十、機械波
1、機械波
(1)機械波：機械振動在介質中的傳播，形成機械波。
(2) 機械波的產生條件：
①波源：引起介質振動的質點或物體
②介質：傳播機械振動的物質
(3)機械波形成的原因：是介質內部各質點間存在著相互作用的彈力，各質點依次被帶動。
(4)機械波的特點和實質
①機械波的傳播特點
a．前面的質點領先，後面的質點緊跟；
b．介質中各質點只在各自平衡位置附近做機械振動，並不沿波的方向發生遷移；
c．波中各質點振動的頻率都相同；
d．振動是波動的形成原因，波動是振動的傳播；
e．在均勻介質中波是勻速傳播的。
②機械波的實質
a．傳播振動的一種形式；
b．傳遞能量的一種方式。
(5)機械波的基本型別：橫波和縱波
①橫波：質點的振動方向跟波的傳播方向垂直的波，叫做橫波。
表現形式：其中凸起部分的最高點叫波峰，凹下部分的最低點叫波谷。橫波表現為凹凸相間的波形。
例項：沿繩傳播的波、迎風飄揚的紅旗等為橫波。
②縱波：質點的振動方向跟波的傳播方向在同一直線上的波，叫做縱波。
表現形式其中質點分布較稀的部分叫疏部，質點分布較密的部分叫密部。縱波表現為疏密相間的波形。
例項：沿彈簧傳播的波、聲波等為縱波。
2、波的圖象
(1)波的圖象的建立
①橫座標軸和縱座標軸的含意義
橫座標x表示在波的傳播方向上各個質點的平衡位置；縱座標y表示某一時刻各個質點偏離平衡位置的位移。
從形式上區分振**象和波**象，就看橫座標。
②圖象的建立：在xoy座標平面上，畫出各個質點的平衡位置x與各個質點偏離平衡位置的位移y的各個點(x，y)，並把這些點連成曲線，就得到某一時刻的波的圖象。
(2)波的圖象的特點
①橫波的圖象特點
橫波的圖象的形狀和波在傳播過程中介質中各質點某時刻的分布形狀相似。波形中的波峰也就是圖象中的位移正向最大值，波谷即為圖象中位移負向最大值。波形中通過平衡位置的質點在圖象中也恰處於平衡位置。
在橫波的情況下，振動質點在某一時刻所在的位置連成的一條曲線，就是波的圖象，能直觀地表示出波形。波的圖象有時也稱波形圖或波形曲線。
②縱波的圖象特點
在縱波中，如果規定位移的方向與波的傳播方向一致時取正值，位移的方向與波的傳播方向相反時取負值，同樣可以作出縱波的圖象。
縱波的圖象與縱波的「形狀」並無相同之處。
(3)波的圖象的物理意義
波的圖象表示在波的傳播過程中各個質點在同一時刻偏離各自平衡位置的位移，或表示某一時刻各個質點偏離平衡位置的情況。
(4)振**象與波**象的比較
(5)簡諧波
①簡諧波
波源做簡諧運動時，介質中的各個質點隨著做簡諧運動，所形成的波就是簡諧波。
②簡諧波的特點
簡諧波的圖象──波形曲線是正弦(或余弦曲線)。
簡諧波是一種最簡單、最基本的波。
3、質點的振動方向、波的傳播方向與波形之間的關係
根據「前面的質點領先，後面的質點緊跟」這一原則，結合波的傳播方向與波形，可判斷各質點在某時刻的振動方向。
如右圖所示，a、b兩點相比較，a點是前面的質點，b點是後面的質點。圖示時刻a點的正向位移比b點的正向位移大，可知b點向上振動。找出a點前面的質點，同理可知a點也向上振動。
總結：①波峰、波谷點瞬時靜止，波峰點下一時刻向下振動，波谷點下一時刻向上振動；
②在波峰與波谷間質點的振動方向一致，在波峰(或波谷)的兩側質點的振動方向相反。
③某一時刻的波形、波的傳播方向與質點的振動方向稱之為波的三要素，三者之間相互制約。
④簡捷判斷法則：「逆向上下坡」、「同側法則」、「班主任來了」、「三角形法則」等。
三角形法則簡介：
