1、。機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播知識(shí)點(diǎn)1:波的形成和傳播(1)媒體能夠傳播振動(dòng)的介質(zhì)叫做介質(zhì)。(例如繩索、彈簧、水、空氣、外殼等。)(2)機(jī)械波機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波。(3)形成機(jī)械波的條件(1)擁有；(2)必須有一個(gè)能傳播振動(dòng)的。注：有機(jī)械波和機(jī)械振動(dòng)，機(jī)械振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生機(jī)械波。(4)機(jī)械波的傳播特性(1)機(jī)械波只以這種運(yùn)動(dòng)形式傳播，而介質(zhì)本身不跟隨波。每個(gè)粒子沿波傳播方向的振動(dòng)都是由前一個(gè)粒子驅(qū)動(dòng)的，因此波過程是介質(zhì)中相鄰粒子依次被驅(qū)動(dòng)并從近到遠(yuǎn)振動(dòng)的過程，也是這種運(yùn)動(dòng)形式在介質(zhì)中依次向外傳播的過程。對(duì)于簡(jiǎn)單的諧波，每個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅和周期都是相同的，每個(gè)質(zhì)點(diǎn)只在它自己的位置附近振動(dòng)，并且隨著波

2、過程的發(fā)生而沿著波的傳播方向遷移。(2)波是一種傳遞能量的運(yùn)動(dòng)形式。波動(dòng)過程也是相鄰粒子從近到遠(yuǎn)依次做功的過程，所以波動(dòng)過程也是能量從近到遠(yuǎn)傳播的過程。因此，機(jī)械波也是一種傳播形式。(5)波浪分類根據(jù)粒子方向與波方向的關(guān)系，波可以分為：(1)橫波：粒子振動(dòng)和波傳播方向的波，其波形為交變波。凸起的最高部分叫做，凹陷的最低部分叫做。(2)縱波：粒子振動(dòng)和波傳播方向的波，其波形為交變波。粒子分布最密集的地方叫做，粒子分布最少的地方叫做。知識(shí)點(diǎn)2:描述機(jī)械波的物理量知識(shí)(1)波長(zhǎng)()兩個(gè)粒子之間的距離稱為波長(zhǎng)，這兩個(gè)粒子的位移在振動(dòng)時(shí)總是相等的。在橫波中，兩個(gè)波峰(或波谷)之間的距離等于波長(zhǎng)。在縱波中

3、，兩個(gè)密集部分(或稀疏部分)之間的距離等于波長(zhǎng)。振動(dòng)在內(nèi)部介質(zhì)中傳播的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)。(2)頻率(f)波的頻率由下式?jīng)Q定。在一系列波中，介質(zhì)中每個(gè)粒子的振動(dòng)頻率是相同的，并且等于波源的頻率。在傳播過程中，只要波源的振動(dòng)頻率不變，無論在什么介質(zhì)中傳播，波的頻率都不會(huì)改變。(3)波速(v)振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播速度是指單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)向外傳播的距離，即波速的大小取決于。一系列的波以不同的速度在不同的介質(zhì)中傳播。對(duì)于機(jī)械波，空氣中的波速小于液體中的波速，小于固體中的波速。(4)波速與波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系注：一系列波的波長(zhǎng)受和的限制，即當(dāng)一系列波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)，波長(zhǎng)是不同的。知識(shí)點(diǎn)3:機(jī)械波的形象(一)機(jī)

4、械波的圖像波的傳播也可以通過圖像直觀地表達(dá)出來。在平面直角坐標(biāo)系中，介質(zhì)中每個(gè)粒子的位置用橫坐標(biāo)表示；縱坐標(biāo)用于表示每個(gè)粒子在某一時(shí)刻偏離其位置的位移，通過連接每個(gè)位移矢量的末端獲得的曲線是波圖像。(二)物理意義表示每個(gè)粒子在某個(gè)時(shí)間離開的位置。(3)簡(jiǎn)諧波(簡(jiǎn)諧振動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成的波)的圖像是正弦(或余弦)曲線。如圖所示：(4)波的圖像應(yīng)用(可從圖像獲得的信息)(1)振動(dòng)粒子的振幅a和波長(zhǎng)。例如，某一時(shí)刻一系列簡(jiǎn)諧剪切波的波形圖如下圖所示：從圖中可以看出，振幅為厘米，波長(zhǎng)為厘米。如果波速v=16厘米/秒是已知的，周期T=1。(2)此時(shí)每個(gè)粒子的平衡位置、位移、恢復(fù)力和加速度。如圖所示，點(diǎn)B

