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1、机械波的产生和传播知识点一：波的形成和传播（一）介质 能够传播振动的媒介物叫做介质。（如：绳、弹簧、水、空气、地壳等）（二）机械波 机械振动在介质中的传播形成机械波。（三）形成机械波的条件（1）要有；（2）要有能传播振动的。 注意：有机械波有机械振动，而有机械振动能产生机械波。（四）机械波的传播特征（1）机械波传播的仅仅是这种运动形式，介质本身并不随波。 沿波的传播方向上各质点的振动都受它前一个质点的带动而做振动，因此波动的过程是介质中相邻质点间依次“带动”、由近及远相继振动起来的过程，是将这种运动形式在介质中依次向外传播的过 程。对简谐波而言各质点振动的振幅和周期都，各质点仅在各自的位置附近
2、振动，并随波动过程的发 生而沿波传播方向发生迁移。（2）波是传递能量的一种运动形式。 波动的过程也是由于相邻质点间由近及远地依次做功的过程，所以波动过程也是能量由近及远的传播过程。因此机械波也是传播的一种形式。（五）波的分类波按照质点方向和波的方向的关系，可分为：（1）横波：质点的振动方向与波的传播方向的波，其波形为相间的波。凸起的最高处叫，凹下的 最底处叫。（2）纵波：质点的振动方向与波的传播方向的波，其波形为相间的波。质点分布最密的地方叫作， 质点分布最疏的地方叫作。知识点二：描述机械波的物理量知识（一）波长（入） 两个的、在振动过程中对位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长。在横波中，两
3、个的波峰（或波谷）间的距离等于波长。 在纵波中，两个的密部（或疏部）间的距离等于波长。 振动在一个内在介质中传播的距离等于一个波长。（二）频率（ f） 波的频率由决定，一列波，介质中各质点振动频率都相同，而且都等于波源的频率。在传播过程中，只要波源的振动频率一定，则无论在什么介质中传播，波的频率都不变。（三）波速（ v）振动在介质中传播的速度，指单位时间内振动向外传播的距离，即v _ Ax。 At波速的大小由的性质决定。一列波在不同介质中传播其波速不同。 对机械波来说，空气中的波速小于液体中的波速，小于固体中的波速。（四）波速与波长和频率的关系v =注意：一列波的波长是受和制约的，即一列波在不
4、同介质中传播时，波长不同。知识点三：机械波的图象（一）机械波的图象 波的传播也可用图象直观地表达出来。在平面直角坐标系中，用横坐标表示介质中各质点的位置； 用纵坐标表示某一时刻，各质点偏离位置的位移，连接各位移矢量的末端，得出的曲线即为波的图象，二）物理意义 表示各质点在某一时刻离开位置的情况。三）简谐波（简谐振动在介质中传播形成的波）的图象是正弦（或余弦）曲线。 如图：四）波的图象应用（由图象可获取的信息）（1）振动质点的振幅A、波长入。如：一列简谐横波某一时刻的波形图如图所示：从图上可知振幅为cm,波长为cm。若已知波速v=16cm/s,由v =可求周期T=。T（2）这一时刻各质点的平衡位
5、置、位移,回复力、加速度等。如图中b点的平衡位置在cm处，此时偏离平衡位置的位移为cm,回复力和加速度均为向最大。反之也可以）3）在波速方向已知时,可确定各质点在该时刻的振动方向 同侧法、上下坡法、质点带动法（4）经过一段时间（At小于T/4）后的波形图平移法5）波的图象与振动图象的区别与联系振动图象波动图象图象 形状正（余）弦曲线 个质点正（余）弦曲线 个质点对象 物理意义横坐标纵坐图线表示个作简谐 振动的质点在时刻 的位移大小和方向 质点振动经历的一个质点的位移图线表示某时刻形成 波的个质点的位移的 大小和方向波传播方向上介质上 各质点的位置 各质点的位移相邻 两个 位移 最大一个利用f
6、1可知振动 f =T频率一个若知波速可求周期、频率：值之 间的 距离判断 质点 在某 一时 刻振 动方 向的 方法看下一，沿振动方 向垂直横坐标找前一确定质点下时刻振动 到哪时间 变化 对图 象的 影响振动图象随时间的 延长而继续延伸， 原来的部分波形图象随时间的延 长而沿着X轴向传播方 向平移，由于前面各质 点的位置都要变化，因 此原来的图象也相应 会，形成新的波形图象机械波的现象知识点四：波的衍射（_）衍射现象 波绕过障碍物到障碍物后面继续传播的现象，叫做波的衍射。（二）发生明显衍射现象的条件 障碍物或孔的尺寸比波长，或者跟波长。波传到小孔（或障碍物）时，小孔（或障碍物）仿佛一个新的波源，
7、由它发出与原来同频率的波称为子波）在孔后传播，于是，就出现了偏离直线传播的衍射现象。四）衍射是波的现象，一切波都能发生衍射（三）惠更斯原理对波的衍射的解释只不过有些现象不明显，我们不容易观察到。说明：当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射现象十分明显，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容 易观察到。知识点五：波的干涉（一）波的独立传播原理和叠加原理（1）波的独立传播原理 几列波相遇时，能够各自的运动状态继续传播而并不相互干扰，这是波的一个基本性质。（2）波的叠加原理：两列波相遇时，该处介质的质点将同时参与两列波引起的振动，此时质点的 位移等于两列波分别引起的位移的，这就是波的叠加原理。（二）波的干涉
