机械波知识点全

-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一样，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。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注意：一列波的波长是受和制约的，即一列波在不同介质中传播时，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*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*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。如：一列简谐横波*一时刻的波形图如下图：从图上可知振幅为cm，波长为cm。假设波速v16cm/s，由可求周期T=。2这一时刻各质点的平衡位置、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。3在波速方向时，可确定各质点在该时刻的振动方向 反之也可以质点带动法离波源处质点带动处质点振动，即远处质点总是重复近处质点的振动状态。所以判断*质点的振动方向，可看其附近波源一侧的点与该点的位置关系，假设比该点位置低，则向振动；假设比该点位置高，则向振动。如上图假设波向右传播，a点应在它前面的质点之后振动，在y-*图的-*方向再添一点，则波形图在下方，所以a应向振动；b跟a，b的位移要变小，经回到平衡位置，所以b向运动；c跟b，c的位移要变大，经到达最大位移处，所以c向运动；依此类推，d向运动，e向运动。4经过一段时间t后的波形图平移法先计算出经t时间波传播的距离*，因为波动图象的重复性，假设知波长，则波形平移n时波形不变，当*=n+*时，可采取去整n留零*的方法，只需把波形沿波的方向平移即可，然后按照正弦规律补全新波形。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正余弦曲线研究对象个质点个质点物理意义图线表示个作简谐振动的质点在时刻的位移大小和方向图线表示*时刻形成波的个质点的位移的大小和方向横坐标质点振动经历的波传播方向上介质上各质点的位置纵坐标一个质点的位移各质点的位移相邻两个位移最大值之间的距离一个利用可知振动频率一个假设知波速可求周期、频率：判断质点在*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，原来的局部波形图象随时间的延长而沿着*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一：惠更斯原理知识点二：波的反射一波的反射波遇到障碍物会返回来继续传播的现象叫波的反射。入射波的波线与平面法线的夹角i叫做角；反射波的波线与平面法线的夹角i叫做角。如下图：二波的反射规律1入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分居两侧，反射角入射角，即ii。2反射波的波长、频率、波速都跟入射波的。三用惠更斯原理解释波的反射四波遇到两种介质界面时，总存在反射。五常见的声波反射现象1声波一切发声的物体都在振动，它们就是声源。声源振动的时候，在空气中形成声波。声波在空气中是波。声波可以在气体、液体、固体中传播，在固体中传播的速度最，且声波从一种介质到另一介质，保持不变。2回声对着山崖或高墙说话，声波传到山崖或高墙时，声能的一局部被吸收，而另一局部声能要反射回来，这种反射回来的声叫回声。回声是声波的反射现象。原声和回声相差s以上，人耳才能区分原声和回声。如果声速，当测得声音从发出到反射回来的时间间隔，就能计算出反射面到声源之间的距离。利用这个道理，已设计成水声测位仪，用以测量海水的深度、探测鱼群，或用地面上爆炸声波的反射用以探测地下的油矿等。3夏日的雷声轰鸣不绝，原因是声波在云层界面屡次。4在空房间里讲话感觉声音更响原因是：声波在普通房间里遇到墙壁、地面、天花板发生时，由于距离近，原声与回声几乎同时到达人耳，人耳只能分开相差0.1s以上的声音。所以人在房间里讲话感觉声音比在野外大，而普通房间里的幔帐、地毯、衣物等会吸收声波，会影响室内的声响效果。知识点三：波的折射一波的折射波从一种介质射入另一种介质时，传播的方向会改变，这种现象叫波的折射。入射波的波线与与两介质界面法线的夹角叫做入射角i；折射波的波线与两介质界面法线的夹角叫做折射角r。如下图：二波的折射规律1入射波的波线与折射波的波线及界面法线在同一平面内，入射线与折射线分居两侧。2在波的折射中，波的不改变，折射波频率入射波频率。折射波的波速、波长均发生改变。波发生折射的原因：是波在不同介质中的不同。3入射角i、折射角r和波速之间有下述关系：入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比，即：。当v1v2时，ir，折射角折向法线；当v1v浅水区。三用惠更斯原理解释波的折射定律四波遇到两种介质界面时，总存在折射。知识点四：波的衍射一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。三惠更斯原理对波的衍射的解释波传到小孔或障碍物时，小孔或障碍物仿佛一个新的波源，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，尽管衍射现象十清楚显，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：波的干预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，这是波的一个根本性质。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。二波的干预1波的干预现象频率一样的两列波叠加，使*些区域的振动加强，使*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预。2产生稳定的干预现象的条件：两列波的频率相等。干预条件的严格说法是：同一种类的两列波，或波长一样、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，所以只强调频率一样这一条件。3一切波都能发生干预，干预是波的现象之一。三对振动加强点和减弱点的解释1振动加强点设波源S1、S2在a点分别引起的振幅为A1、A2，以图中a点波峰与波峰相遇时计时，波源S1、S2分别引起质点a振动的图象如图甲、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S1、S2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S1、S2分别将波峰、波谷传到b点时开场计时，波源S1、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S1、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。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一样的两列波，*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；*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，假设两波的频率或波长不同，在*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预图样，只是一般的波的叠加现象，而波的干预是指波叠加中的一个特例。两列波要发生干预必须具备一定的条件两列波的频率波长必须一样，通常把符合干预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预图样，是稳定的。稳定干预中，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，假设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拟，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，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。知识点七：超声波和次声波一超声波和次声波人耳能够听到的声波振动频率范围大约在20Hz20000Hz之间，低于20Hz的声波人耳就不能感受到，称为波；高于20000Hz的声波，人耳也不能感受到，称为波。二超声波特点1波由于振动频率较，波长较短，对于一般障碍物来说，衍射现象很不明显，根本上是沿传播的，具有良好的直线定向传播性。2波频率，能量大而集中，具有很强的穿透性。三超声波应用超声定位：超声波的波长非常短，能够沿直线传播和反射，因而可以定向发射，根据这种特性，可以制成声呐、鱼群探测仪等仪器，确定潜艇、鱼群的位置或海底深度。超声处理：高频的超声波具有强大的功率，一般说，超声功率与其频率的平方成正比，它在液体中传播时，会产生较大的液压冲击，根据这一个特性可以利用超声波来清洗、加工和消毒。超声检测：超声波的穿透能力很强，超声波在界面处就会发生反射和透射。利用它的穿透能力和反射波，可以制成超声波探伤仪，用来对金属、水库堤坝等进展探伤。超声波B型显示切面成像方法检查人体的内部器官、组织等有无病变。超声波的多普勒效应可以测量体内血流速度，超声波还可用来进展按摩、治疗、消毒、灭菌等。. z.