知识讲解 机械波及波的图像（提高）

1 物理总复习：机械波及波的图像 【考纲要求】 1、理解机械波的产生条件、形成过程； 2、知道研究机械波的几个重要物理量及其相互间的关系； 3、理解波动图像的意义； 4、知道波动图像与振动图像的区别； 5、能分析有关波的多解问题。 【知识网络】 【考点梳理】 考点一、机械波 1、波的形成 机械振动在介质中的传播形成机械波。条件：①波源；②介质。 2、机械波的分类　　 按质点的振动方向与波的传播方向是垂直还是平行，分为横波和纵波。 3、描述波动的物理量 名称 符号 单位 意义 备注 波长 m 沿着波的传播方向，两个相 邻的振动情况完全相同的 质点的距离 在一个周期内，波传播的距离 等于一个波长 波速 m/s 振动传播的速度 波速大小由介质决定 振幅 A m 质点振动的位移的最大值 周期 T s 质点完成一次全振动的时 间 频率 Hz 1s 内质点完成全振动的次 数 数值大小由波源决定 　　 4、机械波的传播特征 要点诠释：（1）机械波向外传播的只是振动这一运动形式和振动的能量，介质中的质点本 身并没有随波迁移。 　　（2）机械波在传播过程中，介质中各质点都在各自的平衡位置附近做同频率、同振幅 的简谐振动，沿着波的传播方向，后一质点的振动总落后于前一质点的振动，或者说后面的 质点总要重复前面质点的振动，只是在时间上晚了一段。正是由于不同质点在同一时刻的振 动步调不一致，于是就形成了波。 　　（3）在介质中有波传播时，由于介质中各个质点运动的周期性，决定振动状态在介质 λ v f v fT λ λ= =2 中的传播也具有周期性，如果忽略了介质对能量的吸收消耗，则介质中各质点均做振幅相同 的简谐振动。 　　（4）机械波从一种介质进入另一种介质，频率不变，波速、波长都改变。机械波波速 仅由介质来决定，固体、液体中波速比空气中大。 考点二、波的图像 　　简谐波的图象是正弦或余弦曲线。 要点诠释：（1）波的图象形象直观地揭示了较为抽象的波动规律。波的图象表示在波的传 播方向上介质中大量质点在同一时刻相对平衡位置的位移，波动图象一般随时间的延续而变 化（ 时，波形不变，k 为整数）。 　　（2）从图象可获取的信息有：①该时刻各质点的振动位移；②振幅 A 和波长 ； ③若已知波的传播方向，由图象可知各质点的振动方向；若已知某质点此时刻的振动方向， 由图象可知波的传播方向。 考点三、确定振动或传播方向的方法 要点诠释：　波的传播方向与质点振动方向的判断方法 　　已知波的传播方向，由图象可知各质点的振动方向；若已知某质点此时刻的振动方向， 由图象可知波的传播方向。 　　常用方法有： 　　1、上下坡法。沿波的传播方向看，“上坡”的质点向下振动；“下坡”的质点向上振动， 简称“上坡下，下坡上”（如图甲所示）。 　　2、同侧法。在波的图象上某一点，沿纵轴方向画出一个箭头表示质点的振动方向，并 设想在同一点沿水平方向画个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧 （如图乙所示）。 　　3、平移法。将波沿波的传播方向做微小移动， ，如图丙中虚线所示，则 可判定 P 点沿 y 正方向运动了。或者说沿波的传播方向画出下一时刻的波形，这个波形（虚 线）在原波形的上面，则 P 点向上振动；如果这个波形（虚线）在原波形的下面，如 Q 点 向下振动。 考点四、振动图像与波动图像的区别 　 振动是一个质点随时间的推移而呈现的现象，波动是全部质点联合起来共同呈现的现象。 简谐运动和其引起的简谐波的振幅、频率相同，二者的图象有相同的正弦(余弦)曲线形状， 但二图象是有本质区别的。 　 振动图象 波形图象 研究对象 一振动质点 沿传播方向所有介质质点 研究内容 一质点的位移随时间的变化规律 同一时刻所有质点的空间分布规律 图 线 物体意义 一质点在各时刻的位移 同一时刻所有质点相对平衡位置 t kT∆ = λ 4x v t λ∆ = ∆