高中物理选修3-4：机械波知识点归纳

高中物理选修 3-4：机械波知识点归纳 一、机械波的形成和传播 1.机械波 （1）定义：机械振动在介质中的传播，形成机械波 （2）产生条件：振源和介质 名师提醒： （1）介质是能够传播机械振动的物质，其状态可以是固、液、气中的任意一种 （2）波的传播方向为振动传播的方向 2.机械波的形成： 介质中相邻质点之间有相互作用力，当振源质点振动时，它就会带动相邻的质点振动，这样会使各个 质点都重复振源质点的运动从而振动起来，这样振源的机械振动就在介质中由近及远地传播开来；但是在 振动过程中，各个质点的振动步调并不一致，后面质点的振动总是要比前面质点的振动情况滞后一段时间。 这样，在同一时刻，介质中的各个质点离开平衡位置的位移是不同的，从而形成凸凹相间（疏密相间）的 波形。 3.机械波的传播特点 (1)机械波传播的是振动形式和能量．质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波定向迁移． (2)介质中各质点的振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同，而且各质点开始振动的方向与振 源开始振动的方向相同，即各质点的振动方式与振源的振动方式完全一致．即各质点的起振方向相同． (3)离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动. （4）一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为 4A，位移为零． 名师提醒：波传播的是振动形式和能量而质点不随波迁移 二、横波与纵波：区分两者应从振动方向与波的传播方向的关系进行 (1)横波：质点振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫横波．横波有凸部(波峰)和凹部(波谷)．抖动 绳子一端而在绳子上所形成的波就是横波，水表面的波可以近似看做横波． (2)纵波：质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波．纵波有密部和疏部．声波是最常见 的纵波，地震所产生的波既有横波又有纵波． 名师提醒：绳波是横波、声波是纵波、地震波既有横波也有纵波 三、简谐波： 不管是横波还是纵波，如果传播的振动是简谐运动，这种波就是简谐波 四、波长 1.定义：沿波的传播方向，任意两个相邻的同相振动的质点之间的距离（包含一个“完整的波”），叫 做波长，常用表示 名师提醒：“同相振动”的含义是“任何时刻相位都是相同的”或者说“任何时刻振动情况总是相同 的” 2.关于波长的几种说法 （1）两个相邻的、在振动过程中相对平衡位置的位移总是相等的质点之间的距离等于波长 （2）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（疏 部）中心之间的距离等于波长 （3）波长反映了波在空间上的周期性 五.振幅 1、定义：在波动中，各质点离开平衡位置的最大距离，即其振动的振幅，也称为波的振幅，一般用 A 表示 2、物理意义：波的振幅大小是波所传播的能量的直接量度 六.频率 1、定义：波在传播过程中，介质中质点的频率都相同，这个频率被称为波的频率，用 f 表示 2、频率与周期的关系： 七、波速 1、定义：波在介质中传播的速度；它等于波在介质中传播的距离与所用时间的比值 2、公式： 3、波长、波速、周期（频率）之间的关系： 八、横波的图像 波的图象反映了在某时刻介质中的各质点离开平衡位置的位移情况，图象的横轴表示各质点的平衡位 置，纵轴表示该时刻各质点的位移，如图所示． 图象的应用： (1)直接读取振幅 A 和波长λ，以及该时刻各质点的位移． (2)确定某时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小． (3)结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向． 九、振动图像与波动图像的比较 十、波的叠加原理 1、波的独立传播原理：几列波相遇后能够保持各自的运动状态继续传播，这一原理叫做波的独立传 播原理 2、波的叠加原理：在几列传播的重叠区域内，质点要同时参与几列波引起的振动，质点的总位移等 于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和，这就是波的叠加原理 十一、波的干涉现象 1、波的干涉：频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终加强，另一些区域的质点 振动始终减弱，并且这两种区域互相间隔、位移保持不变，这种稳定的叠加现象（图样）叫做波的干涉 2、两列波干涉的条件：频率相同 十二、波的衍射现象 1、波的衍射：波能够绕到障碍物后面传播的现象，叫做波的衍射 2、产生明显衍射现象的条件：障碍物（或孔）的尺寸与波长相差不多或者比波长小 十三、多普勒效应 1．多普勒效应：当波源与观察者之间有相对运动时，观察者会感到波的频率发生了变化，这种现象 叫多普勒效应． 2．接收到的频率的变化情况：当波源与观察者相向运动时，观察者接收到的频率变大；当波源与观 察者背向运动时，观察者接收到的频率变小． 十四、多普勒效应的应用 1、超声波测速：发射装置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可以知道车辆的速度 2、医用“彩超”：向人体发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血液反射后被仪器接收。测出 反射波的频率变化，就能知道血流的速度，据此诊断疾病 3、测定人造卫星位置的变化，判断天体相对于地球的运动速度 4、可根据火车汽笛的音调变化判断火车是进站还是出站，根据炮弹飞行的尖叫声判断判断炮弹飞行 的方向等