第三章 机械波 课件 -2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

选修一： 机械波 机械波 振动是单个质点的运动 实验：绳波演示（一个人上下抖动绳子，看到波形传播） 问题：为什么远处的质点会动？波是如何形成的？ 水波 一系列质点，第一个质点受迫振动，带动相邻质点，振动在介质中传播，但质点本身并不随波迁移 振动在介质中的传播——机械波 绳波 横波与纵波 横波：质点振动方向与波的传播方向垂直（如绳波） 特征：波峰、波谷 纵波：质点振动方向与波的传播方向平行（如弹簧疏密波、声波） 特征：密部、疏部 例：地震波既有横波（破坏力强）又有纵波（速度快） 纵波 横波 左右摇摆 vs 前后推拉 描述波的物理量 波长 λ：相邻两个波峰（或波谷）的距离，或相邻两个密部（疏部）的距离 频率 f：等于波源的振动频率，由波源决定，与介质无关 波速 v：由介质决定（不同介质中波速不同） 关系式：v = λf（或 v = λ/T） 横波 纵波 波速 v 质点振动速度 v 决定因素 介质性质 振动规律（位移大小） 特点 恒定（均匀介质） 随时间变化（平衡位置最大，两端为0） 方向 波的传播方向 沿振动方向（上下/左右） 波速与质点振动速度 x t A o T y x A o λ x t A o T x A o λ y 读 A, T 读 A, λ 如何判断图中某个质点在下一时刻的运动方向？ “同侧法”（最推荐） 在质点所在位置沿波的传播方向画箭头（表示波传播方向），在质点处沿振动方向画箭头，两箭头必须在波形线的同一侧 “上下坡法” 波向右传播时，上坡点向下振，下坡点向上振 波的传播方向与质点振动方向的互判 标出波的传播方向，判断某质点的振动方向 给出某质点振动方向，判断波的传播方向 { 波的图像信息提取 BC 小结 波的形成：前一质点带动后一质点 分类：横波（峰谷）、纵波（疏密） 三个物理量：λ、f、v，关系 v = λf 图像：y-x 图（波动图）表示某一时刻各质点的位移 x-t 图（振动图）表示一个质点位移随时间变化 波的特殊现象 水波相遇后继续传播（独立性） 两列水波相遇，某些区域振动加强，某些减弱（干涉） 水波绕过障碍物（衍射） 波的干涉 波的叠加原理：几列波相遇时，质点的位移等于各列波单独引起的位移的矢量和 波的干涉必要条件：两列波频率 f 相同、相位差恒定、振动方向相同 满足条件的波称为相干波 两个相干波源S1、S2，发出的波在空间叠加 加强点：波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇 减弱点：波峰与波谷相遇 干涉图样特点：加强区和减弱区相互间隔，稳定分布 波的干涉 加强、减弱点的判断公式 设两波源到某点 P 的路程差（波程差）为 Δr = |r1 - r2| 若两波源振动步调相同（同时到达最高点（同相））： 加强点：Δr = nλ (n=0,±1,±2,…) 波长的整数倍 减弱点：Δr = (n=0,±1,±2,…) 半波长的奇数倍 若两波源振动步调相反（即一个在波峰时，另一个在波谷）： 加强和减弱条件互换 干涉加强点个数 两个相干波源 S1、S2 相距 4.4 m，振动步调相同，频率 20 Hz，波速 40m/s。在 S1、S2 的连线上，加强点和减弱点各有多少个？若两个相干波振幅分别为A1、A2，在加强点和减弱点振幅为多少？ 提示：v = λf 两波同相，加强点：Δr = nλ (n=0,±1,±2,…) 减弱点：Δr = (n=0,±1,±2,…) 波的特殊现象 水波相遇后继续传播（独立性） 两列水波相遇，某些区域振动加强，某些减弱（干涉） 水波绕过障碍物（衍射） 波的衍射 波绕过障碍物继续传播的现象 明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸与波长相差不多或比波长小 例：声波衍射明显（能听见墙后声音） 多普勒效应 当波源与观察者相对运动时，观察者接收到的频率 f 接收与波源频率 f 波源不同 原因：相对运动导致单位时间内接收到的完整波的个数变化 定性规律：相互靠近→ f 接收变高（火车驶来音调变高） 相互远离→ f 接收变低（火车驶离音调变低） 应用：测速雷达 运动的波源 波被拉伸 波被压缩 多普勒效应 判断： 一辆汽车鸣笛驶向观察者 A ，他听到的音调变高。远离观察者 B，观察者 B 听到的音调变低 提问： 若汽车速度不变，观察者 A 听到的频率是恒定的变高还是逐渐变高？ 运动的波源 波被拉伸 波被压缩 小结 波的特点：叠加 干涉（条件：两列波频率 f 相同、相位差恒定、振动方向相同； 两波源振动步调相同，加强点：Δr = nλ (n=0,1,2,…) 减弱点：Δr = ） 衍射（条件：障碍物或孔的尺寸与波长相差不多或比波长小） 多普勒效应：相对运动导致接收频率变化 $