| 考点 | 辽宁常见考法 | 热度 | 标签 |
|---|---|---|---|
| 机械波形成、横波纵波 | 质点不迁移;传播振动形式能量信息 | ★★★ | 必考重点 |
| v=λf、λ、T关系 | 波速由介质决定;计算与多解 | ★★★★★ | 模型难点 |
| 波的图像y-x | 与振动图像x-t区别;质点振动方向 | ★★★★★ | 模型难点 |
| 波传播的多解问题 | 周期性通解Δt=nT+Δt₀;传播方向不定 | ★★★★ | 模型难点 |
| 反射折射衍射 | 明显衍射条件;"闻其声不见人" | ★★★ | 必考重点 |
| 波的干涉 | 相干条件;加强减弱点判断 | ★★★★ | 模型难点 |
| 多普勒效应 | 接收频率变化判断;测速、彩超 | ★★★ | 必考重点 |
抖绳一端,凸凹向前传播但绳段并不前移;落叶落在水面随波只上下起伏不漂走。波到底传走了什么?
→ 传播形式能量
"闻其声不见其人",声音能绕过墙壁、门缝传播,光却沿直线传播被墙挡住。
→ 衍射(声波波长较长)
赛车朝你驶来时鸣笛音调变高,驶离后音调变低,声源音调其实没变。
→ 多普勒效应
两个同步振动的振子在水槽激起两列波,水面出现稳定的强弱相间条纹。
→ 波的干涉
| 类型 | 质点振动方向与波传播方向 | 特征 | 例子 |
|---|---|---|---|
| 横波 | 相互垂直 | 有波峰、波谷 | 绳波、水面波 |
| 纵波 | 在同一直线上 | 有密部、疏部 | 声波、弹簧疏密波 |
| 物理量 | 含义 | 决定因素 |
|---|---|---|
| 波长λ | 沿波传播方向,两个相邻的、振动相位总相同(振动状态完全相同)的质点间距离;横波中相邻波峰(波谷)间距 | 一个完整波形长度 |
| 周期T/频率f | 波中各质点振动的周期/频率(=波源振动周期/频率) | 由波源决定,与介质无关 |
| 波速v | 振动形式在介质中传播的速度 | 由介质本身性质决定(同介质一般同速),与f无关 |
| 对比 | 波的图像 y-x | 振动图像 y-t |
|---|---|---|
| 横坐标 | 各质点平衡位置x | 时间t |
| 研究对象 | 某一时刻连续多个质点 | 单个质点不同时刻 |
| 相邻峰值间距 | 一个波长λ | 一个周期T |
| 图像随时间 | 波形沿传播方向平移 | 图像延伸(已画部分不变) |
上下坡法:沿波的传播方向看,处于"上坡"段的质点向下振动,处于"下坡"段的质点向上振动("上坡下、下坡上")。也可用微平移法:把波形沿传播方向稍平移,某点新位置即其下一时刻位置,从而判断运动方向。
波在Δt时间内传播距离Δx=vΔt。由于波形具有空间周期性(每隔λ重复)和时间周期性(每隔T重复),常出现多解:
解题务必写出通解(含n)并结合题给限制(如Δt<T、距离<λ)确定取值。
| 某点到两波源路程差Δs=|s₁−s₂| | 振动情况(两波源同相) |
|---|---|
| Δs = nλ(n=0,1,2…)波长整数倍 | 振动加强(振幅A=A₁+A₂) |
| Δs = (2n+1)λ/2 半波长奇数倍 | 振动减弱(振幅A=|A₁−A₂|,等幅时完全抵消A=0) |
波传播时介质中的质点随波一起向前移动。
介质质点只在各自平衡位置附近振动,不随波迁移;向前传播的是振动形式、能量和信息(水面落叶不漂走、绳段不前移)。
波从空气进入水中频率变大、波速不变。
波跨介质时频率f由波源决定保持不变,波速v由介质决定(声波在水中更快),波长λ=v/f随v改变。不要与"电磁波折射"中频率不变的结论混淆——机械波同样f不变。
