1、2.1 机械波的产生和传播知识要点一、机械波的基本知识如果所研究的介质间存在相互作用力，那么当有振动发生时，振源的振动就会带动它附近的介质发生受迫振动，附近的介质再带动远一些的介质受迫振动，这样波源的振动就由近及远的传播开去，在介质中就形成了机械波。1、定义：机械振动在介质中的传播称为机械波，简称波动、波2、机械波的特点：（1）机械波是大量质点的整体运动。区别于机械振动，机械振动研究的是一个质点的运动。（2）形成机械波的各个质点都在自己的平衡位置附近做振动。（3）形成机械波的大量的质点本身没有沿波的运动方向迁移。（4）各个质点振动的频率与波源相同。因为：它们是在波源的带动下做受迫振动。但是，各
2、个质点的步调，即相位不同。3、机械波形成的条件：（1）波源、（2）介质4、机械波传播的是：（1）波源振动的形式、（2）能量、（3）信息5、机械波的分类：（1）横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。如：绳波、水面波等特点：凹凸相间，对应波谷、波峰（2）纵波：质点的振动方向与波的传播方向共线。如：弹簧波、声波等1、关于机械波，下列说法正确的是（ ） A波动发生需要两个条件：振源和传播介质B机械波可以在真空中传播C振源停止振动时，波也立即停止传播D振源停止振动时，波仍然可以继续传播答案：AD解析：机械波是介质中大量的质点整体的运动，没有介质当然谈不上存在机械波，所以A对，B错误。波源的振动停止后，
3、介质中已经发生了振动，波源的能量已经以波的形式存在介质中，当波源停止振动后，波仍然存在，比如：向池塘扔石子后，波源的振动已经停止，但是水面上的波纹可以继续传播。二、波的图像对一个横波进行拍照，所得到的图形表征了波在某一个时刻的样子，称为波的图像，简称波形图。（当然，我们在画波形图时可以重新选择坐标轴的标度，所以波的照片和波形图可以形状不一样；纵波的照片和纵波的波形图也是完全不一样的形状。）1、波形图坐标轴的含义：X轴：波的传播方向；波传播方向上各个质点的平衡位置。Y轴：各个质点偏离平衡处的位移。2、正弦波：波形是正弦函数的波。也称为简谐波，因为形成正弦波的各个质点做的简谐运动。3、从波形图上看
4、波的传播方向：（1）平移法将波形图线沿波的传播方向平移一小段距离，那么此时的图线表示在之后一小段时间形成波的各个质点的位移，又由于质点只在竖直方向上振动，因此从平移后的图线上看出某质点相对刚才的位置改变就可以确定此质点刚才的振动方向。比如一个波的波形图如图所示，波向右传播，将波形沿传播方向微微平移后，得到虚线所示的新的波形。a点来到了比平移前靠下的位置，所以a应向下振动，并且由于a在平衡位置处，所以加速度为零，位移为零。同理可以判断b的速度为零，将要向下振动，加速度向下，位移向上。c向上振动，加速度为零，位移为零。d的速度为零，将要向上振动，加速度向上，位移向下。e向下振动，加速度为零，位移为
5、零。（2）比较简单的记忆方法：对于每一个质点来说，其振动方向与波的传播方向一定在图线的同一侧，如图所示。4、从振动图像和波形图上看质点的振动速度的方法不同，关键是理解：随着时间的推移，振动图像是向t轴方向延续，波动图像是向着波传播的方向平移。2、一列沿x轴负方向传播的横波在某时刻波动图像如图所示，则关于此时平衡位置坐标为a的质点的下列说法中正确的是（ ）A速度最大且沿y轴负方向B回复力最大，速度为零C回复力最小，加速度为零D速度最大且沿y轴正方向答案：CD解析：将波形图向左微微平移后，a点来到平衡位置的上方，因此a点的速度是向上的，即沿y轴正向，D正确；又因为每个质点都在平衡位置的两侧做简谐运
6、动，因此在平衡位置处的振动速度最大，加速度为0，所以C也正确。3、如图所示为一列向右传播的横波某时刻的波动图像，在波传播的介质中有平衡位置坐标为a，b，c，d，e，f的几个质点。以下说法中正确的是（ ）Ab，d两点速度相同Be，f两点加速度相同C从图像所表示的时刻起，质点f将比质点e先到达平衡位置D从图像所表示的时刻起，质点b将比质点e先到达最大位移处答案：BD解析：A：根据平移波形的方法可知，b点的速度方向向上，d点的速度方向下，因此A错误。B：e、f两点距离平衡位置的位移相同，根据简谐运动的知识，这两个点的回复力相同，因此加速度相同，所以B正确。C：将波形图向右平移，看出e点向下运动，先于
7、f点到达平衡位置，f点先向上振动，经过正向最大位移后，再向下振动到达平衡位置，所以C错误。同理可知D正确。三、波长、周期和波速在横波传播的介质中，我们总能找到这样两个质点，它们相对平衡位置的位移时刻相同，因此它们振动的步调一致，即相位相同；并且它们之间恰好是一个重复出现的完整波形，这样两个质点间的距离就称为波长。1、波长的定义：振动相位总是相同的两个相邻的质点间的距离称为波长，用字母表示。关键点：（1）相位总是相同、（2）相邻的这样两个质点找到波长的简单点的做法是：相邻的两个波峰（或者波谷）间的距离。2、周期、频率：从波动形成可以看到，当波源振动了一个周期，波恰好传播了一个完整的波形，因此从这
8、个角度定义了波动周期：定义：形成波的各个质点振动的周期叫做波的周期。3、波速：波向前平移的速度注意：（1）波速由介质决定，如声音，不论是什么乐器还是什么动物发出的声音，不论音频高低、声音大小，在20的空气中都是340m/s。（2）频率由波源决定因此，声音在不同的介质中的波长是不同的。4、（1）频率为 1000Hz的声音由空气传入水中时，它的波长改变量1.11m，若声音在空气中传播速度为1450m/s，试求声音在空气中的传播速度。 （2）由上题思考，一列机械波从一种介质进入另一介质，波长、周期或频率、速度中哪些是变化的，哪些是不变的？解析：（1）因为：所以：所以：m/s（2）周期和频率是不变的；波长和速度是变化的。5、如图，某一列简谐波在t=0时的波形，已知此时x=0.5m处的A点向y轴负方向运动，则波的传播方向为_，（填沿x轴正方向传播，或沿x轴负方向传播）若波速为0.5m/s，则的振动方程为_解析：（1）根据平移法可知A点向x轴负方向运动。（2）因为波速为0.5m，由图可知波长为2m，所以周期为4s；所以；又因为A点由平衡位置向下振动，所以A点振动的初相位为，所以振动方程为：m。