6：波长与波速关系式中的周期和频率是指什么运动？ 学生回答：质点振动的周期和频率。 3． 频率和周期： 所谓波的频率和周期，就是波形上每一个支点的振动周期和频率。由于波上的每一个质点都是在前一质点的带领下做受迫振动，所以所有质点的振动周期和频率均和波源相同。 学生实践2：下图是实验中的一张照片，若波源刚振动了一个周期，试画出波源再振动T/4后的波形。
D、机械波的产生 一、教学任务分析 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，《D机械波的产生》是在学习了《C机械振动》之后，对振动的群体性现象进行的更为深入的探究。 机械波是机械运动中比较复杂的运动形式，属于周期性运动，广泛地涉及物理学的诸多领域。 本节课的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，为下节课《E 机械波的描述》打下基础，同时也为高二电学中的电磁波等后续知识的学习做准备。 学习本节内容需要的知识有：运动学相关知识、动力学相关知识、机械振动、周期运动等。 从生活中的有关机械波的例子入手，本节课逐步引导学生构建起有关机械波的理性认识，建立有关“机械波”、“机械波的传播”、“机械波的特点”等概念。 以教师的演示实验逐步引导学生探究机械波的形成条件、机械波的传播特点，分析得到有关机械波的相关知识。 本设计强调学生在学习过程中深化对机械波的理性认识，通过对简单实际问题的分析与研究，知道机械波在实际生活中的应用，从而自觉联系生活，有意识地思考生活中的一些物理现象。 本节课属于基础性课程范畴，计划安排1课时。 本节课的教学对象是南洋模范中学（上海市实验性、示范性高级中学）高一普通班的学生。 通过前面的学习，学生已经具备了相关的运动学和动力学的基本知识，并认识了质点振动的特点和规律，但对于机械波的认识依旧停留在对日常生活现象观察的感性层面，并未形成理性层面的、较为系统的认知网络，因此本节课通过引导学生观察实验、分析机械波的成因以及动态传播过程特征，进一步提高学生观察、实验、抽象思维、推理和综合分析问题的能力。 二、教学目标： 1、知识与技能： （1）知道机械波的形成过程。 （2）能绘制横波在不同时刻的波形图。 （3）知道横波。 （4）理解机械波产生和传播的条件。 2、过程与方法： （1）通过对日常生活中有关波动现象的观察、分析、总结、提炼物理现象的特点，体会物理概念形成的过程，感受科学探究的乐趣。 （2）通过演示实验来探究物理现象的规律。 3、情感态度价值观： （1）通过“生活→物理→生活”的学习过程，感受科学探究的趣味性与实用性。 （2）培养学生通过辨证的观点探究物理过程及其规律。 （3）塑造学生唯物主义的世界观和方法论。 三、教学重点难点：
6.2机械波的产生和描述配套训练 卷A 一．选择题 1．关于机械振动和机械波的关系是（） A．有振动必有波 B．有波必有振动 C．有振动不一定有波 D．有波不一定有振动 2．关于横波和纵波，下列说法中正确的是（） A．横波和纵波都存在波峰和波谷 B．横波和纵波的质点振动方向不同，因此，这两种波不可能沿同一方向传播 C．地震中形成的彼，既有横波，也有纵波 D．横波与纵波都能在固体．液体．气体中传播 3．在以下各种波中，属于机械波的有（） A．水波B．光波C．无线电波D．地震波 4．波在传播的过程中，正确的说法是（） A．介质中的质点是随波迁移 B．波源的振动能量随波迁移 C．波源的能量靠振动质点的迁移随波传递 D．介质的质点每完成一次全振动，波向前传播一个波长的距离 5．下列说法中，正确的是（） A．打开香水瓶盖，较远处的人也能闻到香水味，是由于香水随声波传播的原因 B．掉到池塘中心的皮球，不能通过搅动水来使它靠岸 1
2 C ．地震波中有横波，也有纵波，是一段时间只有横波，另一段时间只有纵波 D ．纵波中的疏部和密部是介质中的质点原来就分布好的，是固定不动的 6．下图所示为一列向左传播的横波某时刻的图象，由图象可知（ ） A ．质点c 、e 的运动方向始终相反 B ．质点d 、e 的运动方向始终相同 C ．质点a 、b 、c 的振幅相同 D ．质点a 、e 、c 的振动速度为零 7．一列简谐横波沿直线AB 传播，已知A ．B 两质点平衡位置间的距离是3m ，且在某一时刻，A ．B 两质点的位移均为零，A ．B 之间只有一个波峰，则这列横波的波长可能是（ ） A ．3m B ．6m C ．2m D ．4m 8．如图所示为一横波的波形曲线，向右传播，从图中可知（ ） A ．振幅为2cm B ．x =1m 处质点的速度沿y 轴负方向 C ．x =3m 处质点的位移为零，速度沿x 轴正方向 D ．x =4m 处质点的位移为2cm ，加速度沿y 轴负方向 9．如图所示，有一沿x 轴正方向传播的简谐横波，波速为1m/s ， 振幅为4cm ，频率为2.5Hz ，在t =0时刻，P 点位于其平衡位置下 方最大位移处，则距P 为0.3m 的Q 点（ ） A ．在0.1s 时的速度最小 B ．在0.1s 时的加速度最小 C ．在0.1s 时的位移是 4cm
