高二物理選修3-4第十二章-機(jī)械波(人教版)知識(shí)復(fù)習(xí)提綱

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上高中物理選修3-4知識(shí)點(diǎn)總結(jié)：第十二章機(jī)械波（人教版）第十二章：機(jī)械波這一章主要是對(duì)波進(jìn)行研究學(xué)習(xí)，從波的成因到機(jī)械波的有關(guān)參數(shù)。這一章中最重要的一點(diǎn)就是如何從圖像上得到有關(guān)波的各項(xiàng)參數(shù)，還要求能過繪制波的圖形。關(guān)于波的反射、折射、衍射和干涉都是比較重要的內(nèi)容，重在理解。在本章末的多普勒效應(yīng)是聲波的一個(gè)實(shí)際的運(yùn)用，掌握其中的物理原理。考試的要求：、對(duì)所學(xué)知識(shí)要知道其含義，并能在有關(guān)的問題中識(shí)別并直接運(yùn)用，相當(dāng)于課程標(biāo)準(zhǔn)中的“了解”和“認(rèn)識(shí)”。、能夠理解所學(xué)知識(shí)的確切含義以及和其他知識(shí)的聯(lián)系，能夠解釋，在實(shí)際問題的分析、綜合、推理、和判斷等過程中加以運(yùn)用，相當(dāng)于課程標(biāo)準(zhǔn)

2、的“理解”，“應(yīng)用”。要求：機(jī)械波、橫波、縱波、波的干涉、波的衍射和多普勒效應(yīng)等有關(guān)的內(nèi)容。要求：波的圖像、波速與波長以及周期之間的關(guān)系等有關(guān)的知識(shí)。知識(shí)網(wǎng)絡(luò)：內(nèi)容詳解：一、波的形成和傳播：機(jī)械波：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播過程叫機(jī)械波。機(jī)械波產(chǎn)生的條件有兩個(gè)：要有做機(jī)械振動(dòng)的物體作為波源。是要有能夠傳播機(jī)械振動(dòng)的介質(zhì)。橫波和縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的叫橫波。質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上的叫縱波。氣體、液體、固體都能傳播縱波，但氣體和液體不能傳播橫波，聲波在空氣中是縱波，聲波的頻率從20到2萬赫茲。機(jī)械波的特點(diǎn)：每一質(zhì)點(diǎn)都以它的平衡位置為中心做簡(jiǎn)振振動(dòng)，后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)總是

3、落后于帶動(dòng)它的前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)。波只是傳播運(yùn)動(dòng)形式和振動(dòng)能量，介質(zhì)并不隨波遷移。振動(dòng)和波動(dòng)的比較：兩者的聯(lián)系：振動(dòng)和波動(dòng)都是物體的周期性運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中使物體回到原來平衡位置的力，一般來說都是彈性力，就整個(gè)物體來看，所呈現(xiàn)的現(xiàn)象是波動(dòng)。而對(duì)構(gòu)成物體的單個(gè)質(zhì)點(diǎn)來看，所呈現(xiàn)的現(xiàn)象是振動(dòng)，因此可以說振動(dòng)是波動(dòng)的起因，波動(dòng)是振動(dòng)在時(shí)空上的延伸，沒有振動(dòng)一定沒有波動(dòng)，有振動(dòng)也不一定有波動(dòng)，但有波動(dòng)一定有振動(dòng)。二者的區(qū)別：從運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象來看：振動(dòng)是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)或一個(gè)物體通過某一中心，平衡位置的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而波動(dòng)是由振動(dòng)引起的，是介質(zhì)中大量質(zhì)點(diǎn)依次發(fā)生振動(dòng)而形成的集體運(yùn)動(dòng)。從運(yùn)動(dòng)原因來看：振動(dòng)是由于質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置后

4、受到回復(fù)力的作用，而波動(dòng)是由于彈性介質(zhì)中某一部分受到擾動(dòng)后發(fā)生形變，產(chǎn)生了彈力而帶動(dòng)與它相鄰部分質(zhì)點(diǎn)也隨同它做同樣的運(yùn)動(dòng)，這樣由近及遠(yuǎn)地向外傳開，在波動(dòng)中各介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)也受到回復(fù)力的作用。從能量變化來看：振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)換，對(duì)于簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能最大時(shí)勢(shì)能為零，勢(shì)能最大時(shí)動(dòng)能為零，總的機(jī)械能守恒，波在傳播過程中，由振源帶動(dòng)它相鄰的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，即振源將機(jī)械能傳遞給相鄰的質(zhì)點(diǎn)，這個(gè)質(zhì)點(diǎn)再將能量傳遞給下一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，因此說波的傳播過程是一個(gè)傳播能量的過程，每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都不停地吸收能量，同時(shí)向外傳遞能量，當(dāng)波源停止振動(dòng)，不再向外傳遞能量時(shí)，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)也會(huì)相繼停下來。二、波的圖像：用橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方