5、的平衡位置在厘米處，偏離平衡位置的位移為(4)一段時(shí)間后的波形( t小于T/4)翻譯方法(5)波動(dòng)圖像和振動(dòng)圖像的區(qū)別和聯(lián)系振動(dòng)圖像波浪圖像圖像形狀正(剩余)弦曲線正(剩余)弦曲線研究對(duì)象粒子粒子物理意義該圖顯示了此刻簡(jiǎn)諧振動(dòng)中粒子的位移大小和方向該圖顯示了在特定時(shí)間形成波的每個(gè)粒子的位移的大小和方向橫坐標(biāo)經(jīng)歷的粒子振動(dòng)波傳播方向上的每個(gè)粒子位置縱坐標(biāo)粒子的位移每個(gè)粒子的位移兩個(gè)相鄰位移最大值之間的距離一個(gè)使用已知振動(dòng)頻率一個(gè)如果你知道波速，你可以計(jì)算周期和頻率：一種判斷某一時(shí)刻粒子振動(dòng)方向的方法看下一個(gè)，沿著振動(dòng)方向的垂直橫坐標(biāo)找到前一個(gè)確定粒子始終振動(dòng)的位置時(shí)間變化對(duì)圖像的影響振動(dòng)圖像隨著

6、時(shí)間繼續(xù)延伸，原始部分隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，波形圖像沿X軸傳播方向平移。因?yàn)榍懊婷總€(gè)粒子的位置必須改變，所以原始圖像將相應(yīng)地形成新的波形圖像機(jī)械波現(xiàn)象知識(shí)點(diǎn)4:波的衍射(a)衍射現(xiàn)象波繞過障礙物后繼續(xù)傳播的現(xiàn)象稱為波衍射。(2)明顯衍射現(xiàn)象的條件障礙物或孔洞的尺寸大于波長(zhǎng)，或小于波長(zhǎng)。(3)惠更斯對(duì)波衍射的解釋當(dāng)一個(gè)波傳播到一個(gè)小洞(或障礙物)時(shí)，這個(gè)小洞(或障礙物)就像一個(gè)新的波源，它發(fā)出一個(gè)與原波源頻率相同的波(稱為小波)，并在洞后傳播，從而出現(xiàn)偏離直線的衍射現(xiàn)象。(4)衍射是一種波現(xiàn)象，所有的波都可以被衍射。只是有些現(xiàn)象不明顯，我們不能輕易觀察到。注：當(dāng)孔的尺寸遠(yuǎn)小于波長(zhǎng)時(shí)，雖然衍射現(xiàn)象很明顯

7、，但由于衍射波的能量很弱，衍射現(xiàn)象不容易觀察到。知識(shí)點(diǎn)5:波的干擾(一)波的獨(dú)立傳播和疊加原理(1)獨(dú)立波傳播原理當(dāng)幾列波相遇時(shí)，它們可以繼續(xù)以各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)傳播，而不會(huì)相互干擾，這是波的一個(gè)基本特性。(2)波疊加原理：當(dāng)兩個(gè)系列波相遇時(shí)，介質(zhì)中的粒子將同時(shí)參與兩個(gè)系列波引起的振動(dòng)，粒子的位移分別等于兩個(gè)系列波引起的位移，這就是波疊加原理。(二)波浪的干擾(1)波干涉現(xiàn)象同頻率的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)和減弱，振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱區(qū)域相互作用。這種現(xiàn)象被稱為波干涉。(2)產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條件：兩波頻率相等。干涉條件的嚴(yán)格陳述是，兩種相同類型的波具有相同的(或波長(zhǎng))并且是異相的不變，在同

8、一平面振動(dòng)。在高中，我們不討論相位和相位差，只討論一維振動(dòng)，所以我們只強(qiáng)調(diào)“同頻”的條件。(3)所有的波都會(huì)干涉，干涉是波動(dòng)現(xiàn)象之一。(3)振動(dòng)強(qiáng)弱點(diǎn)的解釋(1)振動(dòng)強(qiáng)化點(diǎn)讓波源S1和S2在點(diǎn)A引起的振幅分別為A1和A2。當(dāng)峰值在圖中的點(diǎn)A處相遇時(shí)，由波源S1和S2引起的粒子A的振動(dòng)圖像在圖A和圖B中示出。當(dāng)兩行波重疊時(shí)，粒子A同時(shí)參與兩個(gè)振動(dòng)，并且組合振動(dòng)圖像在圖C中示出：(1)從波源S1和S2傳輸?shù)秸駝?dòng)被加強(qiáng)的點(diǎn)a的兩列波是同相的(即，振動(dòng)是以相同的速度)，這使得點(diǎn)a的振動(dòng)方向相同并且振幅為a=。(2)振動(dòng)增強(qiáng)是指粒子的振幅增加，或者兩個(gè)相干波引起的位移總是相同的，因此粒子的總位移等于兩個(gè)