2.波的描述 学习目标：1.[物理观念]理解波的图像的意义． 2.[科学思维]能够由波的图像判断传播方向与质点振动方向的关系，由有关信息画出波的图像． 3.[科学探究]会区别波动图像和振动图像． ☆ 阅读本节教材，回答第62页“问题”并梳理必要知识点． 教材第62页问题提示：能用横坐标x表示在波传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y 表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移． 一、波的图像 1．图像的建立 如图所示，用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移，在xOy平面上，画出各点(x，y)，用平滑的曲线把各点连接起来就得到了波的图像． 2．图像的物理意义 波的图像描述的是某一时刻，沿波的传播方向的各个质点离开平衡位置的位移． 3．简谐波 波形图像是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也称为简谐波．简谐波在传播时，介质中各质点在做简谐运动． 二、波长、频率和波速 1．波长 (1)定义 在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，通常用λ表示． (2)特征 在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长．在纵波中，两个相邻疏部或两个相邻密部之间的距离等于波长． 注意：“相邻”和“振动相位总是相同的”是波长定义的关键，二者缺一不可． 2．周期、频率
(1)规律 在波动中，各个质点的振动周期或频率是相同的，它们都等于波源的振动周期或频率． (2)决定因素 波的周期或频率由波源的周期或频率决定． (3)时空的对应性 在一个周期的时间内，振动在介质中传播的距离等于一个波长． (4)周期与频率关系 周期T 与频率f 互为倒数，即f ＝1 T . 3．波速 (1)定义：波速是指波在介质中传播的速度． (2)公式：v ＝λ T ＝λf . (3)决定因素 机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，在不同的介质中，波速一般不同． (4)决定波长的因素：波长由波速和频率共同决定． 1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)波的图像描述了某一时刻各质点离开平衡位置的位移情况． (√) (2)简谐波中各质点做的是简谐运动． (√) (3)波的图像是质点的运动的轨迹． (×) (4)可以根据波的传播方向确定各质点某时刻的运动方向． (√) 2．(多选)如图所示为一列向右传播的简谐横波在某个时刻的波形，由图像可知( ) A ．质点b 此时位移为零 B ．质点b 此时向－y 方向运动 C ．质点d 的振幅是2 cm D ．质点a 再经过T 2 通过的路程是4 cm ACD [由波形知，质点b 在平衡位置，所以其位移此时为零，故A 正确；因波向右传播，波源在左侧，在质点b 的左侧选一参考点b ′，由图知b ′在b 上方，所以质点b 此时向＋y
