高二物理机械波1(201908)

高二物理选修一机械波知识点框架一、引言机械波是一种能够传播能量的波动现象，在物理学中具有重要的地位。

了解机械波的知识点对于理解波动现象和应用相关原理具有重要意义。

本文将围绕高二物理选修一中的机械波知识点展开讲解。

二、机械波的基本概念1. 机械波的定义：机械波是由介质的振动引起的能量传播现象。

2. 机械波的分类：a. 按振动方向分类：横波和纵波。

b. 按波动形式分类：平面波、球面波和柱面波。

c. 按传播方向分类：前进波和驻波。

d. 按能量传播方式分类：行波和驻波。

三、机械波的性质和特点1. 机械波的传播速度：a. 振动频率和波长对传播速度的影响。

b. 介质性质对传播速度的影响。

2. 机械波的反射、折射和衍射：a. 反射定律的描述和应用。

b. 折射定律的描述和应用。

c. 衍射现象的解释和应用。

3. 机械波的干涉和声强：a. 干涉现象的发生条件和描述。

b. 声强的定义和计算方法。

4. 机械波的驻波和共振：a. 驻波的定义和产生条件。

b. 共振的原理和应用。

四、机械波的传播方程1. 一维情况下的机械波：a. 波动方程的推导和解析解。

b. 波浪形状的数学描述。

2. 二维和三维情况下的机械波：a. 波动方程的推广和解析解。

b. 球面波和柱面波的数学描述。

五、机械波的应用领域1. 声波的应用：a. 声音的传播和传播速度。

b. 声波的增强和消除。

c. 声音测量和控制的方法。

2. 光波的应用：a. 光的折射和反射在光学仪器中的应用。

b. 光的衍射和干涉在光学仪器中的应用。

c. 光的传播和透射在光学仪器中的应用。

六、总结本文回顾了高二物理选修一中的机械波知识点，并以框架形式进行了梳理和讲解。

机械波作为一种常见的波动现象，在物理学中具有广泛的应用，理解和掌握相关知识点对于日常生活和科学研究都具有重要意义。

希望通过本文的阐述，能够加深对机械波知识的理解和应用能力。

机械波一．机械波的形成和传播特征：1.各质点的振动都重复着波源的振动：起振方向，频率、振幅都与波源相同。

2.周期性：波源每振动一个周期，就在空间形成一个完整的波形。

已有波形经过一个周期又完全重复。

二. 描述波动的物理量：1. 波长 --- 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：vT v ；f 大小由介质和波源共同决定2. 波速 --- 振动传播的速度：xf ；大小由介质决定vt T13. 频率 ---1s 内质点完成全振动的次数： f ；大小由波源决定T三. 振动图象与波动图象区别：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，见表：振动图象波形图象研究内容一质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图线图线变化已有图形不变图象随时间沿传播方向平移质点振动方向的确定下一时刻的振动同侧原理一个完整曲线占横坐标表示一个周期表示一个波长的距离例 1．一列沿x 方向传播的横波，其振幅为，波长为．某一时刻的图象如图所示，在该A时刻，坐标为（， 0）的质点，经过四分之一周期后，坐标为（）A．（5，0）B．（，－ A）4C．（， A）D．（5， A）4例 2. 如图所示是一列简谐波在t ＝0时的波形和已传播的距离，波沿 x 轴正向传播，已知从t 0 至 t 1.1s 内，质点P三次出现在波峰位置，且在 t 1.1s 时P点刚好处在波峰位置，则P 点的振动周期是_____s；经过 _______s，另一质点Q第一次到达波峰．例 3． AB 为一弹性绳．波源振动一个周期，在绳上形成一个完整波形。

且已知此时 P 点向下振动，则波源为（选 A 或 B）；Q点振动的时间为问：在之后很短的一段时间内， P 点加速度和速度如何变？PQ 例 4．一列横波沿绳子向右传播，某时刻形成如图所示的凸凹形状，对此时绳上 A、B、 C、 D、 E、 F 六个质点（）A．波向右传播 B ．其中 D、 F 速度方向相同C．其中 A、 C 速度方向相同D ．从此时算起， B 比 C 先回到平衡位置E. 它们的振幅相同F. 质点 C、 E 的运动方向始终相反例 5. 一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t =0 时刻的波形如图中实线所示，t =0.2s 时刻的波形如图中的虚线所示，则（）Ａ．质点 P的运动方向向右Ｂ．波的周期可能为0.27sＣ．波的频率可能为 1.25HzＤ．波的传播速度可能为20m/s例 6. 如图所示，一列在x 轴上传播的横波t 0时刻的图线用实线表示，经t ＝0.2s时，其图线用虚线表示。

