機械波知識點(全)

1、標準文檔機械波的產(chǎn)生和傳播o知識點一：波的形成和傳播（一）介質(zhì)能夠傳播振動的媒介物叫做介質(zhì)。（如：繩、彈簧、水、空氣、地殼等）（二）機械波機械振動在介質(zhì)中的傳播形成機械波。（三）形成機械波的條件（1）要有 ;（2）要有能傳播振動的。注意：有機械波 石而械振動，而有機械振動 能產(chǎn)為機械波。（四）機械波的傳播特征（1）機械波傳播的僅僅是這種運動形式，介質(zhì)本身并不隨波 。沿波的傳播方向上各質(zhì)點的振面和受它前一個質(zhì)點的帶動而做振動，因此波動的過程是介質(zhì)中相鄰質(zhì)點間依次“帶動”、由近及遠相繼振動起來的過程，是這種運動形式在介質(zhì)中依次向外傳播的過程。對簡諧波而言各質(zhì)點振動的振幅和周期都，各質(zhì)點僅在各自的位

2、置附近振動，并隨波動過程的發(fā)生而沿波傳播方向發(fā)生遷移。（2）波是傳遞能量的一種運動形式。波動的過程也是由于相鄰質(zhì)點間由近及遠地依次做功的過程，所以波動過程也是能量由近及遠的傳播過程。因此機械波也是傳播的一種形式。（五）波的分類波按照質(zhì)點 方向和波的方向的關(guān)系，可分為：（1）橫波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向的波，其波形為相間的波。凸起的最高處叫，凹下的最底處叫。（2）級直：山R的振動方向與波的傳播方前的波，其波形為相間的波。質(zhì)點分布最密的地方叫作 ,質(zhì)點分布最疏的地方叫作 _。O知識點二：描述機械冠白勺物理量知識（一）波長（入）兩個一的、在振動過程中對.位置的位移總是相等的質(zhì)點間的距離叫波長。

3、在橫標工,兩個 的波峰（6旋谷）間的距離等于波長。在縱波中，兩個 的密部（或疏部）問的距離等于波長。振動在一個 內(nèi)在介質(zhì)中傳播的距離等于一個波長。（二）頻率（f）波的頻率由 決定，一列波，介質(zhì)中各質(zhì)點振動頻率都相同，而且都等于波源的頻率。在傳播過程中，只要波源的振動頻率一定，則無論在什么介質(zhì)中傳播，波的頻率都不變。（三）波速（v）振動在介質(zhì)中傳播的速度，指單位時間內(nèi)振動向外傳播的距離，即v=空。."4波速的大小由 的性質(zhì)決定。一列波在不同介質(zhì)中傳播其波速不同。對機械波來說，空氣中的波速小于液體中的波速，小于固體中的波速。（四）波速與波長和頻率的關(guān)系v = 注意：一列波的波長是受.一制

4、約的，即一列波在不同介質(zhì)中傳播時，波長 不同。O知識點三：機械波的圖象（一）機械波的圖象波的傳播也可用圖象直觀地表達出來。在平面直角坐標系中，用橫坐標表示介質(zhì)中各質(zhì)點的位置；用縱坐標表示某一時刻，各質(zhì)點偏離位置的位移，連接各位移矢量的末端，得出的曲線即為波的圖象，（二）物理意義表示各質(zhì)點在某一時刻離開位置的情況。（三）簡諧波（簡諧振動在介質(zhì)中彳專播形成的波）的圖象是正弦（或余弦）曲線。如圖：實用文案（四）波的圖象應(yīng)用（由圖象可獲取的信息）（1）振動質(zhì)點的振幅A、波長入。如：一列簡諧橫波某一時刻的波形圖如圖所示:產(chǎn)m從圖上可知振幅為cm,波長為cm。若已知波速v=16cm/s,由v=可求周期T=

5、o（2）這一時刻各質(zhì)點的平衡位置、位移，回復力、加速度等。如圖中b點的平衡位置在cm處，此時偏離平衡位置的位移為cm,回復力和加速度均為一向最大。（3）在波速方向已知時，可確定各質(zhì)點在該時刻的振動方向（反之也可以）質(zhì)點帶動法離波源處質(zhì)點帶動處質(zhì)點振動，即遠處質(zhì)點總是重復近處質(zhì)點的振動狀態(tài)。所以判斷某質(zhì)點的振一動方向，可看其附疝 波源一側(cè)的點與該點的位置關(guān)系， 若比該點位置低，則向振動；若比該點位置高，則向 振動。如上圖若已知波向右傳播，a點應(yīng)在它前面的質(zhì)點之后振動，在 y-x圖的-x方向再添一點，則波 形圖在下方，所以a應(yīng)向 振動；b跟a, b的位移要變小，經(jīng)三回到平衡位置，所以b向 運T動；