机械波的产生和传播 【学习目标】 1．知道直线上波的形成过程． 2．理解什么是机械波，确认波是传播振动形式和传递能量的一种方式． 3．知道什么是横波、波峰和波谷． 4．知道什么是纵波、密部和疏部． 【要点梳理】 要点一、机械波 1．机械波的形成 （1）介质：能够传播机械振动的物质叫介质，它可以是固、液、气三态中任意一种．可以把介质看成由许多质点构成，质点与相邻质点互相联系． （2）平衡位置：在没有外来振动之前，各个质点排列在同一直线上，各个质点所在位置称为各自的平衡位置． （3）波源：由于外来的扰动，在水、绳及空气的某一质点会引起振动，首先振动的这个质点即为波源． （4）由于介质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，波源周围质点跟着波源做受迫振动获得能量后，再带动邻近质点振动，于是振动就在介质中由近及远地传播．（5）尽管各个质点都在重复波源的振动，但是各个质点振动的步调是不一致的，沿着波的传播方向离波源远的质点开始振动的时间要落后于离波源近的质点．这就是说，在同一时刻，介质中各个质点离开平衡位置的位移是不相同的，这样就形成了凸凹相间（或疏密相间）的波形．2．均匀介质中的横波形成过程 波源（被手握住的绳端）上、下做简谐振动，如图． 水平均质绳上的振动传播过程，如图．
要点二、机械波形成的条件及分类 1．机械波形成的条件 （1）有持续振动的波源．（也叫振源） （2）传播振动的介质． 波源做简谐运动时，在均匀介质中传播形成简谐波． 2．波的分类 （1）横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷．
（2）纵波：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．质点分布密的部分叫密部，分布疏的部分叫疏部． 要点诠释：气体、液体、固体都能传播纵波，但气体不能传播横波因为气体不能发生剪切形变，无法传播横波． 要点三、振动与波 2．振动与波动的区别 （1）从运动对象看： ①振动是一个质点或物体以平衡位置为中心的往复运动． ②波动是在波源的带动下，介质中大量质点依次发生振动而形成的集体运动． （2）从运动原因看： ①振动是由于质点受回复力作用的结果． ②波动是由于介质中相邻质点的带动的结果． （3）从能量变化看： ①振动系统的动能和势能相互转化，对简谐运动来说，转化过程中总机械能保持不变． ②波传播过程中，介质里每一振动质点的动能和势能同时达到最大，同时达到最小，质点的机械能在最大与最小值之间变化，而每个质点在不断地吸收和放出能量，因而波的传播过程也是能量的传播过程． 3．“带动看齐”法分析质点的振动方向 在波的传播中，靠近波源的质点带动后面的质点运动，离波源远的质点追随离波源近的质点．用“带动看齐”的思路可分析各个质点的振动方向．
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。波从一种介质进入另一种介质时，周期和频率不变，波长与波在介质中的波速成正比，亦即波长将由介质和波源共同决定。 三、波的图象： 波在介质中传播时，介质中不同质点 的位移随时间变化的情况是不同的，介质 中某一点的振动位移既跟时间有关，又跟 它距波源的距离有关，为了表示波在介质 中的传播情况，通常选定某一时刻，用纵 坐标表示该时刻各个质点离开平衡位置的位移，横作标表示介质中各个质点的平衡位置，用平滑的曲线连接此时刻各质点位移矢量的末端，这就是该时刻波的图象。 波的图象是一条正弦或余弦曲线，从波的图象中可以看出：在波
大学物理机械波知识点总结 【篇一：大学物理机械波知识点总结】 高考物理机械波知识点整理归纳 机械振动在介质中的传播称为机械波(mechanical wave)。机械波和电磁波既有相似之处又有不同之处，机械波由机械振动产生，电磁 波由电磁振荡产生;机械波的传播需要特定的介质，在不同介质中的 传播速度也不同，在真空中根本不能传播，而电磁波(例如光波)可以 在真空中传播;机械波可以是横波和纵波，但电磁波只能是横波;机械 波和电磁波的许多物理性质，如：折射、反射等是一致的，描述它 们的物理量也是相同的。常见的机械波有：水波、声波、地震波。 机械振动产生机械波，机械波的传递一定要有介质,有机械振动但不 一定有机械波产生。 形成条件 波源 波源也称振源，指能够维持振动的传播，不间断的输入能量，并能 发出波的物体或物体所在的初始位置。波源即是机械波形成的必要 条件，也是电磁波形成的必要条件。 波源可以认为是第一个开始振动的质点，波源开始振动后，介质中 的其他质点就以波源的频率做受迫振动，波源的频率等于波的频率。介质 广义的介质可以是包含一种物质的另一种物质。在机械波中，介质 特指机械波借以传播的物质。仅有波源而没有介质时，机械波不会 产生，例如，真空中的闹钟无法发出声音。机械波在介质中的传播 速率是由介质本身的固有性质决定的。在不同介质中，波速是不同的。
