机械波总复习

一、大纲知识要点及要求：振动在介质中的传播形成波。分类：横波和纵波。波长、频率和波速的关系。超声波及其应用，均为I级要求。二、知识点解析1、机械波的定义：机械振动在介质中的传播。2、形成机械波的两个必要条件：介质和波源。3、机械波的分类：（1）横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。在横波中，凸起的最高处叫做波峰，凹下的最低处叫做波谷。只能在固体中传播。（2）纵波：质点的振动方向与波的传播方向平行。可以在固、气、液中传播。*常见机械波中，声波是纵波；地震波既有横波又有纵波。4、波的特点：（1）在波的传播过程中，介质中各质点均做受迫振动，振动频率等于波源的振动频率。（2）离波源近的点（前质点）先振动，离波源远的点（后质点）后振动，后质点总是模拟前质点的振动，在步调上比前质点略慢。（3）波在同一种均匀介质中是匀速传播的，波速v=s/t=λ/T，而介质中的质点只在自己的平衡位置附近作简谐振动，并不随波一起迁移，波的传播过程实际上是振动形式和能量的传播。5、描述机械波的物理量：（1）频率和周期：由波源决定，即介质中质点的振动频率和周期。（2）波长：在波动中，对平衡位置的位移总相等的两个相邻质点间的距离。波长还等于波在一个周期中向前传播的距离、横波中两个相邻波峰或波谷间的距离、纵波中两个相邻疏部或密部间的距离。（3）波速：由介质本身性质决定。v=s/t=λ/T。6、波动图象与振动图象的对比振动图象波动图象图象横轴时间介质中在波的传播方向上各个质点的平衡位置纵轴一个质点各个时刻偏离平衡位置的位移某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移物理意义振动物体对平衡位置的位移随时间的变化规律某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移直读量（1）某一时刻的位移或某一位移所对应的时刻（2）振幅A、周期T和频率f(f=1/T)（1）图示时刻各质点的位移（2）波长λ和振幅A分析判断量（1）各时刻质点的振动方向（2）画出t时刻后的图象（延伸）（1）已知质点的振动方向求波的传播方向（2）已知波的传播方向求质点的振动方向（3）画出t时刻后（或前）的波形图（平移）例1、一列波由波源向周围扩展开去，则下列正确的是（）A介质中各质点由近及远传播开去B介质中各质点的振动形式由近及远传播开去C介质中各质点能量由近及远传播D介质中各质点只是振动而没有迁移两个图象均具有周期性，重复性BCD例2、一列简谐波某时刻波形如图所示（甲图），乙图表示该波传播的介质中某点此后一段时间内的振动图象，则（）A若波沿x轴正向传播，图乙为A点振动图象B若波沿x轴正向传播，图乙为B点振动图象C若波沿x轴负向传播，图乙为C点振动图象D若波沿x轴负向传播，图乙为D点振动图象BD分析：由波动图象可知，若波沿x正向传播，A点此刻（振动图象上的t=0时刻）正处在正最大位移处，B正经过平衡位置向上运动，故B正确。若波沿x负向传播，C点此刻在负最大位移处，D点正经过平衡位置向上运动，则D正确。例3、如图所示，为一列简谐横波在某时刻的波形图线，已知该简谐波沿x轴正方向传播，波速为2m/s，则从这一时刻起，质点P在0.5s内所发生的位移为______m，所通过的路程是_____m，并在图上画出经0.5s后的波形图线。-0.0040.04解：周期T===0.4(s)0.5s为T，T后波形图为该图象向右平移λ，故0.5s后P点在波谷，位移为-0.004m，T内的路程为5A=0.02m。注意，质点T内路程一定为4A，内路程一定为2A，内路程不一定为A。由最大位移到平衡位置，路程一定为A，内越过平衡位置，路程大于A，内越过最大位移处，路程小于A。28.0454141452T4T4T4T例4、如图所示一列横波沿x轴正向传播速率为6m/s，当位于x1=3m的质点A在x轴上方最大位移处时，位于x2=6m处的质点B恰在平衡位置，而且振动方向向下，求：（1）这列波的最大波长是多少？（2）列出此波频率的表达式。解：先求出AB间的最简波形，则SAB=(n+)=3υ=6m/sn=0时，波长最长为4m)(2433412nfn437、波的特有现象：（1）在两种物质的界面上同时出现反射和折射；（2）衍射现象：波绕过障碍物继续传播的现象。发生明显衍射现象的条件是：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸比波长小或差不多。（3）干涉现象：①波的叠加原理；在两列波重叠的区域里，任何一个质点的总位移，等于两列波分别引起的位移的矢量和。②波的干涉A现象：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，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔。B条件：两列波频率相同，相差恒定。C对振动加强和振动减弱的理解：振动加强还是减弱指的是振幅增大还是减小。因此发生干涉现象时，振动加强点的振幅一定大于振动减弱点的振幅，而振动加强点的位移有可能小于振动减弱点的位移。在两列波传播的过程中，如果在空间某点是波峰遇波峰或波谷遇波谷，那么该点就是振动加强点；如果是波峰遇波谷，则该点是振动减弱点。8、声波（1）发声体的振动在介质中的传播形成声波。声波是纵波，可以在固体、气体、液体中传播，但不能在真空中传播，可听声波的频率范围在20Hz~20000Hz。声速与介质和温度有关，不同频率的声波在同一介质中的传播速率相同。声波可以发生反射、折射、干涉、衍射和共鸣现象。（2）多普勒效应：声源和观察者相互靠近时，观察者接收到的频率增大，音调变高；二者相互远离时，观察者接收到的频率减小，音调变低。（3）次声波和超声波：频率低于20Hz的波叫次声波，地震、台风、核爆炸、火箭起飞都能产生次声波。频率高于20000Hz的声波叫超声波，可以用它进行探伤、诊断，以及声呐定位。例5、一列波在传播过程中通过一个障碍物，发生了一定程度的衍射，以下情况能使衍射现象更明显的是（）A缩小障碍物尺寸，同时减小波的频率B缩小障碍物尺寸，同时增大波的频率C增大障碍物尺寸，同时减小波的频率D增大障碍物尺寸，同时增大波的频率A例6、A、B是同频率的两水波源，如图实线是波峰、虚线是波谷，则下列说法错误的是（）Aa点此时速度为零，加速度最大Bb点此时速度最大，加速度最小为0Ca、b、c此时加速度都最大Db点位移大于a点位移BD三、知识小结形成及特点分类：传播和振动方向机械波图象公式：特有现象Tts欢迎交流请自己搜集相关波动信息