机械波的特点

(1)机械波传播的是振动形式和能量。质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。

(2)介质中各质点的振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同。

(3)离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动。

机械波和电磁波的区别

机械波和电磁波的区别非常的明显，首先，两者的产生机理完全不同：

机械波是由物体的机械运动产生的，而电磁波则是由电磁振荡产生电、磁场交替传播。

另外，两者的传播也不同。机械波的传播需要介质，而电磁波不需要。最为简单的案例，便是声音不能在真空中传播，而电磁波可以。

机械振动与机械波的联系与区别

振动、波动现象既有紧密的联系，又有本质的区别，掌握它们的联系和区别对正确把握和理解这两种运动形式以及迅速解答振动、波动的综合题有重要意义。

1. 从产生条件看：振动是波动的成因，波动是振动在介质中的传播，有波动必有振动，但是有振动未必有波动。所以产生机械波的条件是：1振动；2介质。

2. 从运动现象看：振动是单个质点在平衡位置的往复运动；波动是介质中大量质点依次振动而形成的，波动中每个质点的运动都是在各自的平衡位置附近做振动，但是，各个质点的振动有先后，而且质点并不随波的传播而迁移。

3. 从运动性质看：振动是非匀速周期性运动，其位移、速度、加速度随时间作周期性变化；而波的传播是匀速运动，波速只与传播振动的介质有关，与振动本身无关，波传播的距离与时间关系为，但对于波上的每个质点来说，它的运动只是振动，其振动周期等于振源的周期。

机械波

高中物理选修3-4的教材中提到了机械波的定义：机械振动在介质中的传播称为机械波。从定义能够看出，机械波是一种运动模式。

常见的机械波有：水波、声波、地震波。

高中物理选修3-4还会有电磁波的学习。在这里做一个简要的介绍：机械波与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（电磁波中的光也是横波）；

同样都是波，机械波与电磁波具有一些共同的物理性质，如：都会表现出折射、反射、衍射与干涉等现象，而且描述它们的物理量（如波长、波速、频率、周期、振幅等）也是相同的。

机械波的传播

借助一个具体的案例，王尚老师帮助同学们把机械波的概念梳理一下。

如下图所示，人的手在上下周期性机械振动。这种振动就犹如单摆振动一样，只不过是上下振动模式。

如果人的手中，拿着一根很长绳子（绳子另外一端固定，且绳子不是完全绷紧的），那么我们根据常识，就会发现绳子会有如下图所示的类似波浪的波动。

这种运动模式，就是人的手的振动在绳子上的传播，就是机械波（见上述机械波的定义）。

对初学者而言，机械波是一个较为抽象、难理解的概念，希望同学们以后遇到机械波概念的问题，都能够想到这个模型。

 机械波方向判定

这里说的机械波方向判定，指的是横波的图像问题求解。机械波方向一般采用微平移法来判定。什么是微平移法呢？

微平移法指的是，作出经微小时间后的波形，通过与原波形的对比，就知道了各质点经过这个极小的时间后到达的位置，即可判定某个质点的运动方向。

反之，也可以通过某个质点的运动方向，借助微平移法反推波的运动方向。具体参考下方案例进行使用说明：

如下图所示，某横波在某时刻向右传播，波形如图实线所示，请判定质点A此时的振动方向。

如上图所示，画出原波形向右传播经过一小段时间之后的波形，如图中虚线所示。

通过分析，我们会发现，经过这样的一小段时间后，质点A的位置比原位置向下移动的若干。

所以，质点A的振动方向是向下的（如下图所示）。

同学们可以反推，如果已知质点A的振动方向是向下的，试一试能否推导出波是向右传播的？

揉入了假设法和递推关系的机械波图像问题是高考物理的常考点与难度，建议同学们利用王尚老师物理自诊断中的视频来认真学习。

高中物理机械波公式

机械波公式主要是围绕波速展开的，机械波波速公式主要有如下三个：

（1）u=λ/T

公式中，u为波速，T为周期，λ为波长。

（2）u=λf

公式中，u为波速，f为频率，λ为波长。

（3）u=△x/△t

公式中，u为波速，△x为沿着波的方向传递的位移，△t为波走△x位移所对应的时间。

高中物理机械波的特性知识点

1. 机械波定义：机械振动在介质中的传播形成机械波。

2. 机械波产生的条件：

(1)波源

(2)介质

3. 机械波的分类：

(1)横波：质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波。横波有凸部(波峰)和凹部(波谷)。

(2)纵波：质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波。纵波有密部和疏部。

注意：气体、液体、固体都能传播纵波，但气体、液体不能传播横波。

七、波动图像

1. 定义：表示波的传播方向上，介质中的各个质点在同一时刻相对平衡位置的位移。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.

⑤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)

(2)波动图像与振动图像的比较：

八、波动问题多解性

波的传播过程中时间上的周期性、空间上的周期性以及传播方向上的双向性是导致“波动问题多解性”的主要原因。若题目假设一定的条件，可使无限系列解转化为有限或惟一解。

九、波的衍射

波在传播过程中偏离直线传播，绕过障碍物的现象。衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异。

波发生明显衍射现象的条件是：障碍物(或小孔)的尺寸比波的波长小或能够与波长差不多。

十、波的叠加

几列波相遇时，每列波能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰，只是在重叠的区域里，任一质点的总位移等于各列波分别引起的位移的矢量和。两列波相遇前、相遇过程中、相遇后，各自的运动状态不发生任何变化，这是波的独立性原理。

十一、波的干涉

频率相同的两列波叠加，某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔的现象，叫波的干涉。

产生干涉现象的条件：两列波的频率相同，振动情况稳定。

注意：

①干涉时，振动加强区域或振动减弱区域的空间位置是不变的，加强区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之和，减弱区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之差。

②两列波在空间相遇发生干涉，两列波的波峰相遇点为加强点，波峰和波谷的相遇点是减弱的点，加强的点只是振幅大了，并非任一时刻的位移都大;减弱的点只是振幅小了，也并非任一时刻的位移都最小。如图若S1、S2为振动方向同步的相干波源，当PS1-PS2=nλ时，振动加强;当PS1-PS2=(2n+1)λ/2时，振动减弱。

十二、声波

1. 空气中的声波是纵波，传播速度为340m/s.

2. 能够引起人耳感觉的声波频率范围是：20～20000Hz.

3. 超声波：频率高于20000Hz的声波。

①超声波的重要性质有：波长短，不容易发生衍射，基本上能直线传播，因此可以使能量定向集中传播;穿透能力强.

②对超声波的利用：用声纳探测潜艇、鱼群，探察金属内部的缺陷;利用超声波碎石治疗胆结石、肾结石等;利用“B超”探察人体内病变。

高考物理《机械波》知识点整理

　　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

　　传播方式与特点

　　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。

　　对质点运动方向的判定有很多方法，比如对比前一个质点的运动;还可以用"上坡下，下坡上"进行判定，即沿着波的传播方向，向上远离平衡位置的质点向下运动，向下远离平衡位置的质点向上运动。

　　机械波传播的本质

　　在机械波传播的过程中，介质里本来相对静止的质点，随着机械波的传播而发生振动，这表明这些质点获得了能量，这个能量是从波源通过前面的质点依次传来的。所以，机械波传播的实质是能量的传播，这种能量可以很小，也可以很大，海洋的潮汐能甚至可以用来发电，这是维持机械波(水波)传播的能量转化成了电能。

　　机械波

　　机械振动在介质中的传播称为机械波。机械波与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;机械波与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。