(一)机械波
1. 机械波:机械振动在介质中的传播过程。
2. 横波:质点的振动方向与波的传播方向垂直。有波峰和波谷。
3. 质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上的波叫纵波。纵波上有密部和疏部。
4. 波长:两个相邻的,在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离。符号 。
5. 频率 :质点振动频率,由波源决定,与介质无关。
6. 波速v:单位时间内振动向外传播的距离。
7. 波速、频率、波长的关系式:
8. 机械波产生条件:
(1)要有波源;(2)要有介质。
9. 波的实质:传递能量的一种方式。
(二)波的图象
1. 图象的意义:表示在波的传播方向上,某时刻各质点离开平衡位置的位移。
2. 图象的形状:正弦(余弦)曲线。
3. 图象直接反映的物理量:
(1)各质点振幅A;(2)波长 ;(3)某时刻各质点的位移。
4. 波动图象与振动图象的区别
项目
波动图象
振动图象
研究对象
连续介质
振动质点
研究内容
某一时刻在连续介质中各质点的分布
质点振动过程中,位移随时间的变化
图象
相邻峰距
波长
周期
图线变化
随时间相移,图线不断变化
随时间推移,图线不断延伸
图上反映的量
(1)某一时刻各个质点的位移
(2)A,
(1)某一质点在各个时刻的位移
(2)A、T、
(三)波的衍射与干涉
1. 波的衍射:波绕过障碍物的现象。
发生明显衍射现象的条件:障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多。
2. 波的叠加:两列波相遇后互不干扰,重叠区质点的位移等于两列波分别引起的位移的量和。
3. 波的干涉:频率相同的两列波叠加,使某些区域振动加强,某些区域振动减弱,且加强和减弱的区域相互间隔。
(1)干涉条件:频率相同,振动情况相同。
(2)加强减弱的条件:
<1>加强:两波源到该区域距离之差等于波长整数倍。
<2>减弱:两波源到该区域距离之差等于半波长的奇数倍。
(四)声波
1. 声源:振动着的发声体。
2. 有关声波:
(1)人听力范围20~20,000Hz;
(2)声波在气体、液体中是纵波,在固体中有纵波也有横波;
(3)声速与介质、温度有关,空气中约为340m/s;
(4)回声比原声滞后0.1s以上可分开,可用于测速和测距方面。
二. 重点、难点:
(一)有关机械波:
1. 波动与振动的关系:
(1)振动是波动的成因,波动是振动的传播。有波动一定有振动,有振动不一定产生波动,还需有介质。
(2)质点的振动是变加速度运动,波动在介质中匀速向前传播。
(3)振动研究某个质点的运动,波动研究介质中各质点在某一时刻的运动。
2. 波长确定的方法:
(1)由波长定义;
(2)振动在一个周期里在介质中传播的距离;
(3)横波中相邻波峰(谷)间的距离,纵波中相邻密(疏)部中央间的距离。
3. 机械波的产生:
(1)机械波传播的是振动的形式,是能量传播的一种方式;
(2)各质点都做受迫振动,振动的频率都等于波源的振动频率,若为简谐波,振幅也相同;
(3)各质点开始振动的方向与波源起振方向相同;
(4)后振动的质点总是落后并重复前一个质点的振动。
(二)关于波的图象:
1. 已知波源或波的传播方向判定该时刻图象上各质点的振动方向(从而判定质点的振动速度、加速度、回复力、动能和势能的变化)。
2. 波动的特点:
周期性
(三)有关干涉和衍射:
1. 干涉:
(1)增强是指振动原点的能量增大,即振幅增大,减弱是指质点合振动的振幅减小; ;
(2)加强区总加强,减弱区总减弱;
2. 干涉、衍射是波所特有的现象。一切波都可发生干涉和衍射现象。
例题精讲:
例1 如图所示,实线是某时刻的波形图象,虚线是0.2s后的波形图。
(1)若波向左传播,求它传播的可能距离?
(2)若波向右传播,求它的最大周期。
(3)若波速是 ,求波的传播方向?
解析:(1)波向左传播时,传播的距离为:
可能距离为3m,7m,11m……
(2)波向右传播时,求周期。
根据
得:
在所有的可能周期中, 时周期最大,即最大为0.8s。
(3)波在0.2s内传播的距离
传播的波长数
由图知波向左传播。
例2. 图中 是两个相干波源,由它们发出的波相互叠加,实线表示波峰,虚线表示波谷,则对a、b、c三点振动的情况下列判断中正确的是( )
A. b处的振动永远互相减弱 B. a处永远是波峰与波峰相遇
C. b处在这时刻是波谷与波谷相遇 D. c处振动永远互相减弱
例3. 一列横波沿绳子向右传播,某时刻绳子形成如图所示的凹凸形状。对此时绳上A、B、C、D、E五个质点( )
A. 它们的振幅相同 B. D和F的速度方向相同
C. A和C的速度方向相同 D. 从此时算起,B比C先回到平衡位置
解析:(1)波源振动时,绳上各质点通过相互间的弹力跟着作受迫振动,不考虑传播中的能量损耗时,各质点振幅相同。因此A正确。
(2)波传播时,离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动,并跟随近的质点振动。由图可知:D点跟随近波源质点C正向上运动,F点跟随近波源的质点E正向下运动,两者速度方向相反。所以B错。同理可知A点正向下运动。C点正向上运动,两者速度方向也相反,所以C错。
(3)由于此时B、C两质点都向上运动,C比B迟到最大位移处,C回到平衡位置也比B迟,所以D正确。
例4 一列横波沿直线向右传播,某时刻在介质中形成的波动图象如图所示。
(1)指出此时质点a、b、d、f的运动方向;
(2)画出当质点a第一次回到负向最大位移时在介质中形成的波动图象。
分析:(1)波向右传播,表示波源在左方,图中质点a离波源最近,质点h离波源最远。根据波的传播特点即可确定该时刻各点的运动方向。由于此时质点a位于平衡位置,它第一次到达负向最大位置时,则原来处于峰、谷的质点正好回到平衡位置,原来处于平衡位置的质点分别达到正向或负向最大位移。
因此可知质点a、b正向下运动,d、f正向上运动。
(2)质点a第一次回到负向最大位移时,在介质中形成的波形图如图所示:
注:(1)描点法:在原波形图上选取位于峰、谷和平衡位置的一些质点,由此刻起的运动趋势,根据题中条件依次画出它们在新时刻的位置,连成光滑曲线即得新的波形图。(如题中所用方法)
(2)波形平移法:沿波的传播方向,根据题中条件向前平移一段距离即得新的波形图,如图中虚线所示。
分析:(1)b处此刻是波谷与波谷相遇,位移为负的最大值,振动也是加强。A错,C正确。
(2)a处此刻是波峰与波峰相遇,过半周期后波谷与波谷相遇,始终是振动加强的点,并非永远是波峰与波峰相遇的点,B错。
(3)c处此刻是峰、谷相遇,过半周期后仍是峰谷相遇,它的振动永远互相减弱,D正确。
因此,答案应是C、D。
1/4X+nX=6-3=3解得x=3/(1+1/4),所以得f=3/((n+1/4)×600)
自己算吧,哈哈
呵呵