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(共48張PPT)
第2節
機械波
定義 ①__________在介質中的傳播形成機械波
產生條件 (1)②____________；(2)③____________
形成原因 介質中的質點受波源或鄰近質點的驅動做④________振動
分
類 橫波 振動方向與傳播方向⑤________的波，如繩波
縱波 振動方向與傳播方向⑥_______________的波，如聲波
一、機械波
機械振動
有波源
有介質
受迫
垂直
在同一直線上
波長λ 在波動中，振動相位總是________的兩個相鄰質點間
的距離
頻率 f 與________的振動頻率相等
波速 v 波在介質中的傳播速度
波速與波長和頻率的關系：v＝________
二、機械波的描述
相同
波源
λf
三、波的圖像
1. 坐標軸的意義：橫坐標表示在波的傳播方向上各質點的
____________，縱坐標表示某一時刻各質點偏離平衡位置的位移.
2.圖像的物理意義：某一時刻介質中各質點相對___________
的位移.
平衡位置
平衡位置
四、波的特性
1.波的疊加.
觀察兩列波的疊加過程可知：幾列波相遇時，每列波都能夠
保持各自的狀態繼續傳播而不_________，只是在重疊的區域里，
質點同時參與這幾列波引起的振動，質點的位移等于這幾列波單
獨傳播時引起的_________________.
互相干擾
位移的矢量和
類型 波的干涉 波的衍射
條件 兩列波的頻率必須______；兩
個波源的相位差必須保持不變 明顯條件：障礙物或孔的
______比波長小或相差不多
現象 形成加強區和減弱區相互隔開
的穩定的___________ 波能夠________障礙物或孔
繼續向前傳播
相同
尺寸
干涉圖樣
繞過
2.波的干涉和衍射.
3.多普勒效應.
(1)定義：由于波源和觀察者之間有__________，使觀察者接
收到的波的頻率發生變化的現象.
(2)產生條件：波源和觀察者之間有__________.
(3)規律：當波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率
_______；當波源與觀察者相互遠離時，觀察者接收到的頻率降低.
相對運動
相對運動
升高
【基礎自測】
1.判斷下列題目的正誤.
(1)通過波的圖像可以找出任一質點在任意時刻的位移.(
)
(2)機械波在傳播過程中，各質點振動的周期、起振方向都相
同.(
)
(3)波速表示介質中質點振動的快慢.(
)
(4)兩列波在介質中疊加，一定會產生干涉現象.(
)
)
(5)一切波都能發生衍射現象.(
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√
2.(多選)機械波在給定的介質中傳播時，下列說法正確的是
(
)
A.振幅越大，則波傳播的速度越快
B.振幅越大，則波傳播的速度越慢
C.波速與振幅無關
D.在一個周期內，波傳播的距離等于一個波長
無關，A、B 錯誤，C 正確；質點振動一個周期，波傳播的距離等
于一個波長，D 正確.
答案：CD
3.(2024 年廣東卷)一列簡諧橫波沿 x 軸正方向傳播.波速為
1 m/s，t＝0 時的波形如圖所示.t＝1 s 時，x＝1.5 m 處的質點相對
平衡位置的位移為(
)
A.0
B.0.1 m
C.－0.1 m
D.0.2 m
答案：B
4.(2023 年上海閔行二模)如圖為某種消聲管原理示意圖，
噪聲聲波到達 A 點時，分為兩路傳播，在 B 處匯合，如半徑
)
合適，兩路聲波會互相抵消，實現消聲.則(
A.該消聲管利用的是聲波的衍射原理
B.兩路聲波的頻率不相等
C.兩路聲波傳播速度不相等
D.若消聲成功，B 處為振動減弱點
解析：根據干涉特點，可知兩相干波源的距離差為半波長的
奇數倍時，此點為振動減弱點點，便可以消除噪聲，所以消聲器
利用了波的干涉原理，兩路聲波的頻率和波速相等，若消聲成功，
B 處為振動減弱點.
答案：D
熱點 1 機械波與波的圖像
[熱點歸納]
1.波的周期性.
(1)質點振動 nT(n＝0，1，2，3，…)時，波形不變.
