高二物理机械波 知识精讲 北师大版.doc

高二物理机械波 知识精讲 北师大版 【本讲教育信息】 一. 教学内容： 机械波 1. 波的形成：引起波动的振动体叫波源。波源振动带动它相邻质点发生振动，并依次带动离波源更远的质点振动，于是，波源的振动逐渐传播开去，沿波的传播方向后一质点的振动总是落后（填“超前”或“落后”）于前一质点。 2. 机械波产生的条件： （1）要有波源； （2）要有传播振动的介质。 3. 机械波的特点： （1）机械波传播的是质点的振动形式，也是传递能量和信息的一种方式。介质中的质点只是在平衡位置附近做受迫振动，并不随波的传播而迁移。 （2）波动是大量质点的集体行为，各个质点的振动有一个时间差，离波源越远的质点振动越滞后。 4. 机械波的分类： 机械波分成横波和纵波两类；质点振动的方向与波的传播方向垂直的波叫横波。在横波中，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷。质点的振动方向跟传播方向在同一直线上的波叫纵波。在纵波中，质点分布最密的地方叫密部，质点分布最疏的部分叫疏部。 5. 波的图象： （1）作法：用横坐标x表示在波的传播方向上介质中各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各个质点离开平衡位置的位移，连接各质点的位移矢量的末端，就得到该时刻波的图象。 （2）简谐波的图象是正弦（或余弦）曲线。 （3）波的图象的物理意义：表示了介质中各质点在某一时刻的位移。 6. 波的图象和振动图象的物理意义是不同的。波的图象描述的是介质中各个质点在某一时刻离开平衡位置的位移；而振动图象描述的是一个质点在各个时刻离开平衡位置的位移。 7. 波速：波在介质中传播的速度。在单位时间内某一波峰（或波谷）向前移动的距离等于波速；或波传播的距离△x与所用时间△t的比值： 8. 简谐振动在介质中传播形成的就是简谐波。它是一种最基本、最简单的波，其他的波可以看作是由若干简谐波合成的。 9. 波长： 在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，叫做波长。振动每经过一个周期，它在介质中传播的距离就是一个波长。 在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）间的距离，等于波长。 在纵波中，两个相邻的密部（或疏部）间的距离，等于波长。 10. 在波的传播过程中，波的周期和频率等于波源振动的周期和频率。 11. 波速v表示波在介质中传播的快慢，它是振动形式的传播速度，也是能量传播的速度。波速是由介质的性质决定的（一般说来，固体中波速较大，液体中次之，气体中波速最小），与波源振动的周期和频率无关（填“有关”或“无关”）。 12. 波速等于波长和频率的乘积，公式v=λf。该公式适用于一切波。 二. 难题分析 1. 波动图象与振动图象的区别： （1）坐标轴所表示的物理量： 波动图象中的横轴x表示介质中各个质点振动的平衡位置，纵轴y表示某个时刻各个质点振动的位移；振动图象的横轴t表示一个振动质点振动的时间，纵轴x表示这个质点振动时各个不同时刻的位移。 （2）从图象的物理意义方面进行区别： 波的图象描述的是某一时刻介质中各个质点的位移情况；振动图象描述的是一个振动质点在不同时刻的位移情况。 （3）从图象的变化上区别： 波动图象随着时间的改变而改变。（假如再过T/4后）如图1甲所示，振动图象是随着时间的延长而延伸的，原有的部分不再改变，如图1乙所示。 图1 2. 波的传播速度与质点振动速度的区别： 在同一种均匀介质中，波的传播是匀速的，与质点振动的快慢没有关系；而介质中质点振动的速度却是变速的，在平衡位置处的速度最大，在最大位移处的速度为零。因此，可以说这两个速度是“风马牛不相及”，不可混为一谈。 3. 波速、波长、频率三个量各由什么因素决定？ 似乎改变任意一个量都会影响其他两个量，不少初学者易产生这样的认识，其实不然，那么它们都是由谁决定呢？ （1）周期T和频率f仅由波源决定，与v、λ无关。 （2）速度v决定于介质的物理性质，与f、λ无关。只要介质不变，v就不变；反之如果介质变，v也一定变。 （3）波长λ由介质和波源共同决定，即决定于v和f，只要v、f其中一个发生变化，波长λ必然发生变化，而保持v=λf的关系。 当波由一种介质进入另一种介质时，其频率不变，都等于波源的振动频率，但波速和波长要发生变化。 【典型例题】 例1. 关于波动的下列说法，正确的是（ ） A. 介质中的质点随波的传播而迁移 B. 质点振动的方向总是垂直于波的传播方向 C.