如圖所示，假設波沿x軸正方向傳播，根據波的特點可知：mn曲線上各質點振動方向向上（m、n除外），用帶箭頭的ca表示，nq曲線上各質點振動方向向下，用帶箭頭的bc表示，a→b表示波的傳播方向。易見，有向線段ab、bc、ca剛好構成乙個帶箭頭，且首尾相連的封閉三角形。
例題：一列波沿水平方向傳播，某時刻的波形如圖所示，則圖中a、b、c、d四點在此時刻具有相同運動方向的是( )
a．a和c
b．b和c
c．a和d
d．b和d答案：b、c)
4、波的圖象的變化情況
(1)振動描點作圖法
依據在波的傳播過程中質點上下振動而不隨波遷移的特點，在正弦(或余弦)波中找出波峰(或波谷)及鄰近的平衡位置，根據質點的振動方向，讓它們同時振動到所求時刻，然後根據波的連續性和週期性，即可畫出所求的波形圖線。
(2)波形平移法
將某一時刻的波的圖象沿波的傳播方向移動一段距離δx＝v·δt，就得到t＋δt時刻的波形圖象。
將波形沿著波的傳播方向的反方向移動一段距離δx＝v·δt，就可以得到t－δt時刻的波形圖。
若δt＞t，根據波的週期性，只需平移δx＝v(δt－nt)即可。波形平移後，根據波的連續性和週期性，將缺少的部分補上或將多餘的部分去掉。
5、波長、波速、頻率
(1)波長：在波動中，對平衡位置的位移總是相等的兩個相鄰質點間的距離，叫做波長。
波長的物理實質是相距乙個（或整數個）波長的兩個質點的振動位移在任何時刻都相等，而且振動速度的大小和方向也相同，它們的振動步調一致。波長反映了波的空間週期性。
⑵頻率：在波動中，各個質點的振動週期(或頻率)是相同的，它們都等於波源的振動週期(或頻率)，這個週期(或頻率)也叫做波的週期(或頻率)。
波的頻率僅由波源決定，與介質無關。波的週期和頻率反映了波的時間週期性。
⑷波速①波速：振動在介質中傳播的速度，叫做波速。
②公式 vv＝λf
③決定波速的因素
①波速由介質本身的性質決定，同一列波在不同的介質中傳播時波速可以不同，波長可以不同，但波從一種介質進入另種介質時頻率不變。
②波速還與波的型別有關
⑷關於波長、頻率和波速之間關係的應用
總結：在解決波的圖象問題時，一定要抓住「雙向性」和「週期性」。
例題：一列波由一種介質進入另一種介質中繼續傳播，則( )
a．傳播方向一定改變b．其頻率不變
c．如波速增大，頻率也會增大d．如波長變小，頻率也會變小
解析：正確答案是b。
因為頻率是由波源決定的，與介質及波速無關，因v＝λf，f不變，λ會隨v成正比例變化，波由一種介質垂直於介面進入另一種介質，波速的大小會變，但方向卻不變。
例題：如圖所示，實線是一列簡諧波在某一時刻的波形曲線，經0.5 s後，其波形如圖中虛線所示，設該波的週期t大於0.5 s。
a．如果波是向左傳播的，波速是多大？波的週期是多大？
b．如果波是向右傳播的，波速是多大？波的週期又是多大？
解析：a．如果波是向左傳播的，從圖可以看出，虛線所示的波形相當於實線所示的波形向左移動了個波長，又因為λ＝24 cm，所以δx＝λ＝6 cm＝0.06 m。
由此可求出波速為：v＝＝0.12m/s
波的週期為：t＝＝2.00s
b．如果波是向右傳播的，從圖可以看出：虛線所示的波形相當於實線所示的波形向右移動了個波長，所以δx＝λ＝0.18 m。由此可求出波速為：v＝＝0.36m/s
波的週期為：t＝＝0.67s
例題：如圖所示，一列機械波沿直線ab向右傳播ab＝2 m，a、b兩點的振動情況如圖，下列說法正確的是( )
a．波速可能是m/sb．波長可能是m
c．波速可能大於m/sd．波長可能大於m
