第三章 机械波 知识点 -2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

第1节 波的形成 一、波动 1、定义：振动的传播称为波动，简称波 2、波的产生：介质质点间存在相互作用力，介质中前面的质点带动后面的质点振动，后面的质点做受迫振动，这样将波源的振动形式向外传播。 3、波的传播特点 （1）振动从波源开始逐步向远处传播； （2）后一质点被带动重复前一质点的振动，但时间落后 （3）各质点的起振方向都与波源的起振方向相同 （4）各质点围绕各自的平衡位置振动，不随波迁移 （5）波传播的是振动的形式和能量 二、横波与纵波 1、横波：（1）定义：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波 （2）标志性量：波峰、波谷 2、纵波：（1）定义：质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上的波 （2）标志性量：疏部、密部 三、机械波 1、定义：机械振动在介质中传播,形成机械波 2、两个产生条件:(1)要有波源；(2)要有传播振动的介质 第二节 波的描述 一、波的图像 1、坐标轴：用横坐标表示在波传播方向上各质点的平衡位置；用纵坐标表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移 2、物理意义：波的图像表示某一时刻(同一时刻)各个质点偏离平衡位置的位移情况。不同时刻波形图可能不同，所以观察波形图时首先明确是哪个时刻的波形图。 3、简谐波：如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也叫简谐波。简谐运动在介质中传播形成简谐波. 4、波的图像能获取的信息：波长、质点振幅和振动位移 5、波的传播方向、质点振动方向的判断：上下坡法（上坡下振，下坡上振） 注意：波的图像与第二章振动图像（见第二章知识点）的区别与联系 2、 波的描述量 1、 波长：（1）定义：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，叫做波的波长。 在横波中，两个相邻的波峰(或波谷)之间的距离等于波长。 在纵波中，两个相邻的密部(或疏部)之间的距离等于波长。 拓展：（1）同相点:相距为波长整数倍的两质点的振动完全相同,称同相点。 （2） 反相点:相距为半波长奇数倍的两质点的振动完全相反，称反相点。 2、 周期和频率 波源质点振动的周期（或频率）就是波的周期（或频率） 说明： (1)波的周期（或频率）应由波源决定，与传播波的介质无关。 (2)每经过一个周期的时间波就沿传播方向传播一个波长的距离。 (3)每经历n周期的时间，当前的波形图与原有的波形图相同。 3、波速 （1）定义：单位时间内振动所传播的距离叫做波速。 （2）公式： 说明： (1)物理意义：反映振动在介质中传播的快慢程度. (2)波速的大小由介质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同。 (3)波从一种介质进入另一种介质，周期不变，波长和波速均发生变化； (4)一列波在同一均匀介质中是匀速传播的 第三节 波的反射、折射和衍射 一、波的反射 1、定义：波传播过程中遇到介质界面返回原介质继续传播的现象。 2、反射定律：(1)反射线、入射线和法线在同一平面内，反射线和入射线分别位于法线两侧，反射角等于入射角;（2）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同;（3）波遇到两种介质分界面时，总存在反射。 二、波的折射 1、定义：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生改变的现象。 2、折射定律：入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分居法线两侧．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 3、说明：在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变。波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同。 三、波的衍射 1、定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象。 一切波都可以发生衍射现象，衍射分为明显衍射和不明显衍射 2、发生明显衍射的条件：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。 3、说明：（1）波长越长或障碍物（孔、缝）的尺寸越小，越容易发生明显衍射 （2）区分明显衍射和不明显衍射不能以波纹是否清晰为判断依据，明显衍射指障碍物后方波纹区域面积大 第四节 波的干涉 一、波传播的独立性 几列波相遇后，仍然保持他们各自原有的特征，按照原来的方向继续前进，好像没有遇到过其他波一样，每列独立传播.分离后各个波的频率、波长、振幅、振动方向不变 3、 波的干涉 1、定义：频率相同的两列波叠加，某些区域的振动始终加强，另一些些区域的振动始终减弱，而且振动加强和振动减弱的区域相互间隔、位置保持不变，这种现象叫波的干涉。形成的稳定图样，叫做干涉图样 2、加强点和减弱点的分布规律（两波源的相位相同） (1)若P点为振动加强点，则有P点到两列波的波源的距离差等于波长的整数倍或半个波长的偶数倍。：（n = 0,1,2,……） (2)若P点为振动减弱点，则有P 点到两列波的波源的距离差等于半个波长的奇数倍。：（n = 0,1,2,……） 3、形成稳定干涉图样的条件：（1）频率相同.（2）相位差恒定. （3）振动方向相同. 4.干涉图样的特点： （1）振动加强点始终加强，振动减弱点始终减弱. （2）振动加强点和振动减弱点是间隔出现. （3）振动加强点是指振幅较大的点,不是位移始终最大. 第5节 多普勒效应 一、概念：波源与观察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的频率都会发生变化。人们把这种现象叫作多普勒效应 。 二、发生条件：波源和观察者在二者连线方向有相对运动 三、声波的多普勒效应： 当波源与观察者相对静止时，1s内通过观察者的波峰 (或密部) 的数目是一定的，观测到的频率等于波源振动的频率； 当波源与观察者相互接近时，1s内通过观察者的波峰 (或密部) 的数目增加，观测到的频率增加； 反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率变小。 学科网（北京）股份有限公司 $$