高三物理一轮复习知识点：机械波.pdf

学习必备 欢迎下载 高三物理一轮复习知识点：机械波 物理学是研究物质世界最基本的结构、最普遍的相互作 用、最一般的运动规律及所使用的实验手段和思维方法的自 然科学。小编准备了高三物理一轮复习知识点：机械波，具 体请看以下内容。 机械振动在介质中的传播称为机械波(mechanical wave)。 机械波与电磁波既有相似之处又有不同之处，机械波由机械 振动产生，电磁波由电磁振荡产生;机械波的传播需要特定 的介质，在不同介质中的传播速度也不同，在真空中根本不 能传播，而电磁波(例如光波)可以在真空中传播;机械波可 以是横波和纵波，但电磁波只能是横波;机械波与电磁波的 许多物理性质，如：折射、反射等是一致的，描述它们的物 理量也是相同的。常见的机械波有：水波、声波、地震波。 机械振动产生机械波，机械波的传递一定要有介质,有机械 振动但不一定有机械波产生。 形成条件 波源 波源也称振源，指能够维持振动的传播，不间断的输入能量， 并能发出波的物体或物体所在的初始位置。波源即是机械波 形成的必要条件，也是电磁波形成的必要条件。 波源可以认为是第一个开始振动的质点，波源开始振动后， 介质中的其他质点就以波源的频率做受迫振动，波源的频率 第 1 页 学习必备 欢迎下载 等于波的频率。 介质 广义的介质可以是包含一种物质的另一种物质。在机械波中， 介质特指机械波借以传播的物质。仅有波源而没有介质时， 机械波不会产生，例如，真空中的闹钟无法发出声音。机械 波在介质中的传播速率是由介质本身的固有性质决定的。在 不同介质中，波速是不同的。 下表给出了0℃时，声波在不同介质的传播速度，数据取自 《普通高中课程标准实验教科书-物理(选修3-4)》(2019 年)[1]。单位v/ms^-1 传播方式与特点 质点的运动 机械波在传播过程中，每一个质点都只做上下(左右)的简谐 振动，即，质点本身并不随着机械波的传播而前进，也就是 说，机械波的一质点运动是沿一水平直线进行的。例如：人 的声带不会随着声波的传播而离开口腔。简谐振动做等幅震 动,理想状态下可看作做能量守恒的运动.阻尼振动为能量 逐渐损失的运动. 为了说明机械波在传播时质点运动的特点，现已绳波(右下 图)为例进行介绍，其他形式的机械波同理[1]。 绳波是一种简单的横波，在日常生活中，我们拿起一根绳子 的一端进行一次抖动，就可以看见一个波形在绳子上传播， 第 2 页 学习必备 欢迎下载 如果连续不断地进行周期性上下抖动，就形成了绳波 [1]。 把绳分成许多小部分，每一小部分都看成一个质点，相邻两 个质点间，有弹力的相互作用。第一个质点在外力作用下振 动后，就会带动第二个质点振动，只是质点二的振动比前者 落后。这样，前一个质点的振动带动后一个质点的振动，依 次带动下去，振动也就发生区域向远处的传播，从而形成了 绳波。如果在绳子上任取一点系上红布条，我们还可以发现， 红布条只是在上下振动，并没有随波前进 [1]。 由此，我们可以发现，介质中的每个质点，在波传播时，都 只做简谐振动 (可以是上下，也可以是左右)，机械波可以看 成是一种运动形式的传播，质点本身不会沿着波的传播方向 移动。 对质点运动方向的判定有很多方法，比如对比前一个质点的 运动 ;还可以用上坡下，下坡上进行判定，即沿着波的传播 方向，向上远离平衡位置的质点向下运动，向下远离平衡位 置的质点向上运动。 机械波传播的本质 在机械波传播的过程中，介质里本来相对静止的质点，随着 机械波的传播而发生振动，这表明这些质点获得了能量，这 个能量是从波源通过前面的质点依次传来的。所以，机械波 传播的实质是能量的传播，这种能量可以很小，也可以很大， 海洋的潮汐能甚至可以用来发电，这是维持机械波 (水波)传 第 3 页 学习必备 欢迎下载 播的能量转化成了电能。 机械波 机械振动在介质中的传播称为机械波。机械波与电磁波既有 相似之处又有不同之处，机械波由机械振动产生