高中物理知识点机械波详解和练习Word文档格式.docx

1、象。纵波的图象与纵波的“形状”并无相同之处。（3）波的图象的物理意义波的图象表示在波的传播过程中各个质点在同一时刻偏离各自平衡位置的位移，或表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的情况。（4）振动图象与波动图象的比较振动图象 波的图象研究对单个振动质点连续介质象坐标含义研究内容物理意用横坐标表示各质点的平用横坐标表示时间t，纵坐衡位置，纵坐标表示某一标表示振动物体相对平衡时刻各质点偏离各自平衡位置的位移。质点在振动过程中，位移某一时刻介质中各质点的随时间的变化空间分布表示单个质点振动位移随表示大量质点在同一时刻时间的变化规律，能表示偏离平衡位置的位移，能Tt动情况。的波形。图线运动特波形匀速传播，各

2、质点做质点做简谐运动点 简谐运动直接得出质点在任意时刻 能直接得出各质点在时刻t反映信息图线变的位移能得到振动的振幅能得到振动的周期已画出的部分不随时间而能得到波的振幅能得到波的波长变，随时间变化图线按原 所选时刻不同，图线不同化规律延伸。（5）简谐波简谐波波源做简谐运动时，介质中的各个质点随着做简谐运动，所形成的波就是简谐波。简谐波的特点简谐波的图象波形曲线是正弦（或余弦曲线）。简谐波是一种最简单、最基本的波。3、质点的振动方向、波的传播方向与波形之间的关系根据“前面的质点领先，后面的质点紧跟”这一原则，结合波的传yOab播方向与波形，可判断各质点在某时刻的振动方向。如右图所示，a、b两点相

3、比较，a点是前面的质点，b点是后面的质点。图示时刻点的正向位移比b点的正向位移大，可知点向上振动。找出a点前面的质点，同理可知点也向上振动。总结：波峰、波谷点瞬时静止，波峰点下一时刻向下振动，波谷点下一时刻向上振动；在波峰与波谷间质点的振动方向一致，在波峰（或波谷）的两侧质点的振动方向相反。某一时刻的波形、波的传播方向与质点的振动方向称之为波的三要素，三者之间相互制约。简捷判断法则：“逆向上下坡”、“同侧法则”、“班主任来了”、“三角形法则”等。三角形法则简介：如图所示，假设波沿轴正方向传播，根MAvBQ据波的特点可知：MN曲线上各质点振动方向向上（M、N除外），用带箭头的CA表示，NQ曲线上

4、各质点振动方向向下，用带箭头的BC表示，AB表示波的传播方向。易见，有向线段AB、BC、CA刚好构成一个带箭头，CN且首尾相连的封闭三角形。例题：一列波沿水平方向传播，某时刻的波形如图所示，则图中a、b、c、d四点在此时刻具有相同运动方向的是（ ）Aa和cdBbCaDbd （答案：B、C）4、波的图象的变化情况（1）振动描点作图法依据在波的传播过程中质点上下振动而不随波迁移的特点，在正弦（或余弦）波中找出tT/4波峰（或波谷）及邻近的平衡位置，根据质点的振动方向，让它们同时振动到所求时刻，然后根据波的连续性和周期性，即可画出所求的波形图线。（2）波形平移法将某一时刻的波的图象沿波的传播方向移动

5、一段距离xvt，就得到tt时刻的波形图象。x将波形沿着波的传播方向的反方向移动一段距离t，就可以得到tt时刻的波形图。x tT/4若tT，根据波的周期性，只需平移xv（tnT）即可。波形平移后，根据波的连续性和周期性，将缺少的部分补上或将多余的部分去掉。5、波长、波速、频率（1）波长：在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，叫做波长。波长的物理实质是相距一个（或整数个）波长的两个质点的振动位移在任何时刻都相等，而且振动速度的大小和方向也相同，它们的振动步调一致。波长反映了波的空间周期性。频率：在波动中，各个质点的振动周期（或频率）是相同的，它们都等于波源的振动周期（或频率），

6、这个周期（或频率）也叫做波的周期（或频率）。波的频率仅由波源决定，与介质无关。波的周期和频率反映了波的时间周期性。波速波速：振动在介质中传播的速度，叫做波速。x 公式 v t Tvf决定波速的因素波速由介质本身的性质决定，同一列波在不同的介质中传播时波速可以不同，波长可以不同，但波从一种介质进入另种介质时频率不变。波速还与波的类型有关关于波长、频率和波速之间关系的应用在解决波的图象问题时，一定要抓住“双向性”和“周期性”。一列波由一种介质进入另一种介质中继续传播，则（ ）A传播方向一定改变 B其频率不变C如波速增大，频率也会增大D如波长变小，频率也会变小解析：正确答案是B。因为频率是由波源决定

