机械波的形成和传播+波速与波长频率的关系+高二上学期物理教科版选择性必修第一册

3.1机械波的形成和传播3.2波速与

波长、频率的关系CHAPTER0101机械波的形成和传播从基础概念出发，探索波动现象的物理本质与传播规律机械波的定义与实例什么是机械波？机械振动在介质中的传播形成了机械波。例如，水滴入水中引起的振动由近及远传播形成水波；击鼓时，鼓面振动引起空气振动并传播形成声波。常见实例水波：水面受到扰动后形成的波，如石子入水。声波：声音在空气中的传播形式，如说话、击鼓。地震波：地震时产生的波，包含破坏性的横波和纵波。图示：水波与声波的传播示意机械波形成的原理分析图：绳波形成过程示意核心机制：质点间的弹力连锁传递绳中的各点可看作质点，质点间存在弹力作用。当手抖动绳端时：绳端质点向上运动，通过弹力带动相邻质点2运动；质点2重复前一质点的运动状态，并继续带动质点3，形成连锁反应；振动状态沿绳由近及远传播，最终在介质中形成机械波。波源振动带动与它相邻的质点发生振动，并依次带动更远的质点振动。沿波的传播方向上每个质点的振动方向都和波源的起振方向相同．后一个质点的运动状态总是滞后于前一个质点的运动状态，于是波源的振动逐渐传播出去机械振动在介质中的传播就形成了机械波(mechanicalwave)一切机械波都是振动状态在某些物质中的传播。绳、水、空气等能够传播振动的物质，叫作介质(medium)振动传播的方向就是波的传播方向产生初始振动的部分通常叫作波源在无外来扰动之前，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平衡位置．介质与波的传播什么是介质？能够传播振动的物质。机械波的传播必须依赖介质。常见实例：绳、水、空气等。传播振动的形式与信息波源的振动形式（形状、频率）向外传播，同时传递了信息。介质质点不随波迁移质点仅在各自平衡位置附近振动，并未“随波逐流”。传播能量的方式波源的能量随着振动的传播向外传递，是能量传递的一种重要途径。核心要点总结机械波的传播依赖介质，它是振动形式、能量和信息的传递过程。指出截图中波源、传播介质、传播方向及平衡位置

1．机械波的特点(1)机械波传播的是振动形式、能量和信息，介质中各质点本身并不随波的传播而迁移，而是在各自的平衡位置附近振动。(2)由于波的形成实际上是从波源开始依次带动介质中的各个质点参与振动，从而各个质点都在做受迫振动，各个质点振动的周期(频率)与波源的周期(频率)相同。(3)在不考虑能量损失时，机械波各质点振动的振幅相同，各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同。2．振动和波动的区别与联系项目振动波动区别研究对象单个质点在平衡位置附近的往复运动，研究的是单个质点的“个体行为”振动在介质中的传播，研究的是大量质点将波源振动形式传播出去的“群体行为”运动形成的力的来源可以由作用在物体上的各种性质力提供联系介质中各质点间的弹性力项目振动波动区别运动性质质点做变速运动在均匀介质中是振动形式匀速直线传播(质点不随波迁移)联系(1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动。(2)波动的性质、频率和振幅与振源相同注意：振动是从个体的角度分析组成介质的无数质点的运动形式，而这种振动形式的传播使得各质点依次振动，产生位移不同的情境，从而使我们看到了诸多个体所形成的群体行为，即机械波。横波与纵波横波(TransverseWave)定义：质点的振动方向与波的传播方向垂直。举例：绳波、光波。特征：具有明显的波峰（凸起最高处）和波谷（凹陷最低处）。纵波(LongitudinalWave)定义：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上。举例：声波、地震波中的P波。特征：呈现密部（质点密集）和疏部（质点稀疏）的分布。例2：某日凌晨，N地区发生了7.6级大地震，它是由地壳上两条断层受到挤压，产生剧烈上升和平行移位而形成的。已知地震波分三种：纵波(P波)，速度vP＝9.9km/s；横波(S波)，速度vS＝4.5km/s；面波(L波)，速度vL<vS，在浅源地震中破坏力最大。(1)位于震源上方N地区的某中学实验室内有水平摆A与竖直摆B，如图甲所示，地震发生时最先剧烈振动的是哪个摆？(2)M市地震观测台记录到的地震曲线假设如图乙所示，则由图可知a、b、c三处波形各对应于哪种地震波？若在曲线图上测得P波与S波的时间差为7.6s，则地震观测台距震源多远？(3)假设地震P波沿直线传播到M市时，当地地表某标志物的振动方向沿如图丙中ZT方向，测得某时刻该标志物的水平分位移x＝23.1mm，竖直分位移y＝0.4mm，试由此估算震源深度

h。

02波速与波长、频率的关系机械波的定量描述/QuantitativeDescriptionofMechanicalWaves波长(λ)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（包含一个“完整的波”），叫做波的波长。横波的波长任意两个相邻的波峰或波谷之间的距离。纵波的波长任意两个相邻的密部或疏部之间的距离。振幅(A)定义在波动中，各质点离开平衡位置的最大距离，叫做波的振幅，通常用字母A表示。物理意义振幅是振动强弱的标志。振幅越大，振动的能量就越大，波所传播的能量也就越大。物理选修·波动与振动频率(f)物理定义波在传播过程中，介质中各质点振动的频率都相同，这个频率称为波的频率，用f表示。波的频率等于波源振动的频率，与介质的种类无关。与周期(T)的关系频率与周期互为倒数关系。频率表示单位时间内完成全振动的次数，周期表示完成一次全振动所需的时间。f=1/T或f·T=1波速(v)定义波在介质中的传播速度叫做波速，用v表示。决定因素由介质性质决定，与波长和频率无关。在同一种均匀介质中，波速恒定。计算公式v=λ/T(波速=波长/周期)v=λf(波速=波长×频率)——核心公式例题3：从甲地向乙地发出频率为50Hz的声波，当波速为330m/s时，在甲、乙两地间有若干个完整波形的波。当波速为340m/s时，甲、乙两地间完整波形的波数减少了一个。甲、乙两地相距多少米？

例题4：平静湖面上传播着一列水面波(横波