全國(guó)勘察設(shè)計(jì)注冊(cè)工程師執(zhí)業(yè)資格考試公共基礎(chǔ)考試注冊(cè)物理機(jī)械波

大綱要求：機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播

簡(jiǎn)諧波表達(dá)式

描述波的特征量

波陣面

波前

波線

波的能量

能流

能流密度

波的衍射

波的干涉

駐波

聲波

聲強(qiáng)級(jí)

多普勒效應(yīng)第三部分機(jī)械波一.機(jī)械波的基本概念振源（波源）彈性媒質(zhì)1.機(jī)械波產(chǎn)生條件2.波動(dòng)特征①機(jī)械波是振動(dòng)狀態(tài)(相位)在彈性媒質(zhì)中的傳播②機(jī)械波是彈性媒質(zhì)中各點(diǎn)以一定的相位差的集體振動(dòng)③機(jī)械波是振動(dòng)能量在彈性媒質(zhì)中的傳播④質(zhì)點(diǎn)并未隨波逐流橫波縱波⑴按傳播特征分波線波面波面波線球面波平面波⑵按波面分─平面波球面波3.波的分類注:振動(dòng)相位相同的點(diǎn)組成的面稱為波面。頻率:即波源的頻率波長(zhǎng):振動(dòng)在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離波速u:取決于媒質(zhì)的性質(zhì)三者關(guān)系:4.描述波的特征量1.表達(dá)式一（波沿X正向傳播）X處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方程為uoxy二．平面諧波的波動(dòng)方程符號(hào)規(guī)定——質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)偏離平衡位置的位移—y振動(dòng)向前傳播的距離—xＯ處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方程為uoxy2.表達(dá)式二（波沿X負(fù)向傳播）即令，得處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程即即令，得時(shí)刻的波形方程3.物理意義：孤立地看一點(diǎn)靜止地看各點(diǎn)例1：把一根十分長(zhǎng)的繩子拉成水平,用手握其一端,

維持拉力恒定,使繩端在垂直于繩子的方向上作

簡(jiǎn)諧振動(dòng),則(A)振動(dòng)頻率越高,波長(zhǎng)越長(zhǎng).(B)振動(dòng)頻率越低,波長(zhǎng)越長(zhǎng).(C)振動(dòng)頻率越高,波速越大.(D)振動(dòng)頻率越低,波速越大.解:不變答:B媒質(zhì)確定,波速不變!答：（C）（A）波源不動(dòng)時(shí)，波源的振動(dòng)周期與波動(dòng)的周期在

數(shù)值上是不同的。（B）波源振動(dòng)的速度與波速相同。（C）在波傳播方向上的任一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)相位總時(shí)比波源

的相位滯后。（D）在波傳播方向上的任一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)相位總時(shí)比波源

的相位超前。例2：在下面幾種說(shuō)法中，正確的說(shuō)法是例3：一橫波沿繩子傳播，波動(dòng)方程為則（A）

波長(zhǎng)0.05m（B）

波長(zhǎng)0.5m（C）

波速25m/s（D）

波速5m/s比較法―寫(xiě)成標(biāo)準(zhǔn)式又u答：B例4：在簡(jiǎn)諧波傳播過(guò)程中，沿波傳播方向相距為/2

的兩點(diǎn)的振動(dòng)速度必定（A）大小相同，方向相反（B）大小和方向均相同（C）大小不同，方向相同（D）大小不同，方向相反答:(A)例5：一平面簡(jiǎn)諧波沿x軸正向傳播，振幅為A=0.02m，周期T=0.5s，波長(zhǎng)=100m

，原點(diǎn)處質(zhì)元初相位=0

，則波動(dòng)方程的表達(dá)式：答:(B)(2012考題）例6：（2013考題）一平面簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)方程為

（SI），則在時(shí)刻，處于平衡位置，且與坐標(biāo)原點(diǎn)最近的質(zhì)元的位置是：答:(C)三、波的能量波的能量=媒質(zhì)中某體積元的振動(dòng)動(dòng)能與彈性勢(shì)能之和體積元dV既振動(dòng)又變形dv體積元內(nèi)媒質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的總能量為：設(shè)有一平面簡(jiǎn)諧波：（1）在波動(dòng)的傳播過(guò)程中，任意時(shí)刻的動(dòng)能和勢(shì)能不僅大小相等而且相位相同，同時(shí)達(dá)到最大，同時(shí)等于零。（2）在波傳播過(guò)程中，任意體積元的波能量不守恒。物理意義：（3）任一體積元的波能量在一周期內(nèi)“吞吐”（吸收