7、的，与介质及波速无关，因vf，f不变，会随v成正比例变化，波由一种介质垂直于界面进入另一种介质，波速的大小会变，但方向却不变。如图所示，实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线，经0.5s后，其波形如图中虚线所示，设该波的周期大于s。a如果波是向左传播的，波速是多大？波的周期是多大？b如果波是向右传播的，波速是多大？波的周期又是多大？y/cm21 32448x/cma如果波是向左传播的，从图可以看出，虚线所示的波1形相当于实线所示的波形向左移动了个波长，又因为24cm，所41 x以x6cm0.06m。由此可求出波速为：v 0.12m/s4 t波的周期为：T2.00sb如果波是向右传播的，从图可以看

8、出：虚线所示的波形相当3 3于实线所示的波形向右移动了个波长，所以x0.18由此4 4x可求出波速为：v 0.36m/st0.67s如图所示，一列机械波沿直线ab向右传播ab2m，a、b两点的振动情况如图，下列说法正确的是（ ）2 8A波速可能是 m/s432C波速可能大于m/s3B波长可能是m8D波长可能大于a b4t/s考虑t0时刻、质点在波谷，质点在平衡位置且向轴正方向运动，又波由传向b，则可描绘出a、b之间最简的波形图为：又由图可知满足：n2（n0,1,2）由此可得 m4n3由此可知波长不可能大于m，（由振动图象知T4s，对应的波2 8 8速也不可能大于m/s），当n0时，m；当n10

9、时， m。3 3 43 2由v得，对应的波速v m/s。T 43答案：A、B本题若未明确波沿直线向右传播，也需讨论波向左传播的情况，在考虑两点之间波的形状时，一定要注意传播方向与质点振动方向之间的关系。6波的衍射波的衍射波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。发生明显衍射的条件产生明显衍射的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。说明a、衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异。障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是使衍射现象明显表现的条件。波长较大的波容易产生显著的衍射现象；b、波传到小孔（或障碍物时），小孔

10、或障碍物仿佛是一个新的波源，由它发出与原来同频率的波（称为子波）在孔或障碍物后传播，于是就出现了偏离直线传播方向的衍射现象；c、当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于能量的减弱，衍射现象不容易观察到。衍射是波特有的现象一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。7、波的干涉波的叠加原理波的叠加原理几列波相遇时能够保持各自的运动状态，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。a、两列波相遇后，保持各自原来的状态，互不干扰。b、在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的

11、矢量和。c、两列振动方向相同的波叠加，振动加强；两列振动方向相反的波叠加，振动减弱。波的干涉的特点两列波在同一介质中传播，形成稳定的叠加区域。在振动加强区里，振幅AmaxA1A2。在振动减弱区里，振幅Amin|A1A2|。其余各质点振动的振幅介于Amax与Amin之间。振动加强区域和振动减弱区域相互间隔开来，且加强、减弱区域是稳定的，即加强的区域始终是加强的，减弱的区域始终是减弱的，不随时间而变。产生干涉的条件相干波源的获取a、相干波源：频率相同，相差恒定（特例为振动情况相同）的波源。b、相干波源的获取同出一源，一分为二。产生干涉的必要条件：必须两列波的频率相同，相差恒定，振幅尽量接近，在同一

12、平面内振动。波的干涉波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开，这种现象叫做波的干涉。干涉图样：在波的干涉中所形成的稳定的叠加图样，叫做干涉图样。干涉也是波特有的现象一切波都能发生干涉，干涉也是波特有的现象。8、驻波：两列沿相反方向传播的振幅相同、频率相同的波叠加时，形成驻波。驻波是特殊的干涉现象。管（弦）乐器发声的原理都是利用的驻波现象。9、多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，叫做多普勒效应。多普勒效应的规律：观察者朝着波源运动时，接收到的频率增大了。观察者远离波源运动时，接收到

13、的频率减小。机械波、光波、电磁波都会发生多普勒效应，多普勒效应是波动过程共有的特征以速度u200m/s奔驰的火车，鸣笛声频率为275Hz，已知常温下空气的声速v340m/s。求（1）当火车驶来时，站在铁道旁的观察者的笛声频率是多少？（2）当火车驶去时，站在铁道旁的观察者的笛声频率是多少？（1）观察者相对介质静止，波源以速度u向观察者运动，以介质为参考系，波长将缩短为（vu）T，则观察者听到到的频率为v vf292Hz。vu（2）同上分析，观察者听到的频率为260Hz。vu10、次声波和超声波（1）次声波：频率低于20Hz的声波，叫次声波。地震、台风、核爆炸、火箭起飞时都能产生次声波。（2）超声