解析：考慮t＝0時刻、質點a在波谷，質點b在平衡位置且向y軸正方向運動，又波由a傳向b，則可描繪出a、b之間最簡的波形圖為：
又由圖可知
λ滿足：λ＋nλ＝2 (n＝0,1,2……)
由此可得
λ＝m由此可知波長不可能大於m，(由振**象知t＝4s，對應的波速也不可能大於m/s)，當n＝0時，λ＝m；當n＝10時，λ＝m。
由v＝得，對應的波速v＝m/s。
答案：a、b
總結：在解決波的圖象問題時，一定要抓住「雙向性」和「週期性」。本題若未明確波沿直線ab向右傳播，也需討論波向左傳播的情況，在考慮兩點之間波的形狀時，一定要注意傳播方向與質點振動方向之間的關係。
6波的衍射
⑴波的衍射波可以繞過障礙物繼續傳播，這種現象叫做波的衍射。
⑵發生明顯衍射的條件
①產生明顯衍射的條件：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小時，才能觀察到明顯的衍射現象。
②說明a、衍射現象總是存在的，只有明顯與不明顯的差異。障礙物或孔的尺寸大小，並不是決定衍射能否發生的條件，僅是使衍射現象明顯表現的條件。波長較大的波容易產生顯著的衍射現象；
b、波傳到小孔(或障礙物時)，小孔或障礙物彷彿是乙個新的波源，由它發出與原來同頻率的波(稱為子波)在孔或障礙物後傳播，於是就出現了偏離直線傳播方向的衍射現象；
c、當孔的尺寸遠小於波長時儘管衍射十分突出，但由於能量的減弱，衍射現象不容易觀察到。
⑶衍射是波特有的現象
一切波都能發生衍射，衍射是波特有的現象。
7、波的干涉
⑴波的疊加原理
①波的疊加原理
幾列波相遇時能夠保持各自的運動狀態，繼續傳播，在它們重疊的區域裡，介質的質點同時參與這幾列波引起的振動，質點的位移等於這幾列波單獨傳播時引起的位移的向量和。
②說明a、兩列波相遇後，保持各自原來的狀態，互不干擾。
b、在兩列波重疊的區域裡，任何乙個質點同時參與兩個振動，其振動位移等於這兩列波分別引起的位移的向量和。
c、兩列振動方向相同的波疊加，振動加強；兩列振動方向相反的波疊加，振動減弱。
⑵波的干涉的特點
兩列波在同一介質中傳播，形成穩定的疊加區域。
在振動加強區里，振幅amax＝a1＋a2。在振動減弱區里，振幅amin＝|a1－a2|。其餘各質點振動的振幅介於amax與amin之間。
高考物理知識大全七 動量
七 動量 1 衝量 1 定義 力f和力的作用時間t的乘積ft叫做力的衝量，通常用i表示。衝量表示力對時間的累積效果，衝量是過程量。2 大小 物體在恒力作用下，衝量的大小是力和作用時間的乘積，即 i ft 計算衝量時，要明確是哪個力在哪一段時間內的衝量。3 方向 衝量是向量，它的方向是由力的方向決定的...
十年高考物理大全分類解析專題01直線運動
2004 2013十年高考物理大全分類解析專題01 直線運動 一 2013年高考題精選 1，2013全國新課標理綜1第19題 如圖，直線a和曲線b分別是在平直公路上形式的汽車a和b的位置一時間 x t 圖線，由圖可知 a.在時刻t1，a車追上b車 b.在時刻t2，a b兩車運動方向相反 c.在t1到...
十年高考物理大全分類解析專題19動量與能量
2004 2013十年高考物理大全分類解析專題19 動量與能量 一 2013年高考題 1.2013全國新課標理綜1第35題 2 9分 在粗糙的水平桌面上有兩個靜止的木塊a和b，兩者相距為d。現給a一初速度，使a與b發生彈性正碰，碰撞時間極短 當兩木塊都停止運動後，相距仍然為d.已知兩木塊與桌面之間的...