(2)在波的傳播方向上，當兩質點平衡位置間的距離為 nλ(n＝
1，2，3，…)時，它們的振動步調總相同.當兩質點平衡位置間的
項目 內容 圖像
“上下
坡”法 沿波的傳播方向，“上坡”時質點向下振動，“下坡”時質點向上振動
“同側”法 波形上某點表示傳播方向和振動方向的箭頭在圖線同側
“微平
移”法 將波形沿傳播方向進行微小的平移，再由對應同一x坐標的兩波形曲線上的點來判斷振動方向
2.波的傳播方向與質點振動方向的互判方法：
【典題 1】(2023 年湖北卷)一列簡諧橫波沿 x 軸正向傳播，波
長為 100 cm，振幅為 8 cm.介質中有 a 和 b 兩個質點，其平衡位置
分別位于 x＝－
40
3
cm 和 x＝120 cm 處.某時刻 b 質點的位移為 y＝
4 cm，且向 y 軸正方向運動.從該時刻開始計時，則 a 質點的振動
圖像為(
)
A
B
C
D
點此時的位移為 y＝8sin φa＝4 cm，且向下振動，即此時的波形圖
如圖所示.
答案：A
項目 振動圖像 波的圖像
研究對象 一個振動質點 沿波傳播方向的所有質點
研究內容 某一質點的位移隨時間
的變化規律 某時刻所有質點的空間分
布規律
熱點 2 振動圖像和波的圖像
考向 1 振動圖像和波的圖像的綜合應用
[熱點歸納]
項目 振動圖像 波的圖像
圖像
物理意義 表示同一質點在各時刻
的位移 表示某時刻各質點的位移
(續表)
項目 振動圖像 波的圖像
圖像信息 (1)質點振動周期
(2)質點振幅
(3)某一質點在各時刻的位移
(4)各時刻速度、加速度的方向 (1)波長、振幅
(2)任意一質點在該時刻的位移
(3)任意一質點在該時刻加速度的方向
(4)傳播方向、振動方向的互判
(續表)
項目 振動圖像 波的圖像
圖像變化 隨時間推移，圖像延續，但已有形狀不變 隨時間推移，圖像沿傳播方向平移
一個完整曲
線占橫坐標
的距離 表示一個周期 表示一個波長
(續表)
【典題2】(多選，2024 年重慶卷)一列沿 x 軸傳播的簡諧波，
在某時刻的波形圖如圖甲所示，一平衡位置與坐標原點距離為3 m
的質點從該時刻開始的振動圖像如圖乙所示，若該波的波長大于
3 m.則(
)
甲
乙
答案：BD
考向 2 波的多解問題
[熱點歸納]
1.造成波的問題多解的主要因素：
(1)周期性.
①時間周期性：時間間隔Δt 與周期 T 的關系不明確.
②空間周期性：波傳播距離Δx 與波長λ的關系不明確.
(2)雙向性.
①傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定.
②振動方向雙向性：質點振動方向不確定.如：
a.質點達到最大位移處，則有正向和負向最大位移兩種可能.
b.質點由平衡位置開始振動，則起振方向有向上、向下(或向
左、向右)兩種可能.
c.只告訴波速不指明波的傳播方向，應考慮沿兩個方向傳播的
可能，即沿 x 軸正方向或沿 x 軸負方向傳播.
d.只給出兩時刻的波形，則有多次重復出現的可能.
(3)波形的隱含性形成多解.
在波動問題中，往往只給出完整波形的一部分或幾個特殊點，
而其余信息均處于隱含狀態.這樣，波形就有多種情況，形成波動
問題的多解性.
2.解決波的多解問題的思路.
一般采用從特殊到一般的思維方法，即找出一個周期內滿足
條件的關系 Δt 或 Δx，若此關系為時間，則 t＝nT＋Δt(n＝0，1，
2，…)；若此關系為距離，則 x＝nλ＋Δx(n＝0，1，2，…).
【典題 3】一列簡諧橫波沿 x 軸的正向傳播，振幅為 2 cm，
周期為 T，已知在 t＝0 時刻波上相距 30 cm 的兩質點 a、b 的位
移都是 1 cm，但運動方向相反，其中質點 a 沿 y 軸負向運動，如
圖所示，則該波波長___________(填“一定”“可能”或“不可
大”“最小”或“在最大和最小之間”).
解析：根據質點的振動方程 x＝Asin ωt，設質點的起振方向向
上，則對于 b 點，有
1＝2sin ωt1，
a 點振動比 b 點早，對于 a 點，有 1＝2sin ωt2，
則波長通項為 λ＝
90
3n＋1
cm(n＝0，1，2，3，…)，
當 n＝3 時，λ＝9 cm.則該波波長可能為 9 cm.
