第11天 机械波-【寒假自学课】2023年高二物理寒假精品课（人教版2019）（解析版）

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第11 天 机械波 （复习篇）
1.知道机械波的产生条件，理解机械波的形成过程.
2.知道波的图像和振动图像的区别与联系.
3.知道波的衍射现象和波发生明显衍射的条件．
4.理解波的叠加原理，会根据波的叠加原理判断振动加强点和振动减弱点.
5. 知道什么是多普勒效应，理解多普勒效应的形成原因.
1. (多选)如图所示为一列简谐波在某一时刻的波形图，此时刻质点 F的振动方向如图所示．则(
)
A．该波向右传播
B．质点 B和D的运动方向相同
C．质点 C比质点 B先回到平衡位置
D．此时质点 F和H的加速度相同
答案　 CD
解析　由“同侧法”可知，质点 F的运动方向向下，则波向左传播，同理，质点 D的运动方向也向
下，而质点 A、B、H的运动方向向上，质点 F、H相对各自平衡位置的位移相同，则两质点的加速
度相同，因质点 C直接从最大位移处回到平衡位置，即 tC＝，而质点 B要先运动到最大位移处，再
回到平衡位置，故 tB＞＝tC，故 C、D正确．
2. (多选)取向上为质点振动的正方向，得到如图所示的两个图像，则图像上 A、B两点的运动方向
是(　　)
A．A点向下 B．A点向上
C．B点向下 D．B点向上
答案　AC
解析　题图甲是波的图像，由于波沿 x轴负方向传播，所以题图甲中 A点处质点的振动方向向下，
A正确，B错误；题图乙是振动图像，在题图乙中 B点所对应的时刻质点正向下运动，C正确，D
错误．
一、机械波的形成
1．机械波的形成
―――→―→―→
2．波的特点
(1)机械波的传播离不开介质，没有介质就无法形成机械波．
(2)介质中各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同．
(3)离波源越远，质点振动越滞后，但每一个质点的起振方向与波源起振方向相同．
(4)机械波向前传播的是振动这种运动形式，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移．
3．振动和波动的联系
(1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动．
(2)波动中各质点振动的性质、频率和振幅均与波源相同．
二、质点振动方向与波传播方向的关系
1．带动法：后面质点依次重复前面质点的振动．
2．微平移法：如图所示，实线为 t时刻的波形图，作出微小时间 Δt后的波形如虚线所示，由图可
见t时刻的质点 P1(P2)经Δt后运动到 P1′(P2′)处，这样就可以判断质点的运动方向了．
3．同侧法：在波的图像上的某一点，沿 y轴方向画出一个箭头表示质点运动方向，并在同一点沿 x
轴方向画一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(如图所示)．
4.上下坡法：沿波的传播方向看，“上坡”的点向下运动，“下坡”的点向上运动，简称“上坡下，
下坡上”(如图所示)．
三、波长、频率和波速
1．波长的三种确定方法
(1)定义法：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离等于一个波长．
注意　两个关键词：“振动相位总是相同”、“两个相邻质点”．“振动相位总是相同”的两质点
在波的图像上振动位移总是相同，振动速度总是相同．
(2)图像法
①在波的图像上，无论从什么位置开始，一个完整的正弦曲线对应的水平距离为一个波长．
②在波的图像上，振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长．
(3)公式法：根据公式 λ＝vT来确定．
2．波长、频率和波速的关系
(1)在一个周期内，振动在介质中传播的距离等于一个波长．波速与波长、周期、频率的关系为 v＝
＝λf.
(2)波的周期和频率由波源决定，与 v、λ无关，当波从一种介质进入另一种介质时，周期和频率不
发生改变．
(3)波速由介质本身的性质决定，在同一种均匀介质中波速不变．
(4)由λ＝可知，波长由波速和频率共同决定．
四、波的反射和折射
1．波的反射遵从反射规律，即入射线、反射线及法线位于同一平面内，入射线、反射线分别位于
法线的两侧，反射角等于入射角．
2．波的反射和折射中各物理量的变化
(1)波的频率是由振源决定的，介质中各个质点的振动都是受迫振动，因此不论是反射还是折射，波
的频率是不改变的．
(2)波速是由介质决定的，波反射时是在同一均匀介质中传播，因此波速不变，波折射时是在不同介
质中传播，因此波速改变．
(3)波长是由频率和波速共同决定的，即在波的反射中，由于波的频率和波速均不变，根据公式 λ＝
可知波长不改变；在波的折射中，当进入新的介质中波速增大时，由 λ＝可知波长变长，反之变短．
五、波的衍射
1．衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射．衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物
或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小，是产生明显衍射的条件．
2．声波波长较长，一般为1.7 cm～17 m.
3．波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况．
六、波的干涉
1．发生干涉的条件：(1)两列波的频率相同；(2)相位差恒定．
2．产生稳定干涉图样的两列波的振幅越接近，干涉图样越明显．
3．干涉图样及其特点
(1)干涉图样：如图所示．
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