第十九章 机械波
知能图谱
干涉折射恒波??特有分类机械波??????反射????现象纵波??衍射多普勒效应一、波的描述及图像分析 知识能力解读
知能解读（一）机械波
1定义：机械振动在介质中的传播形成机械波。 2机械波的形成
离波源较近的前面的质点的振动在质点间的相互作用力下带动离波源较远的后面的质点的振动，后面质点的振动重复前面质点的振动形成机械波。 3波的产生条件：（1)要有振源(波源)做机械振动；(2)要有介质，利用介质间的弹性带动周围质点发生振动，使振动在介质中传播开来。两个条件缺一不可。 4分类：横波与纵波
横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直，这样的波叫做横波。横波是凸、凹（即波峰、波谷）相间的。
纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上，这样的波叫做纵波。纵波是疏部与密部相间的，因此纵波又称疏密波。 5波的特点
(1)各质点的振动周期都与波源的振动周期相同。
(2)离波源越远，质点的振动越滞后。但各质点的起振方向与波源起振方向相同。
(3)波传播的是振动的形式，介质中的每个质点只在自己的平衡位置附近振动，质点并不随波迁移。
波是一种“集体运动”个别质点形不成波。
(4)波是传递能量的一种方式。波在传播“振动”这种运动形式的同时，也将波源的能量传递出去。
(5)波可以传递信息。例如：语言——利用声波。 知能解读（二)波的图像
用横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，并规定在横波中位移方向向上时为正值，位移方向向下时为负值。把各个质点在某一时刻所在位置连成曲线，就得到该时刻波的图像。 知能解读(三)振动图像与波的图像的比较 图像 名称 对比 内容
振动图像 波的图像 研究对象 形象比喻 一个振动质点 沿波传播方向上所有振动质点 记录着一个人一段时间内活动的录记录着许多人某时刻动作表情的集体像带 照片 图像形式 物理意义 表示某质点各个时刻相对平衡位置表示某时刻各个质点相对平衡位置的的位移 位移 (1)质点振动周期 (2)质点振幅 (3)各时刻质点位移 (4)各时刻质点速度和加速度方向 一质点位移随时间的变化规律 (1)波长和振幅 (2)任一质点此时刻的位移 (3)任一质点此时刻加速度的方向 (4)波的传播方向、振动方向的互判 某时刻所有质点的空间分布规律 图像信息 研究内容 随着时间的推移，图像将沿着横坐随着时间的推移，波的图像将沿波的传图像的变化 标轴的正方向延伸，但原有的图像播方向平移，且每经一个周期，图像又不发生变化 恢复原来的形状 两个相邻峰等于质点振动的周期，显示出振动等于一个波长，显示出波动的空间周期值间沿横轴的时间周期性 性 的间距
方法技巧归纳
方法技巧(一)波的传播方向与质点振动方向互判方法 方法指导.（1)微平移法
如图所示，实线为t时刻的波形图，作出微小时间过?t??t???T??后的波形如图中虚线，由4???图可见t时刻的质点由P1(或P2)位置经过?t后运动到P1(或P2)处，这样就可以判断出质
点的振动方向。若已知质点的振动方向，也可推出波形的移动方向，即波的传播方向。
(2)上下坡法
沿着波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向上振动，即“上坡下、下坡上”。例如，图中，A、C点向上振动，B点向下振动。
(3)同侧法
质点的振动方向与波的传播方向在波的图像的同一侧，如图所示。
方法技巧(二）由波速方向及某时刻的波形曲线出另一时刻波形图的方法 方法指导，（1)平移法：先算出经?t时间波传播的距离?x?v?t??T?t，再把波形向传播
方向推进
?x即可。因为波形推进波长的整数倍距离时，波形和原来重合，所以，实际处理时通常采用“去整留零”的方法。
?的两个特殊点(波峰与平衡位置或波谷与平衡位置)来研究，根据两4质点的振动方向，判断出两质点经?t时间后的位置，再过这两位置画出相应的正(余)弦波
(2)特殊点法：取相距形曲线即可。
易错易混辨析
易错易混 质点的振动与波动的关系
波在传播时，传播的只是质点的振动形式和能量，质点并不随波的传播而发生迁移，每个质点只能在各自的平衡位置附近振动，不管是横波还是纵波，这一点易发生误解，其原因是没有把波的传播和质点的振动区分开。从速度这个物理量也可以说明波的传播速度在同种介质中是不变的，即波在均匀介质中匀速传播。而每个质点的速度是变化的，质点做的是变速运动。
高考能力培养
高考能力 考纲解读 内容 机械波 横波和纵波 横波的图像 要求 Ⅰ Ⅰ Ⅱ 考纲解读 知道什么是机械波 知道什么是横波和纵波 掌握横波的图像 二、波动的周期性及v??f的应用
