1、一、机械波 1定义：机械振动在介质中传播就形成了机械波 2产生条件：(1)有做机械振动的物体作为波源 (2)有能传播机械振动的介质 3分类：(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直凸起部分叫波峰，凹下部分叫波谷液体和气体不能传播横波(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在一直线上质点分布密的部分叫密部，疏的部分叫疏部 4机械波的传播过程(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做振动，并不随波迁移后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动(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(3)由波源向远处的各质点都依次重复波源的振动 二、描述机械波的物理
2、量 1波长：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间的距离叫波长在横波中，两个相邻的波峰或相邻的波谷之间的距离在纵波中两相邻的密部(或疏部)中央间的距离，都是一个波长振动在一个周期内在介质中传播的距离等于波长 2周期T与频率f：T1/f，波的频率由振源决定，在任何介质中传播波的频率不变波从一种介质进入另一种介质时，唯一不变的是频率(或周期)，波速与波长都发生变化 3波速v：单位时间内波向外传播的距离vx/t/Tf，波速的大小由介质决定 三、说明：1波从一种介质进入另一种介质，频率不会发生变化，速度和波长将发生改变 2波的独立性原理：两列波在空中相遇时将保持原来的特性(、A、f
3、及振动方向)沿原方向传播而互不干扰 四、波的特有现象 1波的叠加：在两列波重叠区域，各质点均同时参与两个振动，其振动的位移等于两列波分别引起位移的矢量和 2波的干涉(1)概念：当频率相同的两波相遇时，某些区域振动总是加强，某些区域的振动总是减弱，且加强和减弱的区域互相间隔的现象，叫做波的干涉(2)形成稳定干涉图样必须满足相干波源的条件，即：两列波频率相同、振动方向相同、相差恒定(3)振动情况完全相同的两列波形成的干涉图样中，波程差等于波长整数倍的点是振动加强点，波程差等于半个波长奇数倍的点是振动减弱点 注意：振动加强点并不是始终在波峰，振动减弱点也并不始终在波谷，振动加强点以两列波的振幅之和为
4、振幅不停振动，振动减弱点以两列波振幅之差为振幅振动振动减弱点的位移可能在某个瞬时比振动加强的位移还要大 3波的衍射(1)概念：波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射(2)发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多 4多普勒效应(1)由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到波源的振动频率发生了变化的现象(2)如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收的频率变小注意：发生多普勒效应时，波源的真实频率不发生任何变化，只是观察都接收的频率发生了变化 五、声波(1)发 声 体 的 振 动 在 空 气 中 的 传 播 就 是 声波人耳能听到的声波的频率范围在20Hz到
5、20000Hz之间声波是纵波(2)次声波：频率低于20Hz的声波由于次声波的波长较长，更容易发生衍射，所以强度相同的情况下，次声波传播距离更远利用次声波可以预报海啸、台风等(3)超声波：频率高于20000Hz的声波超声波的波长短，不易发生衍射，基本上沿直线传播，因此，可以定向发射和接收超声波有很强的穿透能力，能穿透几厘米厚的金属利用超声波的直线传播特点和穿透能力的仪器有：超声波探伤仪、B超等 一、波的形成条件 例1、关于振动和波的关系，下列说法中正确的是()A有机械波必有振动 B有机械振动必有波 C离波源远的质点振动周期长 D波源停振时，介质中的波动立即停止 A 解析：要分清振动与波动的关系，
6、必须明确其产生机理及产生条件，一个质点的振动会带动邻近质点的振动，使振动这种运动形式向外传播出去而形成机械波，但在缺少介质的情况下，波动现象就无法发生，故A对B错；波动形成以后，各质点的振动都先后重复波源的振动，故各质点的振动周期是一样的，C错；大量质点的振动所形成的波动不会因波源的停振而消失，因为能量不会无缘无故地消失，故D错故选A.()“”1ABCD在敲古里的大，有的同，停止大的撞后，仍余音，分析其主要原因是 大的回大在振人的听生留 的故大停止振，但空气仍式、在振响刹钟时学发现对钟击钟声缭绕钟声 钟继续动觉发暂训缘钟虽动变练动B解析：停止撞钟后，大钟的振动不会立即消失，因为振动能量不会凭空
7、消失，再振动一段时间后，由于阻尼作用，振动才逐渐消失故B正确 二、波的传播规律 例2、如图1131所示,A是波源,各质点之间的距离为1m,当t0时,A开始向上振动,经过0.1s第一次到达最大位移,此时波传播到C点,则下列说法中正确的是()A.波的传播速度是10m/s,周期是0.4sB.波的频率是2.5Hz,波长是4mC.再经0.2s，波传播到G点,F到达最大的位移 D.波传播到J点时共历时0.45s,这时质点H到达最大位移 图1131 解析：依题意建立t0.1s时的机械波的模型，如图a所示，再经过0.2s即从t0开始到t0.3s，此时刻机械波的模型如图b所示由此可推算出传播到质点J时，机械波的
