機械波知識點(全)

1、機械波的產(chǎn)生和傳播知識點一：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 TOC o 1-5 h z （ 1 ）要有； （ 2）要有能傳播振動的。注意： 有機械波有機械振動，而有機械振動能產(chǎn)生機械波。（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)點的振動都受它前一個質(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

2、幅和周期都， 各質(zhì)點僅在各自的位置附近振動，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）縱波：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。質(zhì)點分布最密的地方叫作，質(zhì)點分布最疏的地方叫作。知識點二：描述機械波的物理量知識（一）波長（）兩個的、在振動過程中對位置的位移總是相等

3、的質(zhì)點間的距離叫波長。在橫波中，兩個的波峰（或波谷）間的距離等于波長。在縱波中，兩個的密部（或疏部）間的距離等于波長。振動在一個內(nèi)在介質(zhì)中傳播的距離等于一個波長。 TOC o 1-5 h z （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 x。t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系v注意：

4、 一列波的波長是受和制約的，即一列波在不同介質(zhì)中傳播時，波長不同。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，得出的表示各質(zhì)點在某一時刻離開位置的情況。表示各質(zhì)點在某一時刻離開如圖：1 ）振動質(zhì)點的振幅A、波長。如：一列簡諧橫波某一時刻的波形圖如圖所示：cm 。均為從圖上可知振幅為cm ，波長為若已知波速v 16cm/s ，由 v T 可求周期T=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 。均為從圖上可知

5、振幅為cm ，波長為若已知波速v 16cm/s ，由 v T 可求周期T=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，回復力和加速度離波源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質(zhì)點帶動法處質(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)點的振動方向，可看其附近振動；若比該點位置高，則向振動。波源一側(cè)的點與該點的位置關系，若比該點位置低，則向如上圖若已知波向右傳播，a 點應在它前面的質(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應向振動； b 跟a， b 的

6、位移要變小，經(jīng) T4回到平衡位置，所以 b 向 運T動；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t 后的波形圖平移法先計算出經(jīng)t 時間波傳播的距離x，因為波動圖象的重復性，若知波長，則波形平移 n 時波形不變，當x=n +x時，可采取去整n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正（余）弦曲線正（余）弦曲線研究對象個質(zhì)點個質(zhì)點物理意義圖線表示個作簡諧振動的質(zhì)點在時刻的位移大小和方向圖線表示某時刻形成波的個質(zhì)點的位移

7、的大小和方向橫坐標質(zhì)點振動經(jīng)歷的波傳播方向上介質(zhì)上各質(zhì)點的縱坐一個質(zhì)點的位移各質(zhì)點的位移位置標相鄰一個一個兩個利用f 1 可知振動T若知波速可求周期、頻位移頻率率：最大v fT值之間的距離判斷質(zhì)點在某一時刻振動方向的方法看下一，沿振動方向垂直橫坐標找前一確定質(zhì)點下時刻振動到哪時間振動圖象隨時間的變化時間振動圖象隨時間的變化延長而繼續(xù)延伸，對圖原來的部分象的影響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知識點一：惠更斯原理知識點二：波的反射角。如圖所示：會， 形成新的波形圖象機械波的現(xiàn)象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

8、波線與平面法線的夾角i 叫做角；反射波的波線與平面法線的夾角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)， 反射角射角，即ii 。是2）反射波的波長、頻率、波速都跟入射波的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i叫做入介質(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，這種反射回來的聲叫“回聲”。 回聲是聲波的反射現(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)

9、出到反射回來的時間間隔，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。（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，會影響室內(nèi)的聲響效果。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

10、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：（ 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)中的速度跟波在第二種介質(zhì)中的速度之比，即：sini。sin r當v1v2 時， ir，折射角折向法線；當v1v 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

11、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（四）衍射是波的現(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

12、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，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。（ 1 ）振動加強點 T

13、OC o 1-5 h z 設波源S1、 S2在a 點分別引起的振幅為A1、 A2，以圖中a 點波峰與波峰相遇時計時，波源S1、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，合振動圖象如圖丙所示：從波源 S1、 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S1、 S 2分別將波峰、波谷傳到b 點時開始計時，波源S1、 S2分別引起質(zhì)點b 振動的圖象如圖甲、

14、乙所示，當兩列波重疊時，質(zhì)點b 同時參與兩個振動，合振動圖象如圖丙所示：從波源 S1、 S2發(fā)出的兩列波傳到振動減弱的點b 是反相（即振動步調(diào)相反）的，引起b 點的 TOC o 1-5 h z 振動方向，振幅為A。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）振動加強區(qū)和減弱區(qū)到兩波源的距離關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

15、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)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扔趦闪胁ǖ恼穹?，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

16、。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（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

17、：在單位時間內(nèi)觀察者向著波源移動一段距離，與 TOC o 1-5 h z 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，接收到的頻率。（二）多普勒效應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。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)生多普勒效應時波源的頻率發(fā)生變

18、化，而是觀察者到的頻率發(fā)生了變化。2）多普勒效應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）多普勒效應是所有波動過程共有的特征。根據(jù)聲波的多普勒效應可以測定車輛行駛的速度；根據(jù)光波的多普勒效應可以判斷遙遠天體相對地球的運行速度等。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20Hz 20000Hz 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，具有良好的直線定向傳播性。2）波頻率，能量大而集中，具有很強的穿透性。（三）超聲波應用超聲定位：超聲波的波長非常短，能夠