第1、2节机械波的形成和传播 波速与波长、频率的关系
对应学生用书
P19
机械波的形成与传播
[自读教材·抓基础]
1．形成原因：以绳波为例(如图2－1－1)
1.机械振动在介质中传播形成机械波，要形成机械波必须具有波源的振动和传播振动的介质两个条件。
2．机械波分为横波与纵波，是根据介质中质点的振动方向与波的传播方向的关系分类的。
3．机械波的传播速度由介质决定，机械波的频率由波源决定，而机械波的波长由介质和波源频率共同决定。 4．在同一均匀介质中，波的传播速度不变，波长与频率成反比；在不同的介质中，波的传播速度不同。当波从一种介质进入另一种介质时，波的频率保持不变，波长发生改变。
图2－1－1
(1)可以将绳分成许多小段，每一段都可以看做质点。
(2)如果手不摆动，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平衡位置。
(3)手连续上下摆动，引起的振动就会沿绳向另一端传去，振动状态在绳上的传播就形成了机械波。
(4)手是引起绳上初始振动的装置，叫波源。 2．介质
(1)定义：能够传播振动的物质。
1
(2)质点运动特点：介质中的各质点只是在各自的平衡位置附近做上下振动，并没有随波的传播而向前移动。
3．机械波
(1)定义：机械振动在介质中的传播。
(2)产生条件：①要有机械振动，②要有传播振动的介质。 (3)机械波的实质： ①传播振动这种运动形式。
②介质本身并没有沿着波的方向发生迁移。 ③传递能量的一种方式。
[跟随名师·解疑难]
1．机械波的形成
2．波的特点
(1)振幅：像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同。
(2)周期：各质点振动的周期均与波源的振动周期相同。 (3)步调：离波源越远，质点振动越滞后。
(4)立场：各质点只在各自的平衡位置振动，并不随波迁移。
(5)实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也传递能量和信息。 3．振动与波动的关系
运动现象 振动 振动是单个物体所表现出的周而复始的运动现象 物体由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡波动 波动是大量物体受到扰动时，从扰动中心传播开来的周而复始的运动现象 介质中质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并由近及远传播开去，且各部分都受到指向原位置2
运动成因
位置的力——回复力作用 运动性质 变加速运动 动能与势能相互转化，如果能量变化 是简谐运动，机械能保持不变 的力的作用 在均匀介质中匀速向前传播 波的传播过程是一个能量传递过程，当波源停止振动不再向外传递能量时，各个质点的振动也会相继停下来 ①振动是波的成因，波是振动的传播 联系 ②有波动一定有振动，有振动不一定有波动 ③牢记波动的周期等于质点振动的周期 [学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)
关于机械波的形成和传播，下列说法中正确的是( ) A．物体做机械振动，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．参与振动的质点群有相同的频率
D．机械波是质点随波迁移，也是振动能量的传递
解析：选BC 机械波的形成必须具备的两个条件：振源和介质，只有物体做机械振动，而其周围没有传播这种振动的介质，远处的质点不可能振动起来形成机械波，故A选项错误；任何一个振动的质点都是一个振源而带动它周围的质点振动，将振动传播开来，所以后振的质点总是落后，故选项B、C正确；形成机械波的各个质点，只有在平衡位置附近往复运动，并没有随波迁移，离振源远的质点所具有的振动的能量，是从振源获得并通过各质点的传递，故选项D错误。
横波与纵波
[自读教材·抓基础]
1．波的分类
按介质中质点的振动方向和波的传播方向的关系不同，常将波分为横波和纵波。 2．横波
(1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向垂直的波。 (2)特点：
是一个凹凸相间的波，凸起来的最高处叫波峰；凹下去的最低处叫波谷。 (3)波形图：
3
图2－1－2
3．纵波
(1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向平行的波。 (2)特点：
是介质密集和稀疏相间的波。介质中质点分布密集的部分叫做密部，质点分布稀疏的部分叫疏部。
(3)波形图：
图2－1－3
4．简谐波
传播的振动是简谐运动的波。
[跟随名师·解疑难]
横波与纵波的区别 名称 项目 概念 介质 特征 [学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手)
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．波沿水平方向还是沿竖直方向传播
C．质点的振动方向和波的传播方向是相互垂直还是在一条直线上 D．波传播距离的远近
横波 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向相互垂直 只能在固体介质中传播 在波动中交替、间隔出现波峰和波谷 纵波 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向在一条直线上 在固体、液体和气体介质中均能传播 在波动中交替、间隔出现密部和疏部 4
解析：选C 横波与纵波的唯一一个分类的标准是看质点振动方向和波传播方向的关系，若互相垂直，为横波，若在一条直线上，为纵波，因此只有选项C正确。
波速与波长、频率的关系 [自读教材·抓基础]
1．波长 (1)定义：
沿波的传播方向，任意两个相邻的同相振动的质点之间的距离。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，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长。
2．振幅 (1)概念：
在波动中，质点振动的振幅，也称为波的振幅。 (2)意义：
是波所传播能量的直接量度。 3．周期(T)和频率(f) (1)定义：
等于各个质点的振动周期(或频率)。 (2)规律：
①在波动中，各个质点的振动周期(或频率)都等于波源的振动周期(或频率)。 ②波的频率也等于在单位时间内通过某点的“完整的波”的数目。 (3)关系：
1
周期T和频率f互为倒数，即f＝。
T4．波速 (1)定义：
波速是指机械波在介质中传播的速度。波速等于波长与周期的比值。 (2)定义式：
λv＝＝λf。
T(3)决定因素：
①机械波在介质中的传播速度由介质的性质决定，与波长和频率无关。 ②在不同的介质中，波速是不同的。另外，波速还与温度有关。
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高中物理第二章机械波第1、2节机械波的形成和传播波速与波长、频率的关系教学案教科选修3-4