8、（1）波的干涉现象 频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，使某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱 的区域相互，这种现象叫做波的干涉。（2）产生稳定的干涉现象的条件：两列波的频率相等。 干涉条件的严格说法是：同一种类的两列波，（或波长）相同、相差 恒定，在同一平面内振动。高中阶段我们不讨论相和相差，且限于讨论一维振动的情况，所以只强调 “频率相同”这一条件。（3）一切波都能发生干涉，干涉是波的现象之一。（三）对振动加强点和减弱点的解释法的=沽示奄IF（1）振动加强点设波源S、S2在a点分别引起的振幅为A、A2，以图中a点波峰与波峰相遇时计时，波源SS2 分别引起质点a振动的图象如图甲
9、、乙所示，当两列波重叠时，质点a同时参与两个振动，合振动图 象如图丙所示： 从波源SS2发出的两列波传到振动加强的点a是同相（即振动步调一致）的，引起a点的振 动方向是的，振幅是A=。 振动加强是指该处质点的振幅增大，或者说相干的两列波在该处分别引起的位移总是，故质点 的总位移等于两个分位移，从而振动加强。（2）振动的减弱点以波源S、S2分别将波峰、波谷传到b点时开始计时，波源S、S2分别引起质点b振动的图象如图甲、 乙所示，当两列波重叠时，质点b同时参与两个振动，合振动图象如图丙所示： 从波源S、S2发出的两列波传到振动减弱的点b是反相（即振动步调相反）的，引起b点的振 动方向，振幅为A=。
10、 振动减弱是指该处质点的振幅减小，或者说相干的两列波在该处分别引起的位移总是，故质点 的总位移等于两个分位移之，从而振动减弱。（四）振动加强区和减弱区到两波源的距离关系 振动完全相同的两列波，某点到两波源间的距离之差为半波长的倍（波长的整数倍），则是振动加 强区；某点到两波源间的距离之差为半波长的倍，则是振动减弱区。说明：（1）任何两列波相遇时都可以叠加，显然，若两波的频率（或波长）不同，在某一时刻峰、峰（或 谷、谷）相遇振动加强的点，在另一时刻，不会始终加强，也就不会出现稳定的干涉图样，只是一般 的波的叠加现象，而波的干涉是指波叠加中的一个特例。两列波要发生干涉必须具备一定的条件（两列波的频
11、率（波长）必须相同），通常把符合干涉条纹 的两列波的波源叫相干波源。相干波源形成的图样叫干涉图样，是稳定的。稳定干涉中，振动加强区 域或振动减弱区域的空间位置是不变的，并且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开。（2）振动加强区域的质点，其振幅最大，等于两列波的振幅之和；振动减弱区域的质点，其振幅 最小（可能为零），等于两列波的振幅之差，其值保持不变。加强区域内各点的振动位移都比减弱区内各点的振动位移大。振动加强点的振幅最，但并不是说 它的位移总是最，振动加强的质点也要通过平衡位置，此时它的位移为零，也是一个由0到A的变化 过程。知识点六：多普勒效应（一）波源的频率与观察者接收到的频率（1）声
12、源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数， 因此波源的频率等于单位时间内波源的完全波的个数。而观察者听到的声音的音调，是由观察者接收 到的频率，即单位时间内到的完全波的个数决定的。（2）波源和观察者相对介质都不动时，观察者接收到的频率波源的频率。（3）声波与观察者有相对运动时，若波源的频率没有发生变化，观察者接收到的频率却发生了变 化。 波源相对介质不动，而观察者向着波源运动：在单位时间内观察者向着波源移动一段距离，与 观察者不动的情况比较，观察者单位时间内接收到的完全波的个数，即接收到的频率；同理，如果观 察者远离波源，观察者单位时间内接收到的完全波的个数
13、，即接收到的频率。 观察者相对介质不动，而波源运动：波源接近观察者时，观察者接收到的频率；波源远离观察 者时，接收到的频率。（二）多普勒效应 由于观察者与波源之间存在相对运动，使观察者感受到的波的频率与波的实际频率的现象，叫做 多普勒效应。如果二者相互接近，观察者接收到的完全波的个数增多，频率；如果二者远离，观察者接收到的 完全波的个数减少，频率。说明：（1）发生多普勒效应时波源的频率发生变化，而是观察者到的频率发生了变化。 （2）多普勒效应是所接收到的波的频率与波源不同的现象，并不是接收到的波的强度发生变化的 现象，要正确理解频率和强度这两个描写波的不同物理量。（3）多普勒效应的产生不是取决于波源距观察者多远，而是取决于波源相对于观察者运动速度的 大小和方向。（三）多普勒效应是所有波动过程共有的特征。 根据声波的多普勒效应可以测定车辆行驶的速度； 根据光波的多普勒效应可以判断遥远天体相 对地球的运行速度等。
