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

高中物理知识点 选修一 第三章 机械波 ◆内容框架 ◆必须掌握的知识 一、波的形成 1.波的形成 （1）定义： 振动的传播称为波动，简称波。 （2）波的形成： 波源带动相邻质点振动，前面的质点带动后面的质点振动后面质点的振动要滞后于前面质点的振动，形成凹凸(或疏密)相间的波形。 （3）波的传播方向与质点的振动方向的判断： 方法 内容 图像 上下坡法 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 同侧法 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 微平移法 将波形图沿传播方向进行微小平移，再由某一位置的两波形曲线上的点来判定 （4）横波： 质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，如绳波。 ①波峰：横波中凸起的最高处； ②波谷：横波中凹下的最低处。 （5）纵波： 质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，如声波。 ①密部：纵波中质点分布最密的位置； ②疏部：纵波中质点分布最疏的位置。 （6）振动图像和波的图像的比较： 图像类型 振动图像 波的图像 研究对象 某一振动质点 沿传播方向所有介质质点 研究内容 某一质点的位移随时间的变化规律 某时刻所有质点的空间分布规律 图像 物理意义 一质点在各时刻的位移 某时刻各质点的位移 图像变化 已有图形不变 图像随时间沿传播方向平移 质点振动方向的确定方法 下一时刻的位置 重复前一质点的振动 一个完整曲线占横坐标的距离 表示一个周期 表示一个波长 2.机械波 （1）定义： 机械振动在介质中的传播。 （2）形成条件： 波源+介质 （3）特点： ①传播的只是振动这种运动形式； ②机械波是传递能量的一种方式； ③机械波可以传递信息。 （4）介质： 波借以传播的物质，常见的介质有空气、水、绳等。 二、波的描述 1.波的图像 （1）定义： 用横坐标表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移，规定质点振动的某一个方向为轴正方向，由此得到的图像就是这一时刻波的图像，波的图像有时也称为波形图。 （2）物理意义： 波的图像描述各个质点在某一时刻的位移 （3）简谐波： 如果波的图像是正弦曲线,这样的波叫正弦波，也叫简谐波。 （4）波的图像： 项目 波的图像 振动图像 横轴 各质点的平衡位置 时间 纵轴 各质点的位移 位移 研究对象 多个质点 单个质点 物理意义 描述某时刻各质点的位移 描述某质点在多个时刻的位移 可获取信息 振幅、波长 振幅、周期 联系 2.波的描述 （1）波长： ①定义：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离叫波长，通常用表示； ②横波波长：两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离； ③纵波波长：两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离。 （2）周期和频率： ①在波动中，各个质点的振动周期或频率是相同的，它们都等于波源的振动周期或频率，这个周期或频率也叫波的周期或频率； ②同一列波从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变； ③波的周期和频率由波源决定，与介质无关。 （3）波速： ①定义:波在介质中传播的速度叫波速； ②表达式：，经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于一个波长； ③决定因素：机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定,在不同的介质中,波速是不同的。 3.波的多解性 （1）周期性： ①时间周期性：时间间隔与周期的倍数关系不明； ②空间周期性：传播距离与波长的倍数关系不明。 波经由质点传到相距的质点，两质点振动情况始终相同，则，。（2）双向性： ①传播方向双向性：无法确定传播方向时,两个方向都要考虑； ②振动方向双向性：无法确定质点位移方向或振动方向时要考虑正、负两个方向。 （3）波形的隐含性： 只给出完整波形的一部分，或只给出几个质点的振动情况和质点之间的联系，而其余信息处于隐含状态，这时波形可能有多种情况。 例：波上恰好处于平衡位置的两质点间只有一个波峰。 三、波的反射、折射与衍射 1.波的反射 波在传播过程中遇到障碍物会返回来继续传播的现象，叫波的反射。入射角等于反射角。 2.波的折射 波在传播过程中，从一种介质进入另一种介质时，传播方向会发生偏折的现象叫波的折射。一切波都会发生折射现象。波速大角度大。 3.波的衍射 （1）定义： 波可以绕过障碍物继续传播,这种现象叫波的衍射。 （2）发生明显衍射现象的条件： 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，才能观察到明显的射现象。 （3）一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。 四、波的干涉 1.波的独立传播特性 两列波相遇时，各自保持原来的运动特性。 2.波的叠加原理 （1）波的叠加原理： 几列波相遇时能够保持各自的运动特征继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。 （2）说明： ①波的传播具有独立性； ②波相遇时质点的位移可以叠加。 3.波的干涉 （1）定义： 频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，某些区域的振动总是加强，某些区城的振动总是减弱，这种现象叫波的干涉，形成的稳定图样叫干涉图样。 （2）产生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。 （3）干涉是波特有的现象。 4.波的干涉现象中加强点、减弱点的两种判断 （1）公式法 ①当两波源步调一致时，若，振动加强；若，振动减弱； ②当两波源步调相反时，若，振动减弱；若，振动加强； （2）图像法 5.波的干涉和衍射现象的比较 波的衍射 波的干涉 定义 波可以绕过障碍物继续传播的现象 频率相同的两列波叠加，某些区域的振幅总是增大、某些区域的振幅总是减小的现象 现象 波偏离直线而传播到直线传播以外的空间 两列波叠加区域形成相互间隔的振幅增大和减小的图样 产生条件 缝、孔或障碍物的尺寸跟波长差不多或者比波长小 两列波的频率相同、相位差恒定、振动方向相同 相同点 干涉和衍射是波特有的现象 6.声音降噪 被动降噪和主动降噪。 五、多普勒效应 1.多普勒效应定义： 波源与观察者相互靠近或远离时，观察者接收到波的频率发生改变的现象 2.条件： 声源和观察者之间有相对运动(距离发生变化)。 3.实质： 声源频率不变,观察者接收到的频率变化。 4.对多普勒效应的理解 （1）接收频率： 观测者接收到的频率等于观测者在单位时间内接收到的完整波的个数，当波以速度通过观测者时，时间内通过的完整波的个数为。 （2）多普勒效应的两种情况： 5.应用： （1）超声波测速： 交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度。 （2）医用“彩超”： 医生向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化,就能知道血流的速度。 （3）测量星球速度： 测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度。 学科网（北京）股份有限公司 $$