放出）兩次，這正是傳播能量的表現(xiàn)。吸放dW0例7：一平面簡(jiǎn)諧波在彈性媒質(zhì)中傳播，在某瞬時(shí)，

媒質(zhì)中一質(zhì)元正處于平衡位置，此時(shí)它的能量是（A）動(dòng)能為零，勢(shì)能最大。（B）動(dòng)能為零，勢(shì)能為零。（C）動(dòng)能最大，勢(shì)能最大。（D）動(dòng)能最大，勢(shì)能為零。答（C）動(dòng)能為零勢(shì)能為零例8：一平面簡(jiǎn)諧波在彈性媒質(zhì)中傳播，在媒質(zhì)質(zhì)元

從最大位移處回到平衡位置的過(guò)程中（A）它的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能。（B）它的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。（C）它從相鄰的一段媒質(zhì)質(zhì)元獲得能量，其能量逐漸增加。（D）它把自己的能量傳給相鄰的一段媒質(zhì)質(zhì)元，其逐漸減小。（C）注：（D）從平衡位置運(yùn)動(dòng)到最大位移處的過(guò)程中能量密度:單位體積內(nèi)的能量稱為能量密度平均能量密度:能量密度在一個(gè)周期內(nèi)的平均值.能流密度:單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于波動(dòng)傳播方向上單位面積的平均能量，叫做波的平均能流密度,

也稱之為波的強(qiáng)度.例9:

一簡(jiǎn)諧空氣波沿截面積為S的圓柱形管傳播，波的強(qiáng)度為I，波速為v，波長(zhǎng)為λ，則管內(nèi)相距半個(gè)波長(zhǎng)的兩截面之間的平均能量為[]B四、波的干涉波的干涉現(xiàn)象幾列相干波在媒質(zhì)中傳播，空間各點(diǎn)有的振幅始終最大，有的振幅始終最小，此稱為干涉相干波源：頻率相同、振動(dòng)方向相同、相位差恒定合成振動(dòng)為：其中：21干涉極大極小所滿足的的條件：①稱為波程差②干涉極大點(diǎn)、極小點(diǎn)不止一個(gè)。式中干涉極大干涉極小五、特殊的干涉現(xiàn)象：駐波1、發(fā)生條件：兩列振幅相同的相干波，在同一直線上沿相反方向傳播2、特征：無(wú)行走之波形，存在波腹和波節(jié)。兩波節(jié)

之間的點(diǎn)相位相同。3、波節(jié)波腹波節(jié)X=025例10:頻率為的駐波,若其相鄰兩波節(jié)間的距離為d,

則該駐波的波長(zhǎng)和波速分別是A.d

dB.2d

dC.d2

dD.2d2

d[D]六、聲波、聲強(qiáng)級(jí)2聲強(qiáng)就是聲波的能流密度1聲波（20-20000Hz）3聲強(qiáng)級(jí)我們把正常人能聽(tīng)到的最低聲強(qiáng)作為測(cè)定聲強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)，用I0表示，聲強(qiáng)級(jí)L定義為：1貝爾=10分貝例11：

兩人輕聲談話的聲強(qiáng)級(jí)為，熱鬧市場(chǎng)上噪

音的聲強(qiáng)級(jí)為

，市場(chǎng)上聲強(qiáng)與輕聲談話的

聲強(qiáng)之比為：（A）2（B）20（C）（D）[D](2013考題）28波源和觀察者都相對(duì)于介質(zhì)靜止時(shí),觀察者接收到的頻率與波源的頻率相同.如果波源或觀察者或兩者同時(shí)相對(duì)于介質(zhì)運(yùn)動(dòng),則觀察者接收到的頻率就不同于波源的頻率,這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。多普勒效應(yīng)在日常生活中的常有表現(xiàn)有：站在鐵路邊上看到鳴笛的火車駛來(lái)，笛聲尖銳，火車離去時(shí)，笛聲變低。七、多普勒效應(yīng)29設(shè)聲源和觀察者在同一直線上運(yùn)動(dòng)聲波在介質(zhì)中傳播的速度為u聲源的頻率為觀察者接收到的頻率為聲源(相對(duì)于介質(zhì))的運(yùn)動(dòng)速度為觀察者(相對(duì)于介質(zhì))的運(yùn)動(dòng)速度為遠(yuǎn)離取負(fù)號(hào)遠(yuǎn)離取正號(hào)波源向著觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)前取負(fù)號(hào)觀察者向著聲源運(yùn)動(dòng)時(shí)前取正號(hào)X聲源:警車觀察者:客車=3303301525觀察者背離聲源運(yùn)動(dòng)聲源向著觀察者運(yùn)動(dòng)－－