9、部分位移，從而振動(dòng)增強(qiáng)。(2)(1)從波源S1和S2傳輸?shù)秸駝?dòng)減弱的點(diǎn)b的兩列波是反相的(即振動(dòng)階躍相反)，這導(dǎo)致點(diǎn)b的振動(dòng)方向，振幅為a=。(2)振動(dòng)衰減是指粒子的振幅減小，或者兩個(gè)相干波引起的位移總是相同的，因此粒子的總位移等于兩個(gè)部分位移之和，從而削弱振動(dòng)。(4)振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和振動(dòng)減弱區(qū)與兩個(gè)波源的距離關(guān)系兩列振動(dòng)完全相同的波，某一點(diǎn)與兩個(gè)波源之差為半個(gè)波長(zhǎng)(波長(zhǎng)的整數(shù)倍)，即振動(dòng)增強(qiáng)區(qū)；當(dāng)某一點(diǎn)與兩個(gè)波源之間的距離為半個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，這就是振動(dòng)衰減區(qū)域。描述：(1)任意兩列波相遇時(shí)可以疊加。顯然，如果兩種波的頻率(或波長(zhǎng))不同，峰值(或谷值)在某一時(shí)刻遇到的振動(dòng)增強(qiáng)的點(diǎn)在另一時(shí)刻不會(huì)總是增強(qiáng)，

10、也不會(huì)有穩(wěn)定的干涉圖樣，這只是一般的波疊加現(xiàn)象，波干涉是波疊加的一種特殊情況。兩列波必須有一定的干涉條件(兩列波的頻率(波長(zhǎng))必須相同)，符合干涉條紋的兩列波的波源通常稱為相干波源。相干波源形成的圖樣稱為干涉圖樣，它是穩(wěn)定的。在穩(wěn)定干涉中，振動(dòng)增強(qiáng)區(qū)域或振動(dòng)減弱區(qū)域的空間位置是恒定的，并且振動(dòng)增強(qiáng)區(qū)域和振動(dòng)減弱區(qū)域彼此分離。(2)振動(dòng)增強(qiáng)區(qū)的粒子振幅最大，等于兩個(gè)波振幅之和；振動(dòng)衰減區(qū)域中粒子的振幅最小(可能為零)，等于兩個(gè)波振幅之差，其值保持不變。強(qiáng)化區(qū)各點(diǎn)的振動(dòng)位移大于弱化區(qū)。振動(dòng)強(qiáng)化點(diǎn)的振幅最大，但這并不意味著它的位移總是最大的，振動(dòng)強(qiáng)化粒子必須通過平衡位置。此時(shí)，它的位移為零，這也是一

11、個(gè)從0到A的變化過程知識(shí)點(diǎn)6:多普勒效應(yīng)(a)波源的頻率和觀察者接收到的頻率(1)聲源完成全振動(dòng)并發(fā)出波長(zhǎng)的波。頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完整振動(dòng)的數(shù)量，因此波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)完整波的數(shù)量。觀察者聽到的聲音的音調(diào)是由觀察者接收到的頻率決定的，即每單位時(shí)間內(nèi)完整波的數(shù)量。(2)當(dāng)波源和觀察者都相對(duì)于介質(zhì)靜止時(shí)，觀察者接收到的波源的頻率。(3)當(dāng)聲波與觀察者之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果波源的頻率不變，觀察者接收到的頻率也隨之變化。(1)波源不相對(duì)于介質(zhì)移動(dòng)，而觀察者向波源移動(dòng)：在單位時(shí)間內(nèi)，觀察者向波源移動(dòng)一定距離。與觀測(cè)者不運(yùn)動(dòng)的情況相比，觀測(cè)者在單位時(shí)間內(nèi)接收的完整波數(shù)即為接收頻率；類似地，如果觀測(cè)者遠(yuǎn)離波源，觀測(cè)者每單位時(shí)間接收的完整波數(shù)就是接收頻率。觀察者不相對(duì)于介質(zhì)移動(dòng)，但波源移動(dòng)：當(dāng)波源接近觀察者時(shí)，觀察者接收到的頻率；波源遠(yuǎn)離觀測(cè)者時(shí)的接收頻率。(二)多普勒效應(yīng)由于觀察者與波源之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，觀察者感知到的波的頻率與波的實(shí)際頻率的現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)。如果