8、模型如图c所示，建立起这样的动态物理模型，本题的问题就明朗化了 2/20/0.1144ACsvm sm stAtTTt由于波的形式是速地由播到，波速由可知，波源第一次到正上方的最大位移，所以知，动匀传点则图达处时1440.10.4.44411282.50.40.30.450.30 4.5ACACTtss ssmmfHzHztTstsbctsGEDtsJH 即 ，又 由以上分析知，和 刻波的象分如和所示，中可知，刻，波播到，到最大位移 刻，波播到，到正最大位移所以正确，答案则时图别图图从时传质点质点达处时传质点质点达该题为选项处变式训练2、下列关于横波与纵波的说法中，正确的是()A质点上下振动形
9、成的波是横波 B质点水平振动形成的波是纵波 C波沿水平方向传播，质点在竖直方向上下振动，这类波一定是横波 D质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这类波一定是纵波 解析：D选项中注意空间的想象比如，质点左右振动而波前后传播时仍为横波答案为C.C 三、波的干涉、衍射 例3、关于波的叠加和干涉,下列说法中正确的是()A两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加 B两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点 C两列频率相同的波相遇时，如果介质中的某点振动是加强的，某时刻该质点的位移可能是零 D两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移总是比振动减弱的质点的位移
10、大 C 解析：根据波的叠加原理，只要两列波相遇就会叠加，所以A错；两列频率相同的波相遇时，振动加强的点不只是波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点，所以B错；振动加强的点仅是振幅加大，但仍在平衡位置附近振动，也一定有位移为零的时刻，所以选项C正确，选项D错误 点评：波的叠加原理是几列波相遇时的一般规律，而干涉现象是频率相同的两列特殊波叠加的结果 例4、如图1132所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有()图1133 A该时刻a质点振动减弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是加强也
11、不是减弱 B该时刻a质点振动减弱，b、c、d质点振动都加强 Ca质点的振动始终是减弱的，b、c、d质点的振动始终是加强的 D再过T/4后，a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动减弱 解析：该时刻a质点振动减弱，b、c质点振动加强，这不难理解但是d既不是波峰和波峰叠加，又不是波谷和波谷叠加，如何判定其振动强弱？这就要用到充要条件：“到两波源的路程之差是波长的整数倍”时振动加强，从图中可以看出，d是S1、S2连线的中垂线上的一点，到S1、S2的距离相等，所以必然为振动加强点答案为BC.点评：描述振动强弱的物理量是振幅，而振幅不是位移每个质点在振动过程中的位移是在不断改变的，但振幅是保持
12、不变的，所以振动加强的点无论处于波峰还是波谷，振动始终是加强的 例5、如图1133所示是观察水面波衍射的实验装置,AC和BD是两块挡板,AB是一个孔,O是波源.图中已画出波源所在区域的波的传播情况，每两条相邻的波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长,则波经过孔之后的传播情况,下列描述正确的是()图1133 A此时不能观察到波的明显衍射现象 B挡板前后波纹间距离相等 C如果将孔缩小，将观察不到明显的衍射现象 D如果孔的大小不变，而波的频率增加，能更明显观察到衍射现象 解析：根据能有明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多.图中两波纹之间距离即为一个波长,从图中可看出孔AB的尺寸小于一个
13、波长,所以此时能明显地观察到波的衍射现象,A错误；因为穿过挡板小孔后的波速不变，频率相同，所以波长也相同，B正确；若将孔AB缩小更能满足明显衍射现象的条件，能观察到明显的衍射现象，C错误；若将波源频率增大，由于波速不变，所以波长变小，将可能不满足明显衍射现象的条件，也有可能观察不到明显的衍射现象，D错误故答案为C.变式训练4、如图1134所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷设两列波的振幅均为5cm，且图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为1m/s和0.5m.C点是BE连线的中点，下列说法中正确的是()图1134 AC、E两点都保持静止不动 B图示时刻A、B两点的竖直
14、高度差为20cmC图示时刻C点正处于平衡位置且向水面上运动 D从图示的时刻起经0.25s，B点通过的路程为20cm解析：由波的干涉知识可知图中的质点A、B、E的连线处波峰和波峰或波谷和波谷叠加是加强区，过D、F的连线处和过P、Q的连线处波峰和波谷叠加是减弱区C、E两点是振动的加强点，不可能静止不动所以选项A是错误的 在图时刻，A在波峰，B在波谷，它们振动是加强的，振幅均为两列波的振幅之和，均为10cm，此时的高度差为20cm，所以B选项正确 A、B、C、E均在振动加强区，且在同一条直线上，由题图 可知波是由E处向A处传播，在图示时刻的波形图线如图 所示，由图可知C点向水面运 动，所以C选项正确 波的周期T/v0.5s，经过0.25s，即经过半个周期在半个周期内，质点的路程为振幅的2倍，所以振动加强点B的路程为20cm，所以D选项正确所以答案为BCD.