質點 a 到達平衡位置處，速度最大.
答案：可能 最大
或 v＝ ＝λf 求波速.
方法技巧 波的多解問題的一般解題步驟
(1)根據初、末兩時刻的波形確定傳播距離與波長的關系通式.
(2)根據題設條件判斷是唯一解還是多解.
(3)根據波速公式 v＝
Δx
Δt
λ
T
熱點 3 波的干涉與衍射、多普勒效應
[熱點歸納]
1.波的干涉現象中加強點、減弱點的兩種判斷方法.
(1)公式法.
某質點的振動是加強還是減弱，取決于該點到兩相干波源的
距離之差Δr.
①當兩波源振動步調一致時：
a.若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，則振動加強.
②當兩波源振動步調相反時：
b.若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，則振動減弱.
(2)現象法.
在某時刻波的干涉的波形上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交
點，一定是加強點，而波峰與波谷的交點一定是減弱點，各加強
點或減弱點各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連線，形成
加強線和減弱線，兩種線互相間隔，加強點與減弱點之間各質點
的振幅介于加強點與減弱點的振幅之間.
2.發生明顯衍射的條件.
(1)若障礙物的尺寸與波長差不多或比波長小，則發生明顯衍
射.
(2)波的衍射是不需要條件的，沒達到上述條件的衍射只是不
明顯.
3.多普勒效應.
(1)產生條件：波源與觀察者之間有相對運動.
(2)現象：兩者相互靠近時，感覺波的頻率升高.兩者相互遠離
時，感覺波的頻率降低.
考向 1 對波的干涉的理解
【典題 4】(2022 年廣東深圳二模)如圖甲是兩列水波相遇
后形成的穩定干涉圖樣，形成該圖樣需要滿足的條件是兩個波
源的______(填“頻率”或“振幅”)一定相同，圖乙表示振幅均
為 A 的兩列相干波疊加，實線表示波峰，虛線表示波谷，OM 連
線的中點為振動________(填“加強”或“減弱”)點，此時 O 處
質點相對平衡位置的位移大小為__________.
解析：兩列水波相遇后形成的穩定干涉圖樣時，兩個波源的
頻率一定相同.因 O 點和 M 點都是振動加強點，則 OM 連線的中
點為振動加強點，此時 O 處質點處于波谷與波谷相遇點，則相對
平衡位置的位移大小為 2A.
答案：頻率 加強 2A
思路導引
兩列頻率相同的同種性質的波相遇，峰峰相遇，
振動加強為新的波峰，谷谷相遇，振動加強為新的波谷，圖中 OM
連線上任一點均加強，振幅相同，但位移不同，各點位移均為單
獨一列波中對應質點位移的 2 倍.
考向 2 對波的衍射條件的理解
【典題 5】(2023 年江蘇淮安調研)如圖所
示，P 為橋墩，A 為靠近橋墩浮在水面的葉片，
波源 S 連續振動，形成水波，此時葉片 A 靜止
不動.為使水波能帶動葉片 A 振動，下列方法中
可用的是(
)
A.增大波源振幅
C.減小波源距橋墩的距離
B.降低波源頻率
D.增大波源頻率
解析：葉片 A 靜止不動，是由于橋墩尺寸太大，沒有發生明
顯衍射現象，為了使水波能帶動葉片 A 振動，必須增大波長，根
源頻率，波長增大，更容易產生衍射現象.
答案：B
考向 3 對多普勒效應的理解
【典題 6】(多選)在下列現象中，可以用多普勒效應解釋的有
(
)
A.雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲
B.超聲波被血管中的血流反射后，探測器接收到的超聲波頻
率發生變化
C.觀察者聽到遠去的列車發出的汽笛聲，音調會變低
D.同一聲源發出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同
E.天文學上觀察到雙星(相距較近、均繞它們連線上某點做圓
周運動的兩顆恒星)光譜隨時間的周期性變化
解析：先閃電后聽到雷聲是因為聲音的傳播速度比光的傳播
速度慢， A 錯誤.超聲波與血液中的血小板等細胞發生反射時，
血小板的運動會使得反射聲波的頻率發生變化， B 正確;列車和
人的位置相對變化了，所以聽得的聲音頻率發生了變化， C 正
確;波動傳播速度不一樣是由于波的頻率不一樣導致的， D 錯誤;
雙星在周期性運動時，會使到地球的距離發生周期性變化，故接
收到的光頻率會發生變化， E 正確.
答案：BCE

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