6、c跟b, c的位移要變大，經(jīng)4到達最大位移處，所以c向運動；依此類推，d向運動,e向運動。（4）經(jīng)過一段時間At后的波形圖平移法先計算出經(jīng)At時間波傳播的距離Ax = ,因為波動圖象的重復性，若知波長 入，則波形平移n入時波形不變，當Ax=n+x時，可采取去整n入留零x的方法，只需把波形沿波的 方 向平移 即可，然后按照正弦規(guī)律補全新波形。（5）波的圖象與振動圖象的區(qū)別與聯(lián)系振動圖象波動圖象圖象 形狀研究 對象物理 意義縱坐 標相鄰 兩個 位移 最大 值之 問的 距離質(zhì)點 在某 一時 刻振 動方 向的 方法時間 變化 對圖 象的 影響正（余）弦曲線 個質(zhì)點圖線表示個作簡諧振動的質(zhì)點在 時刻的位

7、移大小和 方向質(zhì)點振動經(jīng)歷的一個質(zhì)點的位移一個利用f =1可知振動一1頻率看下一,沿振動方向垂直橫坐 標振動圖象隨時間的 延長而繼續(xù)延伸， 原來的部分知識點一：惠更斯原理正（余）弦曲線個質(zhì)點圖線表示某時刻形成波的個質(zhì)點的位移的大小和方向波傳播方向上介質(zhì)上各質(zhì)點的位置再加點而位移一個若知雙應(yīng)方聚日期、頻率：入訐v = = fT找前一確定質(zhì)點下時刻振動 到哪波形圖象隨時間的延 長而沿著x軸向傳播方 向平移，由于前面各質(zhì) 點的位置都要變化，因 此原來的圖象也相應(yīng) 會,形成新的波 形圖象機械波的現(xiàn)象知識點二：波的反射（一）波的反射波遇到障礙物會返回來繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫波的反射。入射波的波線與平面法線的夾

8、角i叫做角；反射波E角。如圖所小：勺波線與平面法線的夾角 V(二)波的反射規(guī)律(1)入射線、法線、反射線在同一平面內(nèi)，入射線與反射線分居兩側(cè)，反射角入射角，即i (2)反射波的波長、頻率、波速都跟入射波的。(三)用惠更斯原理解釋波的反射(四)波遇到兩種介質(zhì)界面時，總存在反射。(五)常見的聲波反射現(xiàn)象(1)聲波一切發(fā)聲的物體都在振動，它們就是聲源。聲源振動的時候，在空氣中形成聲波。聲波在空氣中是 波。聲波可以在氣體、液體、固體中傳播，在固體中傳播的速度最 ,且聲波從一種介質(zhì)到另一 介質(zhì)，保持不變。(2)回聲對著山崖或高墻說話，聲波傳到山崖或高墻時，聲能的一部分被吸收，而另一部分聲能要反射回來，這

9、種反射回來的聲叫“回聲”?；芈暿锹暡ǖ姆瓷洮F(xiàn)象。原聲和回聲相差 s以上，人耳 才能區(qū)分原聲和回聲。如果聲速已知，當測得聲音從發(fā)出到反射回來的時間問隔， 就能計算出反射面到聲源之間的距離。利用這個道理，已設(shè)計成水聲測位儀，用以測量海水的深度、探測魚群，或用地面上爆炸聲波的反射 用以探測地下的油礦等。(3)夏日的雷聲轟鳴不絕，原因是聲波在云層界面多次 o(4)在空房間里講話感覺聲音更響原因是：聲波在普通房間里遇到墻壁、地面、天花板發(fā)生時，由于距離近，原聲與回聲幾乎同時到達人耳，人耳只能分開相差0.1s以上的聲音。所以人在房間里講話感覺聲音比在野外大，而普通房間里的幔帳、地毯、衣物等會吸收聲波，會影