知识能力解读
知能解读(一)描述机械波的物理量 1波长
波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，叫波长，用“?”表示。 (1)在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。 (2)在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长。
说明
(1)机械波在一个周期内传播的距离等于一个波长。 (2)波长反映了波在空间的周期性。 2周期和频率
(1)在波动中，各个质点的振动周期或频率是相同的，它们都等于波源的振动周期或频率，这个周期或频率也叫波的周期或频率。
(2)同一列波从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变。 3波速
(1)定义：波在介质中传播的速度。
(2)波速的大小由介质决定，与波的频率、质点振动的振幅无关。同种类型的波在同一种均匀介质中，波速是一个定值。
知能解读(二）波长?、波速v和频率f(周期T)的关系
v??f??T。
方法技巧归纳
方法技巧 多解问题的解题技巧
方法指导 波传播的周期性和传播方向的双向性，会引起波的传播的多解，具体表现有： (1)波形移动的距离x与波长?的关系不确定，必有系列解，若x与?有一定的约束关系，可使系列解转化为有限解或唯一解；
(2)波形变化的时间?t与周期T的关系不确定，必有系列解，关系式为t?kT??t，若?t与T有一定的约束关系，可使系列解转化为有限解或唯一解； (3)波的传播方向不确定必有两种可能解； (4)两质点间的波形不确定形成多解。
高考能力培养
高考能力 考纲解读
内容 波速、波长和频率(周期)的关系 要求 Ⅱ 考纲解读 掌握波速、波长和频率的关系并能灵活应用 三、波的反射、折射、衍射、干涉及多普勒效应
知识能力解读.
知能解读（一）波的反射和折射 1波的反射
(1)定义：波在传播过程中遇到障碍物会返回来继续传播的现象，叫波的反射。 (2)反射规律
①反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。
②入射波线、法线、反射波线在同一平面内，反射角等于入射角。 2波的折射
(1)定义：波从一种介质进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象，叫波的折射。 (2)折射定律 ①内容：波发生折射时，入射角的正弦与折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度与波在第二种介质中的速度之比。 ②公式：
sin?1v1??n12。 sin?2v2如图所示，?1和?2分别为波在介质1和介质2中的入射角和折射角，v1和v2分别为波在介质1和介质2中的波速。
3n12叫做第二种介质对第一种介质的折射率。
知能解读(二)波的衍射和干涉 1波的衍射
(1)定义：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫波的衍射。
(2)发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长小时，才能观察到明显的衍射现象。
(3)一切波都能发生衍射现象，衍射现象是波特有的现象。波长较长的波容易发生明显衍射现象。 2波的叠加
几列波相遇时能够保持各自的运动状态继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。 3波的干涉
(1)定义：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，这种现象叫波的干涉。干涉也是波特有的现象。
(2)产生稳定干涉图样的必要条件：两列波的频率必须相同。 (3)干涉图样及其特征 ①干涉图样(如图)
②特征
加强区与减弱区的位置固定不变，且二者互相间隔，加强区始终加强，减弱区始终减弱。 知能图谱(三）多普勒效应
1定义：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，叫做多普勒效应。
2规律：当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率增大；当波源与观察者远离时，观察者接收到的频率减小。
方法技巧归纳
方法技巧 振动加强点与减弱点的两判断方法
方法指导（1)条件判断法：振动频率相同、振动方向相同的两波源产生的波叠加时，加强、减弱条件如下：设某点到两波源的距离差为?r，那么当?r?2k??2时为加强点
高中物理一轮复习知识点汇总：第十九章机械波
