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机械波
学习目标
1.掌握波的基本性质以及和振动的关系
2.掌握波动图像的性质以及与振动图像的联系区别
3.根据周期性规律解决多解问题
4.掌握波的干涉、衍射等现象并掌握原理
一、机械波的形成和传播
1.机械波的形成和传播
(1)机械波:机械振动在介质中的传播形成机械波;
(2)条件:波源和介质;
(3)特点:离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动,各质点的起振方向相同.如图:
(4)分类:
①横波(传播方向与振动方向垂直,如上):凸出来的最高处叫做波峰,凹下去的最低处叫做波谷;
②纵波(传播方向与振动方向平行):质点分布密集的叫做密部,分布稀疏的叫做疏部.
(5)特点:
1
①机械波在传播运动形式的同时,也将波源的能量传递出去;
②机械波的传播过程中,质点在各自平衡位置附近振动,不随波迁移;
③介质中各个质点的振动周期和频率与波源的振动周期和频率相同;
④波源振动一个周期,机械波将添加一个波长的波形(传播一个波长的距离).
2.机械波的描述
(1)波长():两个相邻的、在振动过程中相对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长.在
横波中,两个相邻波峰(或波谷)间的距离等于波长;在纵波中,两个相邻密部(或疏部)间的距离等
于波长;
(2)频率():波的频率由波源决定,无论在什么介质中传播,波的频率都不变;
(3)波速():单位时间内振动向外传播的距离.波速的大小由介质本身的性质,如密度和弹性等来
决定的,所以波在不同的介质中传播的速率不同(例如,对于绳子上的波,调节绳的张力(松紧程度)
就可改变绳波的速度);
(4)波速与波长和频率的关系:;
(5)波形向前传播为匀速运动,在一个周期内,传播一个波长的距离.
典题精练
1.关于机械振动和机械波,下列说法正确的是()
A.有机械振动必有机械波
B.声音在空气中传播时是横波
C.在机械波的传播中质点并不随波迁移
D.质点的振动方向与波的传播方向总在同一直线上
【答案】C
【解析】A.机械波需要有介质才能传播,A错误;
B.声波是纵波,B错误;
C.质点关于平衡位置上下振动,不随波迁移,C正确;
D.质点振动方向与波的传播方向在同一直线上为纵波,相互垂直为横波,D错误.
故选C.
【标注】【素养】科学推理
【知识点】机械波的形成与传播
2
2.关于机械波,下列说法中正确的是()
A.机械波的传播过程也是传递能量的过程B.机械波的频率与波源振动的频率无关
C.机械波不能产生干涉、衍射现象D.机械波能在真空中传播
【答案】A
【解析】A.机械波的传播过程也是传递能量的过程,A正确;
B.机械波的频率与波源振动的频率相同,B错误;
C.机械波可以产生干涉、衍射现象,C错误;
D.机械波只能在介质中传播,D错误.
故选A.
【标注】【知识点】稳定干涉的条件;波的衍射的条件
3.一根较长轻质柔软细绳,用手握住一端连续上下抖动,形成一列波.某一时刻的波形如图所示,绳
上、两质点均处于波峰位置,不考虑能量损失.下列说法中正确的是()
A.质点的振动周期大于质点的振动周期B.、两质点之间的距离等于半个波长
C.一个周期后质点将移动到质点的位置D.质点比质点先开始振动
【答案】D
【解析】A、简谐横波传播过程中,各个质点的振动周期相同.则知、两点的振动周期相同,故
A错误;
B、根据简谐横波传播过程中,振动在一个周期内传播一个波长的距离,可以知道、两点振动
开始时刻相差一个周期;
C、、两点之间的距离为一个波长.故B错误;
C、简谐横波传播过程中,质点只在各自的平衡位置附近振动,并不随波向前移动,故C错误;
D、简谐横波向右传播,
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