10、響室內(nèi)的聲響效 果。O知識點三：波的折射(一)波的折射波從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時，傳播的方向會改變，這種現(xiàn)象叫波的折射。入射波的波線與與兩介質(zhì)界面法線的夾角叫做入射角i;折射波的波線與兩介質(zhì)界面法線的夾角叫做折射角r。如圖所示：法線介質(zhì)rK i-界面介質(zhì)II X(二)波的折射規(guī)律(1)入射波的波線與折射波的波線及界面法線在同一平面內(nèi)， 入射線與折射線分居 兩側(cè)。（2）在波的折射中，波的不改變，折射波頻率入射波頻率。折射波的波速、波長均發(fā)生改變。波發(fā)生折射的原因：是波在不同介質(zhì)中的 不同。（3）入射角i、折射角r和波速之間有下述關(guān)系：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

11、在第二種介質(zhì)中的速度之比，即：甄=。sin r當vi>v2時，i r,折射角折向法線；當vi<v2時，i r折射角折離法線；當垂直界面入射（i=0）時，r=0傳播方向不改變，屬折射中的特例。說明：對水波 v深水區(qū) >v 淺水區(qū)。（三）用惠更斯原理解釋波的折射定律（四）波遇到兩種介質(zhì)界面時，總存在折射。知識點四：波的衍射（一）衍射現(xiàn)象波繞過障礙物到障礙物后面繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，叫做波的衍射。（二）發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件障礙物或孔的尺寸比波長，或者跟波長。（三）惠更斯原理對波的衍射的解釋波傳到小孔（或障礙物）時，小孔（或障礙物）仿佛一個新的波源，由它發(fā)出與原來同頻率的波 （稱為子波）

12、在孔后傳播，于是，就出現(xiàn)了偏離直線傳播的衍射現(xiàn)象。（四）衍射是波一.一的現(xiàn)象，一切波都能發(fā)生衍射只不過有些現(xiàn)象不明顯，我們不容易觀察到。說明：當孔的尺寸遠小于波長時，盡管衍射現(xiàn)象十分明顯，但由于衍射波的能量很弱，衍射現(xiàn)象不容 易觀察到。知識點五：波的干涉（一）波的獨立傳播原理和疊加原理（1）波的獨立傳播原理幾列波相遇時，能夠 各自的運動狀態(tài)繼續(xù)傳播而并不相互干擾，這是波的一個基本性質(zhì)。（2）波的疊加原理：兩列波相遇時，該處介質(zhì)的質(zhì)點將同時參與兩列波引起的振動，此時質(zhì)點的 位移等于兩列波分別引起的位移的.這就是波的疊加原理。（二）波的干涉（1）波的干涉現(xiàn)象頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加

13、強，使某些區(qū)域的振動減弱，并且振動加強和振動減弱 的區(qū)域相互一.,這種現(xiàn)象叫做波的干涉。（2）產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件：兩列波的頻率相等。干涉條件的嚴格說法是：同一種類的兩列波， （或波長）相同、相差恒定，在同一平面內(nèi)振動。高中階段我們不討論相和相差，且限于討論一維振動的情況，所以只強調(diào)“頻率相同”這一條件。(3) 一切波都能發(fā)生干涉，干涉是波的現(xiàn)象之一(三)對振動加強點和減弱點的解釋波的干涉示意圖(1)振動加強點設(shè)波源Si、S2在a點分別引起的振幅為Ai、A2,以圖中a點波峰與波峰相遇時計時，波源 Si、S2 分別引起質(zhì)點a振動的圖象如圖甲、乙所示，當兩列波重疊時，質(zhì)點 a同時參與兩個振動，

14、合振動圖 象如圖內(nèi)所示：從波源Si、S2發(fā)出的兩列波傳到振動加強的點 a是同相(即振動步調(diào)一致)的，引起 a點的振 動方向是 的，振幅是 A =。振動加強是指該處質(zhì)點的振幅增大，或者說相干的兩列波在該處分別引起的位移總是 , 故質(zhì)點的總位移等于兩個分位移 ,從而振動加強。(2)振動的減弱點以波源Si、S2分別將波峰、波谷傳到b點時開始計時，波源Si、S2分別引起質(zhì)點b振動的圖象如 圖甲、乙所示，當兩列波重疊時，質(zhì)點 b同時參與兩個振動，合振動圖象如圖內(nèi)所示：振動減弱是指該處質(zhì)點的振幅減小，或者說相干的兩列波在該處分別引起的位移總是 , 故質(zhì)點的總位移等于兩個分位移之 ,從而振動減弱。（四）振動