振动加强点的位移始终最大且不变。
加强指振幅最大(A₁+A₂),加强点仍在做简谐振动,位移随时间在±(A₁+A₂)间变化,某时刻位移也可为零;减弱点也仍振动(等幅相消时才静止)。
只有障碍物比波长小时波才能衍射。
一切波在任何情况下都能衍射,只是明显与否:障碍物尺寸与波长相近或更小时衍射现象明显;尺寸远大于波长时衍射不明显(近似直线传播),并非完全不能衍射。
声源远离时音调变低,是因为声源振动频率变小了。
波源振动频率没有变,是观察者与波源相对远离时,接收到的频率降低(多普勒效应)。变化的是接收频率,不是发射频率。
波的图像和振动图像都是正弦曲线,没有区别。
两者横坐标物理意义不同:y-x图是同一时刻各质点的"照片",y-t图是同一质点不同时刻的"录像";前者相邻峰距是λ,后者是T。读图必须先看横轴是x还是t。
振动在介质中传播成波(质点不迁移)→描述:λ、f(波源定)、v(介质定),v=λf;y-x波动图→波的现象:反射折射、衍射(绕障)、干涉(相干叠加)、多普勒(相对运动频率变)
波动图像题常要求"由t时刻波形画t+Δt时刻波形(平移法)+判断质点方向/路程",并结合周期性出多解;干涉可与光的双缝干涉(第4章)类比;多普勒可联系电磁波红移、雷达测速。辽宁选择题常以波形图+周期多解作为区分度题目,答题先定波传播方向、再列周期性通解。
| 说法 | 判断 | 说明 |
|---|---|---|
| 介质质点随波迁移 | ✗ | 质点在平衡位置附近振动 |
| 波速由频率决定 | ✗ | 机械波波速由介质决定 |
| 波进入另一介质频率改变 | ✗ | f不变,v、λ改变 |
| 加强点位移恒为最大值 | ✗ | 加强指振幅大,位移仍周期变化 |
| 两列波相遇一定产生稳定干涉 | ✗ | 需频率相同等相干条件 |
| 多普勒效应中波源频率改变 | ✗ | 改变的是接收频率 |
发波水槽(浅水槽+投影装置)、单振子(点波源)、双振子、直条振子(产生平面波)、带狭缝挡板。用频闪光源或投影把水波投到屏幕上观察。
转换放大法(水波不可见,用投影/频闪显示);控制变量法(改变缝宽、频率研究衍射);归纳法(归纳干涉加强减弱规律)。
(多选)关于机械波,下列说法正确的是( )
答案:AB
一列简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻波形如图(正弦曲线,波长λ=4m),此刻波上P点位于平衡位置且处于"上坡"段。已知波速v=8m/s。求:(1)波的周期T和频率f;(2)该时刻P点振动方向(向上还是向下);(3)经过Δt=0.25s,波传播的距离。
答案:(1)T=0.5s,f=2Hz;(2)向下;(3)Δx=2m
一列简谐横波沿x轴传播,t=0时刻波形为正弦曲线(λ=4m、A=0.1m),t=0时刻x=0处质点在平衡位置且向上振动;已知波速v=4m/s。若t=0到t₁时刻波形沿传播方向平移了7m,求t₁的可能值(设0<Δt<2T,且沿x正方向传播)。
答案:t₁=1.75s(7m=1λ+3m,Δt=T+3T/4=1.75s)
(1)两个同相的相干波源S₁、S₂相距较远,空间一点P到S₁、S₂的距离分别为s₁=8.5m、s₂=6.0m,波速v=10m/s、频率f=2Hz。判断P点振动加强还是减弱。(2)警车静止鸣笛频率f=1000Hz,当警车快速驶向静止的观察者时,观察者听到的音调如何变化?
答案:(1)振动减弱;(2)音调变高(接收频率大于1000Hz)