機(jī)械波知識點(diǎn)(全)

1、機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播知識點(diǎn)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(jī)械波機(jī)械振動在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波。（三）形成機(jī)械波的條件（1）要有；（2）要有能傳播振動的。注意：有機(jī)械波 有機(jī)械振動，而有機(jī)械振動 能產(chǎn)生機(jī)械波。（四）機(jī)械波的傳播特征（1）機(jī)械波傳播的僅僅是這種運(yùn)動形式，介質(zhì)本身并不隨波 。沿波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的振動都受它前一個質(zhì)點(diǎn)的帶動而做振動，因此波動的過程是介質(zhì)中相鄰質(zhì)點(diǎn)間依次“帶動”、由近及遠(yuǎn)相繼振動起來的過程，是這種運(yùn)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(diǎn)振動的振幅和周期都，各質(zhì)點(diǎn)僅在各自的 位置附近振動

2、，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(yùn)動形式。波動的過程也是由于相鄰質(zhì)點(diǎn)間由近及遠(yuǎn)地依次做功的過程，所以波動過程也是能量由近及遠(yuǎn)的傳播過程。因此機(jī)械波也是傳播的一種形式。（五）波的分類波按照質(zhì)點(diǎn)方向和波的方向的關(guān)系，可分為：（1）橫波：質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)分布最密的地方叫作，質(zhì)點(diǎn)分布最疏的地方叫作。知識點(diǎn)二：描述機(jī)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的質(zhì)點(diǎn)間的距離叫波長。在橫波中，兩個 的波峰（

3、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。（二）頻率（f）波的頻率由 決定，一列波，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)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。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(jī)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 注意：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(diǎn)三：

4、機(jī)械波的圖象（一）機(jī)械波的圖象波的傳播也可用圖象直觀地表達(dá)出來。在平面直角坐標(biāo)系中，用橫坐標(biāo)表示介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的位置；用縱坐標(biāo)表示某一時刻，各質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)在某一時刻離開 位置的情況。（三）簡諧波（簡諧振動在介質(zhì)中傳播形成的波）的圖象是正弦（或余弦）曲線。如圖：（四）波的圖象應(yīng)用（由圖象可獲取的信息）（1）振動質(zhì)點(diǎn)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：從圖上可知振幅為cm，波長為cm。若已知波速v16cm/s，由可求周期T= 。（2）這一時刻各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置、位移，回復(fù)力、加速度等。如圖中b點(diǎn)的平衡位

5、置在cm處，此時偏離平衡位置的位移為cm，回復(fù)力和加速度均為 向最大。（3）在波速方向已知時，可確定各質(zhì)點(diǎn)在該時刻的振動方向 （反之也可以）質(zhì)點(diǎn)帶動法離波源 處質(zhì)點(diǎn)帶動處質(zhì)點(diǎn)振動，即遠(yuǎn)處質(zhì)點(diǎn)總是重復(fù)近處質(zhì)點(diǎn)的振動狀態(tài)。所以判斷某質(zhì)點(diǎn)的振動方向，可看其附近 波源一側(cè)的點(diǎn)與該點(diǎn)的位置關(guān)系，若比該點(diǎn)位置低，則向 振動；若比該點(diǎn)位置高，則向 振動。如上圖若已知波向右傳播，a點(diǎn)應(yīng)在它前面的質(zhì)點(diǎn)之后振動，在y-x圖的-x方向再添一點(diǎn)，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)回到平衡位置，所以b向運(yùn)動；c跟b，c的位移要變大，經(jīng)到達(dá)最大位移處，所以c向運(yùn)動；依此類推，d向 運(yùn)動，e向 運(yùn)動

6、。（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?yàn)椴▌訄D象的重復(fù)性，若知波長，則波形平移n時波形不變，當(dāng)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(bǔ)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(diǎn)個質(zhì)點(diǎn)物理意義圖線表示個作簡諧振動的質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)的位移的大小和方向橫坐標(biāo)質(zhì)點(diǎn)振動經(jīng)歷的波傳播方向上介質(zhì)上各質(zhì)點(diǎn)的位置縱坐標(biāo)一個質(zhì)點(diǎn)的位移各質(zhì)點(diǎn)的位移相鄰兩個位移最大值之間的距離一個利用可知振動頻率一個若知波速可求周期、頻率

