第三章机械波 知识清单-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第三章 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. 二、机械波 1．形成条件 (1)波源：能够产生持续振动的物体或质点. (2)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．机械波的形成与传播 4．机械波的特点 (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，驱动力来源于振源，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：介质各个质点，不是同时起振，离波源越远，质点振动越滞后.步调不一致。 (4)运动：各质点只在各自的平衡位置附近简谐振动，并不随波迁移.各质点的起振方向都与波源起振方向相同. (5)实质：机械波向前传播的是振动的运动形式，同时也可以传递能量和信息. 5．波动过程中各质点的运动规律可用三句话来描述：“带动、重复、落后” (1)先振动的质点带动后振动的质点. (2)后振动的质点重复前面质点的振动. (3)后振动的质点的振动状态落后于先振动的质点. 二、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)都是周期性运动，波动的性质、频率和振幅与振源相同. (3)介质中某一点呈现振动，介质整体呈现波动 三、机械波的分类：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．横波和纵波的区别 (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，凹凸相间的波形；纵波中交替、间隔出现密部和疏部. 2．(1)声波是纵波，声音引起空气疏密变化 (2)地震波有横波（左右晃动）也有纵波（上下振动，传播快）；水波不是横波也不是纵波叫水纹波。 四、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.如图所示. 2　波的图象 一、波的图象的画法 1．建立坐标系： 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．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. 二、波的图象 1．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. (3)意义：同一时刻，不同质点相对平衡位置的位移；横波的图像，放映了某时刻介质中各质点在空间的实际分布情况。 2．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