15、加強區(qū)和減弱區(qū)到兩波源的距離關(guān)系振動完全相同的兩列波，某點到兩波源間的距離之差為半波長的 倍（波長的整數(shù)倍），則 是振動加強區(qū)；某點到兩波源間的距離之差為半波長的 倍，則是振動減弱區(qū)。 說明：（1）任何兩列波相遇時都可以疊加，顯然，若兩波的頻率（或波長）不同，在某一時刻峰、峰（或 谷、谷）相遇振動加強的點，在另一時刻，不會始終加強，也就不會出現(xiàn)穩(wěn)定的干涉圖樣，只是一般 的波的疊加現(xiàn)象，而波的干涉是指波疊加中的一個特例。兩列波要發(fā)生干涉必須具備一定的條件（兩列波的頻率（波長）必須相同） ，通常把符合干涉條紋 的兩列波的波源叫相干波源。相干波源形成的圖樣叫干涉圖樣，是穩(wěn)定的。穩(wěn)定干涉中，振動加強區(qū)

16、 域或振動減弱區(qū)域的空間位置是不變的，并且振動加強的區(qū)域和振動減弱的區(qū)域相互隔開。（2）振動加強區(qū)域的質(zhì)點，其振幅最大，等于兩列波的振幅之和；振動減弱區(qū)域的質(zhì)點，其振幅 最?。赡転榱悖?，等于兩列波的振幅之差，其值保持不變。加強區(qū)域內(nèi)各點的振動位移 都比減弱區(qū)內(nèi)各點的振動位移大。振動加強點的振幅 最，但并不是說它的位移總是最 ,振動加強的質(zhì)點也要通過平衡位置，此時它的位移為 零，也是一個由0到A的變化過程。知識點六：多普勒效應(yīng)（一）波源的頻率與觀察者接收到的頻率（1）聲源完成一次全振動，向外發(fā)出一個波長的波，頻率表示單位時間內(nèi)完成的全振動的次數(shù)， 因此波源的頻率等于單位時間內(nèi)波源 的完全波的個

17、數(shù)。而觀察者聽到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接收到的頻率，即單位時間內(nèi) _到的完全波的個數(shù)決定的。（2）波源和觀察者相對介質(zhì)都不動時，觀察者接收到的頻率 波源的頻率。（3）聲波與觀察者有相對運動時，若波源的頻率沒有發(fā)生變化，觀察者接收到的頻率卻發(fā)生了變 化。波源相對介質(zhì)不動，而觀察者向著波源運動：在單位時間內(nèi)觀察者向著波源移動一段距離，與 觀察者不動的情況比較，觀察者單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù) ,即接收到的頻率 ; 同理，如果觀察者遠離波源，觀察者單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù) ,即接收到的頻 率。觀察者相對介質(zhì)不動，而波源運動： 波源接近觀察者時，觀察者接收到的頻率 ;波源遠 離觀察者時，接

18、收到的頻率。（二）多普勒效應(yīng)由于觀察者與波源之間存在相對運動，使觀察者感受到的波的頻率與波的實際頻率的現(xiàn)象，叫做多普勒效應(yīng)。如果二者相互接近，觀察者接收到的完全波的個數(shù)增多，頻率；如果二者遠離，觀察者接收到的完全波的個數(shù)減少，頻率。說明：(1)發(fā)生多普勒效應(yīng)時波源的頻率 發(fā)生變化，而是觀察者 到的頻率發(fā)生了變化。(2)多普勒效應(yīng)是所接收到的波的頻率與波源 不同的現(xiàn)象，并不是接收到的波的強度發(fā) 生變化的現(xiàn)象，要正確理解頻率和強度這兩個描寫波的不同物理量。(3)多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生不是取決于波源距觀察者多遠， 而是取決于波源相對于觀察者運動速度的 大小和方向。(三)多普勒效應(yīng)是所有波動過程共有的特征。根據(jù)聲波的多普勒效應(yīng)可以測定車輛行駛的速度；根據(jù)光波的多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠大體相對地球的運行速度等。O知識點七：超聲波和次聲波(一)超聲波和次聲波人耳能夠聽到的聲波振動頻率范圍大約在 20Hz20000Hz之間，低于20Hz的聲波人耳就不能感受到，稱為波；高于20000Hz的聲波，人耳也不能感受到，稱為波。(二)超聲波特點(1)波由于振動頻率較 ,波長較短，對于一般障礙物來說，衍射現(xiàn)象很不明顯，基本上是沿_ 傳播的，具石良好而4線定向傳播性。(2)波頻率_，能量大而集中，具有很強的穿透性。(三)超聲波應(yīng)用超聲定位：超聲