下表给出了0℃时，声波在不同介质的传播速度，数据取自《普通高 中课程标准实验教科书-物理(选修3-4)》(2005年)[1]。单位v/m s^- 1 传播方式和特点 质点的运动 机械波在传播过程中，每一个质点都只做上下(左右)的简谐振动，即，质点本身并不随着机械波的传播而前进，也就是说，机械波的一质 点运动是沿一水平直线进行的。例如：人的声带不会随着声波的传 播而离开口腔。简谐振动做等幅震动,理想状态下可看作做能量守恒 的运动.阻尼振动为能量逐渐损失的运动. 为了说明机械波在传播时质点运动的特点，现已绳波(右下图)为例进 行介绍，其他形式的机械波同理[1]。 绳波是一种简单的横波，在日常生活中，我们拿起一根绳子的一端 进行一次抖动，就可以看见一个波形在绳子上传播，如果连续不断 地进行周期性上下抖动，就形成了绳波[1]。 把绳分成许多小部分，每一小部分都看成一个质点，相邻两个质点间，有弹力的相互作用。第一个质点在外力作用下振动后，就会带 动第二个质点振动，只是质点二的振动比前者落后。这样，前一个 质点的振动带动后一个质点的振动，依次带动下去，振动也就发生 区域向远处的传播，从而形成了绳波。如果在绳子上任取一点系上 红布条，我们还可以发现，红布条只是在上下振动，并没有随波前 进[1]。 由此，我们可以发现，介质中的每个质点，在波传播时，都只做简 谐振动(可以是上下，也可以是左右)，机械波可以看成是一种运动形 式的传播，质点本身不会沿着波的传播方向移动。
机械振动和机械波 一、知识结构 二、重点知识回顾 1机械振动 （一）机械振动 物体（质点）在某一中心位置两侧所做的往复运动就叫做机械振动，物体能够围绕着平衡位置做往复运动，必然受到使它能够回到平衡位置的力即回复力。回复力是以效果命名的力，它可以是一个力或一个力的分力，也可以是几个力的合力。 产生振动的必要条件是：a、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。b、阻力足够小。（二）简谐振动 1. 定义：物体在跟位移成正比，并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐振动。简谐振动是最简单，最基本的振动。研究简谐振动物体的位置，常常建立以中心位置（平衡位置）为原点的坐标系，把物体的位移定义为物体偏离开坐标原点的位移。因此简谐振动也可说是物体在跟位移大小成正比，方向跟位移相反的回复力作用下的振动，即F=－k x，其中
“－”号表示力方向跟位移方向相反。 2. 简谐振动的条件：物体必须受到大小跟离开平衡位置的位移成正比，方向跟位移方向相反的回复力作用。 3. 简谐振动是一种机械运动，有关机械运动的概念和规律都适用，简谐振动的特点在于它是一种周期性运动，它的位移、回复力、速度、加速度以及动能和势能（重力势能和弹性势能）都随时间做周期性变化。 （三）描述振动的物理量，简谐振动是一种周期性运动，描述系统的整体的振动情况常引入下面几个物理量。 1. 振幅：振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，常用字母“A”表示，它是标量，为正值，振幅是表示振动强弱的物理量，振幅的大小表示了振动系统总机械能的大小，简谐振动在振动过程中，动能和势能相互转化而总机械能守恒。 2. 周期和频率，周期是振子完成一次全振动的时间，频率是一秒钟内振子完成全振动的次数。振动的周期T跟频率f之间是倒数关系，即T=1/f。振动的周期和频率都是描述振动快慢的物理量，简谐振动的周期和频率是由振动物体本身性质决定的，与振幅无关，所以又叫固有周期和固有频率。 （四）单摆：摆角小于5°的单摆是典型的简谐振动。 细线的一端固定在悬点，另一端拴一个小球，忽略线的伸缩和质量，球的直径远小于悬线长度的装置叫单摆。单摆做简谐振动的条件是：最大摆角小于5°，单摆的回复力F是重力在圆弧切线方向的分力。单摆的周期公式是T=。由公式可知单摆做简谐振动的固有周期与振幅，摆球质量无关，只与L和g有关，其中L是摆长，是悬点到摆球球心的距离。g 是单摆所在处的重力加速度，在有加速度的系统中（如悬挂在升降机中的单摆）其g应为等效加速度。 （五）振动图象。 简谐振动的图象是振子振动的位移随时间变化的函数图象。所建坐标系中横轴表示时间，纵轴表示位移。图象是正弦或余弦函数图象，它直观地反映出简谐振动的位移随时间作周期性变化的规律。要把质点的振动过程和振动图象联系起来，从图象可以得到振子在不同时刻或不同位置时位移、速度、加速度，回复力等的变化情况。 （六）机械振动的应用——受迫振动和共振现象的分析