5、向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，縱坐標(biāo)y表示某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移。簡(jiǎn)諧波的圖像是正弦曲線，也叫正弦波。簡(jiǎn)諧波的波形曲線與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像都是正弦曲線，但他們的意義是不同的。波形曲線表示介質(zhì)中的“各個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“某一時(shí)刻”的位移，振動(dòng)圖像則表示介質(zhì)中“某個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“各個(gè)時(shí)刻”的位移。由某時(shí)刻的波形圖畫出另一時(shí)刻的波形圖：平移法：先算出經(jīng)時(shí)間t波傳播的距離x=vt，再把波形沿波的傳播方向平移x即可。因?yàn)椴▌?dòng)圖像的重復(fù)性，若已知波長，則波形平移，則波形平移，時(shí)波形不變。當(dāng)x=n+x時(shí),可采取去整n留零x的方法,只需平移x即可。特殊點(diǎn)法：在波形上找兩特殊點(diǎn)，如過平衡位置的點(diǎn)和與相鄰的波峰、波谷點(diǎn)，先確定

6、這兩點(diǎn)的振動(dòng)方向，再看t=nT+t由于經(jīng)nT波形不變,所以也采取去整nT留零t的方法,分別作出兩特殊點(diǎn)經(jīng)t后的位置,然后按正弦規(guī)律畫出新波形。三、波長、波速和頻率（周期）的關(guān)系：描述機(jī)械波的物理量波長：兩個(gè)相鄰的、在振動(dòng)過程中對(duì)平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點(diǎn)間的距離叫波長。振動(dòng)在一個(gè)周期內(nèi)在介質(zhì)中傳播的距離等于波長。頻率f：波的頻率由波源決定，在任何介質(zhì)中頻率保持不變。波速v：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)振動(dòng)向外傳播的距離。波速的大小由介質(zhì)決定。波速與波長和頻率的關(guān)系：四、波的反射和折射波的干涉和衍射:兩個(gè)概念：波線和波面。波面：運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同的點(diǎn)構(gòu)成的一個(gè)球面就是波面。波線：與波面垂直的線就是波線?；莞乖恚航?/p>

7、質(zhì)中任一波面上的各點(diǎn)，都可以看作發(fā)射子波的波源，而后任意時(shí)刻，這些子波在波前進(jìn)方向的包絡(luò)面便是新的波面。根據(jù)惠更斯原理，只要知道某一時(shí)刻的波陣面，就可以確定下一時(shí)刻的波陣面。波的反射：波遇到障礙物會(huì)返回來繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的反射。反射定律：入射線、法線、反射線在同一平面內(nèi)，入射線與反射線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角。入射角（i）和反射角（i）：入射波的波線與平面法線的夾角i叫做入射角。反射波的波線與平面法線的夾角i叫做反射角。反射波的波長、頻率、波速都跟入射波相同。波遇到兩種介質(zhì)界面時(shí)，總存在反射波的折射：波的折射：波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，波的傳播方向發(fā)生了改變的現(xiàn)象叫做波的折射

8、。折射角（r）：折射波的波線與兩介質(zhì)界面法線的夾角r叫做折射角。折射定律：入射線、法線、折射線在同一平面內(nèi)，入射線與折射線分居法線兩側(cè)。入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一種介質(zhì)中的速度跟波在第二種介質(zhì)中的速度之比。當(dāng)入射速度大于折射速度時(shí)，折射角折向法線。當(dāng)入射速度小于折射速度時(shí)，折射角折離法線。當(dāng)垂直界面入射時(shí)，傳播方向不改變，屬折射中的特例。在波的折射中，波的頻率不改變，波速和波長都發(fā)生改變。波發(fā)生折射的原因：是波在不同介質(zhì)中的速度不同。衍射：波繞過障礙物或小孔繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。產(chǎn)生顯著衍射的條件是障礙物或孔的尺寸比波長小或與波長相差不多。干涉：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)

9、加強(qiáng)，使某些區(qū)域振動(dòng)減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條件是：兩列波的頻率相同，相差恒定。穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象中，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的空間位置是不變的，加強(qiáng)區(qū)的振幅等于兩列波振幅之和，減弱區(qū)振幅等于兩列波振幅之差。判斷加強(qiáng)與減弱區(qū)域的方法一般有兩種：畫峰谷波形圖，峰峰或谷谷相遇增強(qiáng)，峰谷相遇減弱。相干波源振動(dòng)相同時(shí)，某點(diǎn)到二波源程波差是波長整數(shù)倍時(shí)振動(dòng)增強(qiáng)，是半波長奇數(shù)倍時(shí)振動(dòng)減弱。干涉和衍射是波所特有的現(xiàn)象。振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判斷方法：!條件判斷法：!現(xiàn)象判斷法：五、多普勒效應(yīng)：由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感到頻率變化的現(xiàn)象叫做多普勒效應(yīng)。多普勒效應(yīng)的成因：聲源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長的波，頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)，因此波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)，而觀察者聽到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接受到的頻率，即單位時(shí)間接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定的。多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過程共有的特征，不僅機(jī)械波，電磁波和光波也會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。多普勒效應(yīng)的應(yīng)用:現(xiàn)代醫(yī)學(xué)上使用的胎心檢測(cè)器、血流測(cè)定儀等有許多都是根據(jù)這種原理制成。根據(jù)汽笛聲判斷火車的運(yùn)動(dòng)方向和快慢，以炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈的飛行方向等。紅移現(xiàn)象：在20世紀(jì)初，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)許多