机械波（一）一、机械波1．机械波的产生条件：①波源（机械振动）②传播振动的介质（相邻质点间存在相互作用力）。

作用力）。

2．机械波的分类机械波可分为横波和纵波两种。

机械波可分为横波和纵波两种。

（1）质点振动方向和波的传播方向垂直的叫横波，如：绳上波、水面波等。

）质点振动方向和波的传播方向垂直的叫横波，如：绳上波、水面波等。

（2）质点振动方向和波的传播方向平行的叫纵波，如：弹簧上的疏密波、声波等。

）质点振动方向和波的传播方向平行的叫纵波，如：弹簧上的疏密波、声波等。

分类分类 质点的振动方向和波的传播方向关系的传播方向关系形状形状举例举例 横波横波 垂直垂直 凹凸相间；有波峰、波谷凹凸相间；有波峰、波谷 绳波等绳波等 纵波纵波在同一条直线上在同一条直线上疏密相间；有密部、疏部疏密相间；有密部、疏部弹簧波、声波等弹簧波、声波等说明：地震波既有横波，也有纵波。

说明：地震波既有横波，也有纵波。

3．机械波的传播（1）在同一种均匀介质中机械波的传播是匀速的。

波速、波长和频率之间满足公式：v=v=λλ f 。

（2）介质质点的运动是在各自的平衡位置附近的简谐运动，是变加速运动，介质质点并不随波迁移。

并不随波迁移。

（3）机械波转播的是振动形式、能量和信息。

）机械波转播的是振动形式、能量和信息。

（4）机械波的频率由波源决定，而传播速度由介质决定。

）机械波的频率由波源决定，而传播速度由介质决定。

4．机械波的传播特点（规律）：（1）前带后，后跟前，运动状态向后传。

即：各质点都做受迫振动，起振方向由波源来决定；且其振动频率（周期）都等于波源的振动频率（周期），但离波源越远的质点振动越滞后。

越滞后。

（2）机械波传播的是波源的振动形式和波源提供的能量，而不是质点。

）机械波传播的是波源的振动形式和波源提供的能量，而不是质点。

二、振动图象和波的图象 1．振动图象和波的图象振动图象和波的图象从图形上看好象没有什么区别，但实际上它们有本质的区别。

高二物理机械波 1—3节人教实验版【本讲教育信息】一. 教学内容：机械波 1—3节二. 知识要点：1、理解波的形成与传播，知道横波和纵波，知道机械波的作用。

2、理解波的图像的物理意义，能根据波的图像进行有关判断，以及根据信息作出波的图像。

3、知道波长、频率和周期。

三. 重点、难点解析：（一）波的形成和传播1、机械波（1）机械波：机械振动在介质中传播形成机械波，机械波可在固、液、气三态物质中传播．（2）形成条件：要形成一列波，必须要有用以引起其他质点振动的那个质点，即波源；要把波源的振动传播出去，必须有介质，故波的形成条件为：①波源②介质．（3）传播特点：①波传播时，介质中的质点跟着波源做受迫振动，每个质点的振动频率和周期都与波源相同，各质点的起振方向与波源的起振方向相同，离波源越远的质点，起振越滞后．②波在传递运动形式的同时也传递能量．由于质点间的弹力作用，先振动的质点要对相邻的后振动的质点做正功，后者对前者做负功，因而离波源近的质点把机械能传递给离波源远的质点．如果把信息加载到波上，波还可以传递信息，如声音，靠声波的传递使人与人之间通过语言的交流相互沟通和了解．说明：波传播的只是振动这种运动形式，介质的每个质点只在自己平衡位置附近振动，并不随波迁移．2、横波和纵波按质点的振动方向和波的传播方向的关系，可把机械波分成横波和纵波．（1）横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，叫做横波．如上下抖动长绳的一端，就会有一列波沿绳传播出去，质点的振动方向在竖直方向，波的传播方向在水平方向，二者垂直，应是横波．在横波中，凸起的最高处叫做波峰，凹下去的最低处叫做波谷，横波在传播时呈现出凹凸相间的波形，（2）纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，叫做纵波．如把一根长而软的螺旋弹簧竖直提起来，手有规律地上下振动，可以看到弹簧上有一列疏密相间的波自上而下传播开去，这列波的传播方向在竖直方向上，由于手的带动，各质点的振动方向也在竖直方向上，二者在同一直线上，是一列纵波．在纵波中，质点分布最密的位置叫做密部，质点分布最疏的位置叫做疏部．说明：①横波是物体的形状发生了变化而产生弹力作用所致，由于只有固体才有固定的形状，也只有固体发生形变时才产生弹力，所以只有在弹性固体里才能产生横波．②产生纵波时，物体的各部分经常在压缩和拉长，也就是说经常在改变自己的体积，在体积改变时，固体内固然要产生弹力，液体和气体也要产生弹力，所以纵波在这三种状态的介质中都能传播．