高二物理机械波的产生和描述北师大版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 机械波的产生和描述 （一）机械波的产生 1. 机械波 机械振动在介质中传播，形成机械波 2. 机械波的形成： 总是后一质点在前一质点带动下做受迫振动，各质点振动的频率、振幅均相同（简谐波），但振动依次落后，即后一质点重复前一质点的振动。 （二）波的描述 1. 波速公式： 其中：f——仅由波源决定。 v——对机械波波速由介质决定。 λ——与波源、介质均有关。 当波由一种介质进入到另一种介质，波的频率f保持不变，波速v将改变，波长λ也将改变。 2. 波的图像：表示介质中各质点在某一时刻的位移。 【典型例题】 例1. 绳上有一列正弦横波，沿x轴传播，图中的a、b是绳上两点，它们在x轴上的距离小于一个波长。当a点振动到最高点时，b点恰经平衡位置向上运动。试在图中a、b两点之间画出两个波形，分别表示： （1）沿x轴正方向传播的波； （2）沿x轴负方向传播的波。 并在所画出的两波形上分别标明符号①和②。 分析：（1）若波沿x轴正方向传播，先画出一个完整的波形（如图甲所示），再根据a、b两点的振动特征在图中描出它们的位置，则a、b之间即所求。 （2）若波沿x轴负方向传播，同上述方法描出a、b位置（如图乙所示） 解： 例2. 一简谐横波在图中x轴上传播，实线和虚线分别是t1和t2时刻的波形图，已知t2－t1=1.0s。由图判断下列哪一个波速是不可能的。（） A. 1m/s B. 3m/s C. 5m/s D. 10m/s 分析：（1）若波沿+x方向传播，则有
（2）若波沿-x方向传播，则有 解：ABC选项正确。 例3. 一列简谐波沿x轴正方向传播，在t=0时刻的波形如图所示，已知这列波在x=1m 的质点依次出现两个波峰的时间间隔为0.4s，则（） A. 这列波的波长是6m B. 这列波的波速是10m/s C. x=9m处的质点要再经过0.7s才能第一次到达波峰处 D. x=9m处的质点到达波峰时，x=1m处的质点也恰好到达波峰处 分析：由图可知，波长为4m，故A选项错。 由题干“x=1m的质点依次出现两个波峰的时间间隔为0.4s”，即周期T=0.4s， t=0时刻，波传播到x=6m处，且该质点振动沿+y方向，再经△t时刻波传播到到达波峰处，故C选项错。 x=1m与x=9m处的质点，相距△x’=8m=2λ，故两质点振动情况总相同，故D选项正确。 解：BD。 例4. 一列简谐横波沿x轴负方向传播，图1是t=1s时的波形图，图2是波中某振动质元位移随时间变化的振动图线（两图用同一时间起点），则图2可能是图1中哪个质元的振动图线？（） A. x=0处的质元 B. x=1m处的质元 C. x=2m处的质元 D. x=3m处的质元 图1 图2 分析：首先要清楚两图线的物理意义，其次由图2可知，该质点在t=1s时正通过平衡位置向下振动，由此可在图1中找到相应的质点。第三，由图1波沿-x方向传播可以判断出x=0，x=4m处质元通过平衡位置向下振动，故A选项正确。 解：A 【模拟试题】 1. 如图所示为简谐波某时刻的波形图线，由图可知（） （1）若质点a向下运动，则波向右传播 （2）若质点b向上运动，则波向右传播
学习资料 仅供学习与参考E.机械波的描述（一） 一、填空题： 1．描述波的物理量 （1）波长（λ）：____________________________________________________叫波长；（2）频率（f）：_________________________________________________叫波的频率；（3）波速（υ）：____________________________________________________叫波速。2．波的图像 （1）图像表达的内容是：__________________________________________________；（2）图像的形状是：______________________曲线； （3）由波的图像可以获取的信息有：_________________。 3．