主题2 机械振动与机械波 第Ⅱ部分-【知识手册】高中物理全册必背章节知识清单（人教版2019）

主题2机械振动与机械波 第Ⅱ部分 机械波 1　波的形成和传播 一、波的形成和传播 1.波：振动的传播称为波动，简称波. 2.波的形成和传播(以绳波为例) (1)一条绳子可以分成一个个小段，一个个小段可以看做一个个相连的质点，这些质点之间存在着相互作用. (2)当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻质点，使它也上下振动.这个质点又带动更远一些的质点……绳上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动. 3.机械波的形成与传播 4.波的特点 (1)振幅：像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同. (2)周期(频率)：各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同. (3)步调：离波源越远，质点振动越滞后. (4)运动：各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移，各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同. (5)实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也可以传递能量和信息. 二、横波和纵波 定义 标志性物理量 实物波形 横波 质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波 (1)波峰：凸起的最高处 (2)波谷：凹下的最低处 纵波 质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波 (1)密部：质点分布最密的位置 (2)疏部：质点分布最疏的位置 1.质点的振动方向与波的传播方向的关系不同：横波中，质点的振动方向与波的传播方向垂直；纵波中，质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上. 2.传播介质不同：横波只能在固体介质中传播；纵波在固体、液体和气体中均能传播. 3.特征不同：横波中交替、间隔出现波峰和波谷；纵波中交替、间隔出现密部和疏部. 三、机械波 1.介质 (1)定义：波借以传播的物质. (2)特点：组成介质的质点之间有相互作用，一个质点的振动会引起相邻质点的振动. 2.机械波 机械振动在介质中传播，形成了机械波. 3.机械波的特点 (1)介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，它传播的只是振动这种运动形式. (2)波是传递能量的一种方式. (3)波可以传递信息. 四、振动与波的关系 1.区别 (1)研究对象不同——振动是单个质点在平衡位置附近的往复运动，是单个质点的“个体行为”；波动是振动在介质中的传播，是介质中彼此相连的大量质点将波源的振动传播的“群体行为”. (2)力的来源不同——产生振动的回复力，可以由作用在物体上的各种性质的力提供；而引起波动的力，则总是联系介质中各质点的弹力. (3)运动性质不同——振动是质点的变加速运动；而波动是匀速直线运动，传播距离与时间成正比. 2.联系 (1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动. (2)波动的性质、频率和振幅与振源相同. 五、由“带动法”确定质点的振动方向 带动法 原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点. 方法：在质点P靠近波源一方附近的图象上另找一点P′，P′为先振动的质点，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动，如图1所示。 图1 2　波的图象 一、波的图象的画法 1.建立坐标系 用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移. 2.描点 把平衡位置位于x1，x2，x3，…的质点的位移y1，y2，y3，…画在xOy坐标平面内，得到一系列坐标为(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，…的点. 3.连线 用一条平滑的线把各点连接起来就是这时波的图象，有时也称波形图，简称波形. 4.对波的图象的理解 (1)波的图象是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格”.可以将波的图象比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的“集体照”. (2)简谐波的图象是正(余)弦曲线，介质中的质点做简谐运动. 5.由波的图象获得的三点信息 (1)可以直接看出在该时刻沿传播方向上各个质点的位移. (2)可以直接看出在波的传播过程中各质点的振幅A及波长. (3)若已知该波的传播方向，可以确定各质点的振动方向；或已知某质点的振动方向，可以确定该波的传播方向. 6.波的图象的周期性 质点振动的位移做周期性变化，即波的图象也做周期性变化，经过一个周期，波的图象复原一次. 7.波传播方向的双向性 如果只知道波沿x轴传播，则有可能沿x轴正向或x轴负向传播. 二、正弦波 如果波形是正弦曲线，这样的波叫做正弦波，也叫简谐波. 三、波形图与振动图象 1.波形图表示介质中的“各个质点”在某一时刻的位移. 2.振动图象表示介质中“某一质点”在各个时刻的位移. 四、质点的振动方向与波传播方向的关系 已知波的传播方向判断质点振动方向的方法 1.质点带动法 由波的形成原理可知，后振动的质点总是重复先振动质点的运