14、波：频率高于20000的声波，叫超声波。人耳可听到的频率范围，大致在20Hz一20000Hz之间次声波和超声波都不能引起人类听觉器官的感觉。规律1、由波的图像可以求什么?从图像可以直接读出振幅（注意单位）从图像可以直接读出波长（注意单位）可求任一点在该时刻相对平衡位置的位移（包括大小和方向）在波速方向已知（或已知波源方位）时可确定各质点在该时刻的振动方向可以确定各质点振动的加速度方向2、有关波的图像的几个问题画波的图像要画出波的图像通常需要知道波长、振幅A、波的传播方向（或波源的方位）、横轴上某质点在该时刻的振动状态（包括位移和振动方向）这四个要素若知波源或波的传播方向可判定图像上该时刻各质点

15、的振动方向，从而判定质点的振动速度、回复力（加速度）、动能和势能的变化情况，具体方法为：带动法：根据波的形成、利用靠近波源的点带动它邻近的离波源稍远的点的道理，在被判定振动方向的点P附近（不超过）图像上靠近波源方找另一点P，若P在上方，则P带动向上运动如图，若的下方，则向下运动微平移法；将波形沿波的传播方向作微小移动x=t，则可判定点沿Y方向的运动方向了反过来已知波形和波形上一点的振动方向也可判定波的传播方向已知波速和波形，画出再经t时间波形图的方法平移法：先算出经t时间波传播的距离xvt，再把波形沿波的传播方向平移x即可因为波动图像的重复性，若知波长，则波形平移n时波形不变，当xn+x时，可

16、采取去整n留零的方法，只需平移即可特殊点法：（若知周期则更符单）在波形上找两特殊点，如过平衡位置的点和与它相邻的峰（谷）点，先确定这两点的振动方向，再看tnT+t，由于经nT波形不变，所以也采取去整留零的方法，分别做出两特殊点后的位置，然后按正弦规律画出新波形说明：2、3中介绍的方法、均是并列关系不要求每种方法都必须掌握，同学们可根据自己对各种方法的理解情况，在中选择一个适合自己的方法应用xvt时注意因为xn+x，tnTt，应用时注意波动的重复性；有正有负，应用时注意波传播的双向性由x、t求时注意多解性如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们

17、所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有A.该时刻质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱B.该时刻质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强C.a质点的振动始终是最弱的，质点的振动始终是最强D.再过T/4后的时刻a、三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱该时刻质点振动最强，这不难理解。但是d既不是波峰和波峰叠加，又不是波谷和波谷叠加，如何判定其振动强弱？这就要用到充要条件：“到两波源的路程之差是波长的整数倍”时振动最强，从图中可以看出，d是S1、S2连线的中垂线上的一点，到的距离相等，所以必然为振动最强点。描述振动强弱的物理量是振

18、幅，而振幅不是位移。每个质点在振动过程中的位移是在不断改变的，但振幅是保持不变的，所以振动最强的点无论处于波峰还是波谷，振动始终是最强的。本题答案应选B、C如图中实线和虚线所示，振幅、周期、起振方向都相同的两列正弦波（都只有一个完整波形）沿同一条直线向相反方向传播，在相遇阶段（一个周期内），试画出每隔后的波形图。并分析相遇后T/2时刻叠加区域内各质点的运动情况。根据波的独立传播原理和叠加原理可作出每隔后的波形图如所示。相遇后时刻叠加区域内abcde各质点的位移都是零，但速度各不相同，其中a、c、e三质点速度最大，方向如图所示，而b、d两质点速度为零。这说明在叠加区域内，、c、e三质点的振动是最

19、强的，b、d两质点振动是最弱的。已知在t1时刻简谐横波的波形如图中实线所示；在时刻t2该波的波形如图中虚线所示。t2-t10.02s求：该波可能的传播速度。若已知Tt2-t12T，且图中质点时刻的瞬速度方向上，可能波。若0.01sT0.02s，且从时刻起，图中质点比R质点先回到平衡位置，求可能的波速。如果这列简谐横波是向右传播的，在内波形向右匀速传播了13，所以波速=100（3n+1）m/s（n=0,1,2,）；同理得该左传播速v=100（3n+2）m/s （n=0,1,2,）P质点速度向上，说明波向左传播，T2T，说明这段时间内波只可能是向左传播了5/3个波长，所以速度是唯一的：v=500m/s“Q比先回到平衡位置”，说明波只能是向右传播的，而0.02s，也就是0.02s2T，所以这段时间内波只可能向右传播了4/3个波长，解也是唯一的：v=400m/s在均匀介质中有一个振源S，它以50HZ的频率上下振动，该振动以40m/s的速度沿弹性绳向左、右两边传播。开始时刻S速度方向向下，试画出在t=0.03s时刻的波形。从开始计时到经历了1.5个周期，波分别向左、右传播个波长，该时刻波源的速度方向向上，所以波形如右图所示。如图所示是一列简谐横波在 t=0时刻的波形图，已知这列波沿x轴正方向传播，波速为20m/sP是离原点为2m的一个介质质点，则在t=0