文档内容
第十一章 机 械 波
第十一章 机 械 波
知识网络
形成条件
波的形成 机械波的本质
机械波的分类
图象
波的描述
波长、 频率、 波速
机械波
干涉
波的特有现象 衍射
多普勒效应
反射定律
惠更斯原理
折射定律
概述： 1． 机械波是机械振动在介质中的传播形成的， 所以本章中的一个重点问题就是搞清
楚机械振动和机械波之间的区别和联系.
2． 波具备特有现象， 因此机械波的学习为其他波动的学习打下基础.
3． 本章中涉及很多与生产和生活相关的内容， 因此学习时注意联系实际生活， 比如地
震波、 彩超等.
119GAOZHONGWULIGONGSHIDINGLIDINGLUTUBIAO
高中物理公式、 定理、 定律图表
一、 波的形成和描述
一、 知识图解
波的形成条件
机械波的分类及特征位置
波的形成
机械波的实质———传播振动形式
机械波的作用———传递能量、 信息
波的图象的物理意义
波的形成
波的图象 波动图象与振动图象的区别
和描述
波动图象的作用
波长———反映波的空间周期性
波的描述 周期 （频率） ———由振源决定， 反映波的时间周期性
波速： 振动形式在介质中的传播速度———由介质种类决定
二、 重要知识剖析
1. 波的传播实质： 是振动形式在介质中传播， 不是质点 “随波逐流”， 质点只在平衡位置附近
做简谐运动.
2. 质点的振动方向与波的传播方向不同： 振动方向是简谐运动的方向， 传播方向是振动形式定
向移动的方向， 两者的方向关系是区分横纵波的依据.
3. 利用波的传播方向判断质点的振动方向和利用质点的振动方向判断波的传播方向是重点， 用
“人浪游戏” 类比 “带动法” 比较易于理解.
4. 波动图象反映的是所有质点同一时刻偏离平衡位置的位移； 振动图象反映的是一个质点在不
同时刻偏离平衡位置的位移. 两者的综合是一类典型习题.
5. 波的传播具有双向性和周期性， 这是造成多解的原因. 该类习题是重点和难点.
120第十一章 机 械 波
三、 学习方法引导
例题1 如图甲所示为一列简谐波在某一时刻的波的图象.
y/cm y/cm
5 A v C D 5 小贴士： 本题考查了
B 波的图象的基础知识：
O O
10 20 30 x/cm 10 20 x/cm 从波的图象中直接获
-5 -5
得的物理量； 利用波
甲 乙 动图象确定质点的振
动图象； 波的图象的
求：
平移.
（1） 该波的振幅和波长.
（2） 已知波向右传播， 说明A、 B、 C、 D质点的振动方向.
T
（3） 画出经过 后的波的图象.
4
解析： （1） 振幅是质点偏离平衡位置的最大位移， 波长是两个相
邻的峰峰或谷谷之间的距离， 所以振幅A=5cm， 波长λ=20m.
（2） 根据波的传播方向和波的形成过程， 可以知道质点B开始的时
间比它左边的质点A要滞后一些， 质点A已到达正向最大位移处，
所以质点B此时刻的运动方向是向上的， 同理可判断出C、 D质点
的运动方向是向下的.
T
（3） 由于波是向右传播的， 由此时刻经 后波的图象， 即为此时刻
4
λ
的波形沿波的传播方向推进 的波的图象， 如图乙所示.
4
例题 2 一列简谐横波在 x 轴上传
t 1 t 2
播， 右图所示的实线和虚线分别为t 0.2
1 小贴士： 波的传播具
O
和 t 两个时刻的波的图象， 已知波 4 8 12x/cm 有 双 向 性 和 周 期
2
-0.2
速为16 m/s. 性———时 间 和 空 间 ，
这两点是造成波的传
（1） 如果波是向右传播的， 时间间隔 （t-t） 是多少？
2 1
播具有多解的原因，
（2） 如果波是向左传播的， 时间间隔 （t-t） 是多少？
2 1 很多习题都是由此题
解析： （1） 从波形上看， t 2 时刻的虚线波形在t 1 时刻的实线波形的 演化而来的， 所以理
1 解该题是处理其他同
波长处， 再考虑到波的传播的周期性， 所以时间间隔 （t-t） 是
4 2 1 类习题的基础.
4 1 "
n+ T.
4
（2） 同理， 从波形上看， t 时刻的虚线波形在t 时刻的实线波形的
2 1
3
左侧 波长处， 再考虑到波的传播的周期性， 所以时间间隔 （t-t）
4 2 1
4 3 "
是 n+ T.
4
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高中物理公式、 定理、 定律图表
二、 波的反射和折射
一、 知识图解
基本概念： 波线、 波面、 平面波、 球面波
基本原理： 惠更斯原理
波的反射和折射
反射定律
基本定律
折射定律
二、 重要知识剖析
1. 波面 （波阵面）： 振动状态总是相同的点的集合； 波线： 与波面垂直的那些线.