3、振动与波动的区别与联系（1）两者的联系：①振动是波动的起因，波动是振动在介质中的传播．②没有振动一定没有波动，但没有波动不一定没有振动．（2）两者的区别：①从研究对象看：振动是一个质点或一个物体在某一平衡位置附近做往复运动；而波动是介质中大量质点依次发生振动而形成的“集体运动”．②从运动原因看：振动是质点所受回复力作用的结果；而波动是由于介质中相邻质点的带动作用而形成的．③从运动性质看：各质点的振动是变加速运动，而波动是匀速直线运动，传播距离与时间成正比．④从能量的变化看：振动系统是动能与势能相互转换，如果是简谐振动，在动能与势能相互转换过程中总的机械能保持不变；而波在传播过程中，由振源带动它相邻的质点运动．即振源将机械能传递给它的相邻质点，这个质点再将能量传递给下一个质点，因此说波的传播过程也是一个能量传播过程，当波源停止振动，不再向外传递能量时，各个质点的振动也会相继停下来． 例1. 关于振动和波的关系，下列说法中错误的是 A. 振动是形成波的原因，波动是振动的传播B. 振动是单个质点呈现的运动现象，波动是许多质点联合起来呈现的运动现象C. 波的传播速度就是质点振动的速度D. 对于均匀介质中的机械波，各质点在做变速运动，而波的传播速度是不变的 解析：机械波的产生条件是有波源和介质，介质中的质点依次带动由近及远传播而形成波，所以 A 、B 是正确的；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质中其速度大小不变，而质点振动的速度大小和方向都随时间周期性地发生变化，故C 错误，D 正确． 答案：C（二）波的图像1、由波的图像可获取的信息：（1）该时刻各质点的位移． （2）质点振动的振幅A ．（3）因加速度方向和位移方向相反，可确定任一质点在该时刻的加速度方向．（4）若已知波的传播方向，可确定各质点在该时刻的振动方向，并判断位移、加速度、速度、动量、动能的变化． 具体方法：①特殊点法：在质点P 靠近波源一方附近（同在4内）图像上另找一点P’，若P’在P 上方，则P 向上运动，若P’在P 下方，则P 向下运动．②微平移法：作出经微小时间△t （△t<4T）后的波形，就知道了各质点经过△t 时间到达的位置，运动方向也就知道了．③上、下坡法：“上坡下，下坡上．”即沿波的传播方向看“上坡”的所有质点均向下振动，“下坡”的所有质点均向上振动，如下图．同理，若已知某质点的振动方向，可确定波的传播方向．2. 振动图像与波的图像的关系？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，二者的图像有相同的正弦（余弦）曲线形状，但二者的图像是有本质区别的，见表：特点振动图像波动图像相同点图线形状正（余）弦曲线正（余）弦曲线纵坐标y 不同时刻某一质点的位移某一时刻介质中所有质点的位移纵坐标最大值振幅振幅不同点描述对象某一个振动质点一群质点（x轴上各个点）物理意义振动位移y随时间t的变化关系x轴上所有质点在某一时刻振动的位移y横坐标表示时间t表示介质中各点的平衡位置离原点的距离x横轴上相邻两个步调总一致的点之间的距离的含义表示周期T 表示波长图随时间变化情况图线随时间延伸，原有部分图形不变整个波形沿波的传播方向平移，不同时刻波形不同运动情况质点做简谐运动属非匀变速运动波在同一均匀介质中是匀速传播，介质的质点做简谐运动比喻一人独舞的录像集体舞的剧照其他频率和周期在图中直接识读周期T已知波速v时，根据图中λ可求出v/Tλ=两者联系质点的振动是组成波动的基本要素之一波动是由许多质点振动所组成，但在图象上波形变化无法直接看出，若知波的传播方向和某时刻的波形图，则可以讨论波动中各质点的振动情况（1）该时刻加速度最大的质点有哪几个？（2）速度最大的质点有哪几个？（3）振动方向相同的质点有哪些？这些点的分布有什么规律？（4）如果这列波沿x轴负方向传播，质点3的速度方向如何？解析：（1）加速度最大的质点一定是位移最大的质点，所以该时刻质点2、6、10、14的加速度最大，但方向不相同．（2）该波是简谐波，质点做简谐运动，因此处在平衡位置的质点速度最大，分别是0、4、8、12、16质点．（3）该时刻具有相同振动方向的质点是 O 、1、7、8、9、15、16．与上述质点振动方向相反的质点是：3、4、5、1l 、12、13．其规律是：从波形图上看相同增减性的单调区间上各质点的振动方向相同，相邻的单调区间上质点振动方向相反．（4）如果该波沿x 轴负方向传播，则质点3的速度方向向下。