机械波的几个决定因素 （1）频率由__________决定，声波从空气进入水中时频率___________； （2）波速由__________决定，一般情况下机械波在_______中的速度最大（选”固体”、”液体”或”气体”），合唱时男女声部的声波速度是______（选“相同”“不同”）的； （3）波长由______________共同决定； 4．机械波几个物理量间的关系 （1）机械波的波长、频率和波速之间的关系式是______________； （2）波的周期是介质中任一质点___________________________所需的时间，也等于波传播__________________的时间； （3）波的振幅和___________________相同。 二、选择题： 5．关于波长，下列说法错误的是（）（A）在一个周期内，振动形式在介质中传播的距离等于波长 （B）在一个周期内，介质的质点所走过的路程等于波长 （C）两个相邻的、离开平衡位置的位移和速度总是相同的两质点间的距离等于一个波长（D）横波中，相邻的两个波峰或相邻两个波谷之间的距离等于一个波长 6．关于波速，下列说法中正确的是（）（A）反映振动在介质中传播的快慢 （B）反映了介质中质点振动的快慢 （C）反映了介质中质点迁移的快慢 （D）波速由波源决定 7．仪器发出的超声波在某一介质中传播，如发出的超声波频率增大，则（）（A）波速将增大，波长不变 （B）介质中各点的振动周期变小，而波速不变 （C）波速不变，波长将变大 （D）波速将变小，波长将变大 8．一列横波沿χ ） （A）由波形图可知该波的波长（B）由波形图可知该波的周期（C）经1/4周期后质点P运动到Q
第四章 E 机械波的描述 一、教学任务分析 机械波的描述是在学习了匀速圆周运动、机械振动和机械波以后，对机械运动的进一步学习，关于波的概念也是今后学习交流电、电磁波等内容的基础。 学习机械波的描述需要匀速圆周运动、机械振动和机械波以及匀速直线运动的知识为基础。 通过有关“波”的录像揭示波在现实生活中的应用，激发学生的学习兴趣，同时也引出如何描述波的课题。 通过绳波演示和相应多媒体课件的演示，揭示机械波的产生过程，在此基础上引人机械波的图像。 联系匀速圆周运动、机械振动等周期性运动，通过DIS实验（或演示多媒体课件），从分析、比较波形图中波形的分布和重复，归纳得出波速、波长、频率等概念；根据机械波传播的特点，联系匀速直线运动的的规律，得出波速、波长、频率三者之间的的关系：v =λf。 通过课内学习训练巩固对波速、波长、频率的关系的理解。 本节课的教学要鼓励学生主动参与，在概念形成过程中，让学生感受到分析、比较、归纳、演绎等科学方法的应用，感悟观察、实验对形成概念和发现规律的重要作用。 二、教学目标 1、知识与技能 （1）理解机械波的图像。 （2）知道描述机械波的物理量波速、波长、频率和周期。 （3）理解波速、波长、频率的关系。 2、过程与方法 （1）通过对波形图的认知过程，明白正确的观察在建立概念过程中的重要作用。 （2）通过对波速、波长、频率的关系探究过程，感受根据实验事实进行分析、比较和归纳是探究物理规律的重要方法之一。 3、情感、态度与价值观 （1）通过对有关“波”的录像的观察，感悟物理源于生活，从而重视对生活中物理现象的观察。 （2）通过对绳波的观察、探索，并由此得出波速、波长、频率的关系，感悟物理学是一门以实验为基础的科学，从而认真观察演示实验，自觉进行物理实验。 三、教学重点和难点 重点：波速、波长、频率的概念及三者之间的关系。 难点：机械波的图像。 四、教学资源 1、器材：DIS实验设备、长绳。
机械波的产生与传播 编稿:门俊涛责编赵一平: 目标认知 学习目标 1、掌握机械波的概念与机械波产生的条件。 2、知道波传播的就是振动的形式,同时波也就是传递能量的一种运动方式。 3、了解机械波的种类,知道什么就是横波中的波峰与波谷、纵波中的疏部与密部。 4、理解波速的意义,知道决定波的频率、波速与波长的因素以及它们三者的关系。 5、理解机械波的图象及其意义。 学习重点、难点 1、机械波的形成原因及传播过程的特征。 2、机械波的图象及其意义。 知识要点梳理 知识点一:波的形成与传播 要点诠释: 1、介质 能够传播振动的媒介物叫做介质。(如:绳、弹簧、水、空气、地壳等) 2.机械波 机械振动在介质中的传播形成机械波。 3.形成机械波的条件 (1)要有波源;(2)要有能传播振动的介质。 注意:有机械波必有机械振动,而有机械振动不一定能产生机械波。 4.机械波的传播特征 (1)机械波传播的仅仅就是振动这种运动形式,介质本身并不随波迁移。 沿波的传播方向上各质点的振动都受它前一个质点的带动而做受迫振动,因此波动的过程就是介质中相 邻质点间依次“带动”、由近及远相继振动起来的过程,就是振动这种运动形式在介质中依次向外传播的过程。 对简谐波而言各质点振动的振幅与周期都相同,各质点仅在各自的平衡位置附近振动,并不随波动过程的发生而沿波传播方向发生迁移。 (2)波就是传递能量的一种运动形式。