7、：判斷質(zhì)點(diǎn)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(biāo)找前一 確定質(zhì)點(diǎn)下時刻振動到哪時間變化對圖象的影響振動圖象隨時間的延長而繼續(xù)延伸，原來的部分 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(diǎn)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(jī)械波的現(xiàn)象知識點(diǎn)一：惠更斯原理知識點(diǎn)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角i叫做 角；反射波的波線與平面法線的夾角i叫做 角。如圖所示：（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 i。（2）反射波的

8、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(dāng)測得聲音從發(fā)出到反射回來的時間間隔，就能計算出反射面到聲源之間

9、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 。（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(dá)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(diǎn)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

10、線與兩介質(zhì)界面法線的夾角叫做折射角r。如圖所示：（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)中的速度跟波在第二種介質(zhì)中的速度之比，即： 。當(dāng)v1>v2 時，i r， 折射角折向法線；當(dāng)v1<v2時，i r 折射角折離法線；當(dāng)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

11、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(diǎn)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）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 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(dāng)孔的尺寸遠(yuǎn)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

12、察到。知識點(diǎn)五：波的干涉（一）波的獨(dú)立傳播原理和疊加原理（1）波的獨(dú)立傳播原理幾列波相遇時，能夠 各自的運(yùn)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(diǎn)將同時參與兩列波引起的振動，此時質(zhì)點(diǎn)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(qiáng)，使某些區(qū)域的振動減弱，并且振動加強(qiáng)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(yán)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

13、們不討論相和相差，且限于討論一維振動的情況，所以只強(qiáng)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(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的解釋（1）振動加強(qiáng)點(diǎn)設(shè)波源S1、S2在a點(diǎn)分別引起的振幅為A1、A2，以圖中a點(diǎn)波峰與波峰相遇時計時，波源S1、S2分別引起質(zhì)點(diǎn)a振動的圖象如圖甲、乙所示，當(dāng)兩列波重疊時，質(zhì)點(diǎn)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(qiáng)的點(diǎn)a是同相（即振動步調(diào)一致）的，引起a點(diǎn)的振動方向是 的，振幅是A 。振動加強(qiáng)是指該處質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)的總位移等于兩個分位移 ，從而振動

14、加強(qiáng)。（2）振動的減弱點(diǎn)以波源S1、S2分別將波峰、波谷傳到b點(diǎn)時開始計時，波源S1、S2分別引起質(zhì)點(diǎn)b振動的圖象如圖甲、乙所示，當(dāng)兩列波重疊時，質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)b是反相（即振動步調(diào)相反）的，引起b點(diǎn)的振動方向 ，振幅為A 。振動減弱是指該處質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)的總位移等于兩個分位移之 ，從而振動減弱。（四）振動加強(qiáng)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(diǎn)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(qiáng)區(qū)；某點(diǎn)到兩波源間的距離之差為半波長的 倍

15、，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(qiáng)的點(diǎn)，在另一時刻，不會始終加強(qiáng)，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(qiáng)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(qiáng)的區(qū)域和振動減弱的區(qū)域相互隔開。（2）振動加強(qiáng)區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)，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(diǎn)，其振幅最?。赡?/p>

16、為零），等于兩列波的振幅之差，其值保持不變。加強(qiáng)區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)的振動位移 都比減弱區(qū)內(nèi)各點(diǎn)的振動位移大。振動加強(qiáng)點(diǎn)的振幅最 ，但并不是說它的位移總是最 ，振動加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)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

17、運(yùn)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(yùn)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(yuǎn)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(yùn)動：波源接近觀察者時，觀察者接收到的頻率 ；波源遠(yuǎn)離觀察者時，接收到的頻率 。（二）多普勒效應(yīng)由于觀察者與波源之間存在相對運(yùn)動，使觀察者感受到的波的頻率與波的實(shí)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

18、；如果二者遠(yuǎn)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(qiáng)度發(fā)生變化的現(xiàn)象，要正確理解頻率和強(qiáng)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(yuǎn)，而是取決于波源相對于觀察者運(yùn)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(yuǎn)天體相對地球的運(yùn)行速度等。知識點(diǎn)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(diǎn)（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(qiáng)的穿透性。（三）超聲波應(yīng)用超聲定位：超聲波的波長