2. 惠更斯原理： 介质中任一波面上的各点， 都可以看做发射子波的波源， 其后任意时刻， 这些
子波的包迹就是新的波面.
3. 波的反射与折射定律虽然是由机械波推导出来的， 但适用于一切波， 所以光的折射和反射
也遵循同一定律.
三、 学习方法引导
例题 一平面波以30°的入射角投射到两种介质的交界面， 发生折
射的折射角为45°， 则当入射波的波长为10 cm时， 折射波的波长
小贴士： 本题考查了
折射定律， 该定律不 为 （ ）
仅适合于机械波， 同 20
A. 15 cm B. cm
时也适合后面学习的 3
电磁波， 因此理解此
C. 10姨2 cm D. 5姨2 cm
题可以为后面的学习
打下基础. 答案 C
122第十一章 机 械 波
三、 波的特有现象
一、 知识图解
衍射现象
波的衍射
发生明显衍射现象的条件
波的叠加原理
形成稳定干涉的条件
波的特
波的干涉
有现象
加强区、 减弱区的含义
振动相同的两振源形成的波干涉后加强区、 减弱区的位置特征
现象
多普勒效应
产生原因
二、 重要知识剖析
1. 波遇到障碍物一定发生衍射， 只不过有明显和不明显的区别.
2. 波在同种介质中传播速度一定， 改变频率后相应的波长也会发生变化， 从而造成衍射现象明
显与否的变化.
3. 有干涉一定有叠加， 但是有叠加不一定有干涉.
4. 干涉中加强区与减弱区是指该区域内的质点振幅发生变化， 而不是指该质点的位移一直处于
最大值或者最小值.
5. 多普勒效应中感受的频率与实际频率的差值只与相对速度大小有关， 而与距离无关.
三、 学习方法引导
例题1 在水波槽的衍射实验中， 若打击水面的振子振动的频率是
5 Hz， 水波在水波槽中的传播速度为0.05 m/s， 为观察到显著的衍
小贴士： 本题把波速、
射现象， 小孔直径d应为 （ ） 频率的决定因素和发
A. 10 cm B. 5 m 生明显衍射现象的条
C. ＞1 cm D. ＜1 cm
件综合到一起， 是比
较好的综合习题.
解析：先计算出波长， 然后利用发生明显衍射现象的条件来判断.
答案 D
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高中物理公式、 定理、 定律图表
例题2 关于两列波的稳定干涉现象， 下列说法正确的是 （ ）
A. 任意两列波都能产生稳定干涉现象
小贴士： 本题考查了
发生稳定干涉的条件
B. 发生稳定干涉现象的两列波， 它们的频率一定相同
以及加强区、 减弱区 C. 在振动减弱的区域， 各质点都处于波谷
的含义. D. 在振动加强的区域， 有时质点的位移等于零
解析：两列波叠加产生稳定干涉现象是有条件的， 不是任意两列波
都能产生稳定干涉现象的， 两列波叠加产生稳定干涉现象的一个必
要条件是两列波的频率相同， 所以选项 A 是错误的， 而选项 B 是
正确的； 在振动减弱区， 振幅减小， 振动加强区， 振幅增大， 质点
不一定处于某一特征位置， 所以C错， D对.
答案 BD
例题3 下列哪些现象是多普勒效应引起的 （ ）
A. 远去的汽车声音越来越小
小贴士： 通过本题可
以使学生理解多普勒 B. 炮弹迎面飞来， 声音刺耳
效应产生的本质原因. C. 火车离你而去， 音调变低
D. 大风中， 远处人的说话声时强时弱
解析：声调高低由频率决定， 声音强弱由振幅决定.
答案 BC
例题4 一列简谐横波在某一时刻的波形图如图1所示， 图中P、 Q
两质点的横坐标分别为 x=1.5 m 和 x=4.5 m. P 点的振动图象如图 2
小贴士： 该题考查相
所示.
3
距 姿 的两质点的振
4 y/cm y/cm
动关系， 并用振动图 P Q
象加以体现. O O
1 2 3 4 5 6 x/m 1 2 3 t/s
图1 图2
在下列四幅图中， Q点的振动图象可能是 （ ）
y/cm y/cm
O O
1 2 3 t/s 1 2 3 t/s
A B
y/cm y/cm
O O
1 2 3 t/s 1 2 3 t/s
C D
解析：本题考查波的传播. 该波的波长为4 m， P、 Q两点间的距离
为 3 m. 当波沿 x 轴正方向传播时 P 在平衡位置向上振动， 而 Q 点
此时应处于波峰， B正确. 当沿x轴负方向传播时， P点处于向上振
动时Q点应处于波谷， 故C对.
答案 C
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