2025届高三物理一轮复习课件：第八章 机械波 波的形成 与波的图像 波的干涉 衍射现象

01 机械波 机械振动在介质中传播形成的波，称为机械波，简称波。 02 波产生的条件 （1）波源：振动的物体。 （2）介质： 绳、 水、 空气、 地壳等 一、波的形成与传播 机械波可以在真空中传播吗 3.波的形成： ①带动性：前一质点带动后一质点振动 每个质点都在平衡位置处做受迫振动，并不随波向前移动 各质点的周期/频率有什么特点？ 与波源振动周期/频率相同 不考虑能量损失， 各质点的振幅和起振方向有什么特点？ 振幅和起振方向都与波源相同 如果波源停止振动，波的传播也立即停止吗？ 波会继续传播一段时间 但是质点有向前移动吗？ 没有 2.滞后性 沿波的传播方向， 离波源越远的质点振动越滞后 波在传递振动的同时，也将波源的能量传递出去。 波还能传递信息 质点的振动方向与波的传播方向垂直 横波 二、波的分类 质点的振动方向 波的传播方向 ① 特征： ② 波形特点： 凹凸相间的波纹 ③ 波峰与波谷： 凹下部分的最低点叫波谷 凸起部分的最高点叫波峰 横波只能在固体介质中传播 二、波的分类 质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上（平行） 纵波 ① 特征： ② 波形特点： 疏密相间 ③ 密部与疏部： 质点分布较密的部分叫密部 质点分布较稀的部分叫疏部 质点的振动方向 波的传播方向 ④实例：弹簧沿轴线振动、声波 纵波在固体、液体和气体中均能传播. 三、波的描述 描述波必须描述出多个质点 不同时刻波形不同 某个时刻的波形 某个时刻波形 x 各质点的平衡位置 y 各质点的偏离平衡位置的位移 波的图像/波形图 各个质点在同一时刻的偏离平衡位置的位移 传播方向 传播方向 将波形图沿传播方向进行平移 就可得到下一个时刻的波形 各位置的质点不随波平移， 还能判断出各位置的质点的振动方向 传播方向和振动方向互判的方法 三、波的描述 1.波的图像（y-x图像） 沿波的传播方向， “上坡”时质点向下振动， “下坡”时质点向上振动 波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧 01 波的周期与频率 各质点的振动周期 = 波源的振动周期 = 波的周期，用 T 表示。 由波源决定，与介质无关 波峰到相邻波峰 波谷到相邻波谷 密部中央到相邻密部中央 疏部中央到相邻疏部中央 02 波长 两个相邻的振动状态相同的质点间的距离 03 波速 将振动传播的距离与传播时间之比称为波速。 经过一个周期，波沿传播方向传播一个波长的距离 或 注意：波的传播速度 ≠ 质点的振动速度 同一均匀介质中匀速传播 非匀变速运动 同一均匀介质中匀速传播 同一种波在不同的介质中，频率、周期相同，波长、波速不同 波速由介质决定，同性质、不同频率的机械波在同种介质中的波速相同。 由波的图像可得信息 2.任一质点在该时刻的偏离平衡位置的位移 3.波长：相邻两个相同状态质点间隔的距离 （波长、周期、波速三者知二求一） 1.质点的振幅 4.任一质点在该时刻的回复力、加速度的方向 5.波的传播方向和质点的振动方向互判 坐标 横坐标：各质点的平衡位置x 纵坐标：各质点在该时刻偏离平衡位置的位移y 横坐标：时间t 纵坐标：该质点在各时刻偏离平衡位置的位移x 一个完整图像所占横坐标的距离 表示一个波长λ 表示一个周期T 图像变化 图像随时间延伸 原有部分图形不变 整个波形沿波的传播方向平移， 不同时刻波形可能不同 在t＝1 s时刻的波形如图甲所示，图乙为质点M的振动图像 实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线。经1s后，其波形如图中虚线所示。 (1)如果该波的周期T大于1s，且波是向左传播的，波的速度是多大?波的周期是多大? (2)如果波是向右传播的，波的速度是多大?波的周期是多大? (3)如果已知波速为0.54m/s，求解波的传播方向。 波的衍射 1.定义： 波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。 障碍物 阴影区 阴影区 波源 衍——延展之意 波的衍射——波延展到“影子”区域里的现象。 发生明显衍射的条件： （3）障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是发生明显衍射的条件。 （4）一般情况下，波长较大的波容易产生明显的衍射现象。 （1）衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象。 （2）衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异。 λ≥d 波的叠加 1.波传播的独立性 相遇之后， 仍然保持它们各自原有的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照原来的方向继续前进，互不干扰。 2.波的叠加原理 当几列波在传播过程中相遇时，相遇区域每一点的振动等于各列波单独传播时在该点引起的振动的矢量和。 3.加强点和减弱点 有些点两列波振动情况完全相同，称为加强点； x 0 t A -A x 0 t A -A 有些点两列波振动情况完全相反，称为减弱点 如果两列波振幅相同，则加强点振幅为2A，做大幅度振动，但并不表示始终处于位移最大处；减弱点始终静止不动的，位移为0 波的干涉 1.定义： 频率相同,振动方向相同,相位差恒定的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫做干涉图样。 若两个波源的振动频率和振动步调相同 (1)加强点与两个波源的距离差： （n=0，1，2…） (2)减弱点与两个波源的距离差： （n=0，1，2…） 若两个波源的振动频率和振动步调相反 (1)减弱点与两个波源的距离差： (2)加强点与两个波源的距离差： 波源与观察者互相靠近，观察者接收到的频率变高 波源与观察者互相远离，观察者接收到的频率变低 现象： 多普勒效应 规律 应用 测车辆速度 测血流速度 宇宙膨胀 当波源与观察者发生相对运动时，观察者接收到的波的频率高于或低于波源频率，这种现象称为多普勒效应 $$