波动的过程也就是由于相邻质点间由近及远地依次做功的过程,所以波动过程也就是能量由近及远的传播过程。因此机械波也就是传播能量的一种形式。 5.波的分类 波按照质点振动方向与波的传播方向的关系,可分为: (1)横波:质点的振动方向与波的传播方向垂直的波,其波形为凹凸相间的波。凸起的最高处叫波峰,凹下的最底处叫波谷。 (2)纵波:质点的振动方向与波的传播方向一致的波,其波形为疏密相间的波。质点分布最密的地方叫作密部,质点分布最疏的地方叫作疏部。 知识点二:描述机械波的物理量 要点诠释: 1.波长(λ) 两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总就是相等的质点间的距离叫波长。 在横波中,两个相邻的波峰(或波谷)间的距离等于波长。 在纵波中,两个相邻的密部(或疏部)间的距离等于波长。 振动在一个周期内在介质中传播的距离等于一个波长。 2.频率(f) 波的频率由波源决定,一列波,介质中各质点振动频率都相同,而且都等于波源的频率。 在传播过程中,只要波源的振动频率一定,则无论在什么介质中传播,波的频率都不变。 3.波速(v) 振动在介质中传播的速度,即单位时间内振动向外传播的距
机械波的产生和传播 知识点一：波的形成和传播 （一）介质 能够传播振动的媒介物叫做介质。（如：绳、弹簧、水、空气、地壳等） （二）机械波 机械振动在介质中的传播形成机械波。 （三）形成机械波的条件 （1）要有 ；（2）要有能传播振动的 。 注意：有机械波 有机械振动，而有机械振动 能产生机械波。 （四）机械波的传播特征 （1）机械波传播的仅仅是 这种运动形式，介质本身并不随波 。 沿波的传播方向上各质点的振动都受它前一个质点的带动而做 振动，因此波动的过程是介质中相邻质点间依次“带动”、由近及远相继振动起来的过程，是将这种运动形式在介质中依次向外传播的过程。 对简谐波而言各质点振动的振幅和周期都 ，各质点仅在各自的 位置附近振动，并 随波动过程的发生而沿波传播方向发生迁移。 （2）波是传递能量的一种运动形式。 波动的过程也是由于相邻质点间由近及远地依次做功的过程，所以波动过程也是能量由近及远的传播过程。因此机械波也是传播 的一种形式。 （五）波的分类 波按照质点 方向和波的 方向的关系，可分为： （1）横波：质点的振动方向与波的传播方向 的波，其波形为 相间的波。凸起的最高处叫 ，凹下的最底处叫 。 （2）纵波：质点的振动方向与波的传播方向 的波，其波形为 相间的波。质点分布最密的地方叫作 ，质点分布最疏的地方叫作 。 知识点二：描述机械波的物理量知识 （一）波长（λ） 两个 的、在振动过程中对 位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长。 在横波中，两个 的波峰（或波谷）间的距离等于波长。 在纵波中，两个 的密部（或疏部）间的距离等于波长。 振动在一个 内在介质中传播的距离等于一个波长。 （二）频率（f ） 波的频率由 决定，一列波，介质中各质点振动频率都相同，而且都等于波源的频率。 在传播过程中，只要波源的振动频率一定，则无论在什么介质中传播，波的频率都不变。 （三）波速（v ） 振动在介质中传播的速度，指单位时间内振动向外传播的距离，即x v t ?=?。 波速的大小由 的性质决定。一列波在不同介质中传播其波速不同。 对机械波来说，空气中的波速小于液体中的波速，小于固体中的波速。 （四）波速与波长和频率的关系 v = 注意：一列波的波长是受 和 制约的，即一列波在不同介质中传播时，波长不同。 知识点三：机械波的图象 （一）机械波的图象 波的传播也可用图象直观地表达出来。在平面直角坐标系中，用横坐标表示介质中各质点的 位置；用纵坐标表示某一时刻，各质点偏离 位置的位移，连接各位移矢量的末端，得出的曲线即为波的图象， （二）物理意义 表示各质点在某一时刻离开 位置的情况。