高中物理波的知识点?机械波可分为横波(4)与纵波,前者质点振动方向与波传播方向垂直,有明显的波峰和波谷;后者质点振动方向与波传播方向平行,可见密部和疏部。描述机械波的三个核心物理量包括:波长λ:横波中,相邻波峰间的距离为一个波长;纵波中,相邻密部间的距离同理。一个周期内,波长反映了振动的传播距离。那么,高中物理波的知识点?一起来了解一下吧。
“机械振动和机械波是高中物理教学中的难点,有哪些知识点需要学生学习呢?下面我给大家带来高中物理课本中机械振动和机械波知识点,希望对你有帮助。
1.简谐运动
1定义:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比,并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动,叫做简谐运动.
2简谐运动的特征:回复力F=-kx,加速度a=-kx/m,方向与位移方向相反,总指向平衡位置.
简谐运动是一种变加速运动,在平衡位置时,速度最大,加速度为零;在最大位移处,速度为零,加速度最大.
3描述简谐运动的物理量
①位移x:由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段,是向量,其最大值等于振幅.
②振幅A:振动物体离开平衡位置的最大距离,是标量,表示振动的强弱.
③周期T和频率f:表示振动快慢的物理量,二者互为倒数关系,即T=1/f.
4简谐运动的影象
①意义:表示振动物 *** 移随时间变化的规律,注意振动影象不是质点的运动轨迹.
②特点:简谐运动的影象是正弦或余弦曲线.
③应用:可直观地读取振幅A、周期T以及各时刻的位移x,判定回复力、加速度方向,判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况.
2.弹簧振子:周期和频率只取决于弹簧的劲度系数和振子的质量,与其放置的环境和放置的方式无任何关系.如某一弹簧振子做简谐运动时的周期为T,不管把它放在地球上、月球上还是卫星中;是水平放置、倾斜放置还是竖直放置;振幅是大还是小,它的周期就都是T.
3.单摆:摆线的质量不计且不可伸长,摆球的直径比摆线的长度小得多,摆球可视为质点.单摆是一种理想化模型.
1单摆的振动可看作简谐运动的条件是:最大摆角α<5°.
2单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向并且指向平衡位置的分力.
3作简谐运动的单摆的周期公式为:
①在振幅很小的条件下,单摆的振动周期跟振幅无关.
②单摆的振动周期跟摆球的质量无关,只与摆长L和当地的重力加速度g有关.
③摆长L是指悬点到摆球重心间的距离,在某些变形单摆中,摆长L应理解为等效摆长,重力加速度应理解为等效重力加速度一般情况下,等效重力加速度g'等于摆球静止在平衡位置时摆线的张力与摆球质量的比值.
4.受迫振动
1受迫振动:振动系统在周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动.
2受迫振动的特点:受迫振动稳定时,系统振动的频率等于驱动力的频率,跟系统的固有频率无关.
3共振:当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时,振动物体的振幅最大,这种现象叫做共振.
共振的条件:驱动力的频率等于振动系统的固有频率. .
5.机械波:机械振动在介质中的传播形成机械波.
1机械波产生的条件:①波源;②介质
2机械波的分类
①横波:质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波.横波有凸部波峰和凹部波谷.
②纵波:质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波.纵波有密部和疏部.
[注意]气体、液体、固体都能传播纵波,但气体、液体不能传播横波.
3机械波的特点
①机械波传播的是振动形式和能量.质点只在各自的平衡位置附近振动,并不随波迁移.
②介质中各质点的振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同.
③离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动.
6.波长、波速和频率及其关系
1波长:两个相邻的且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叫波长.振动在一个周期里在介质中传播的距离等于一个波长.
2波速:波的传播速率.机械波的传播速率由介质决定,与波源无关.
3频率:波的频率始终等于波源的振动频率,与介质无关.
4三者关系:v=λf
7. 波动影象:表示波的传播方向上,介质中的各个质点在同一时刻相对平衡位置的位移.当波源作简谐运动时,它在介质中形成简谐波,其波动影象为正弦或余弦曲线.
由波的影象可获取的资讯
①从影象可以直接读出振幅注意单位
②从影象可以直接读出波长注意单位.
③可求任一点在该时刻相对平衡位置的位移包括大小和方向
④在波速方向已知或已知波源方位时可确定各质点在该时刻的振动方向.
⑤可以确定各质点振动的加速度方向加速度总是指向平衡位置
8.波动问题多解性
波的传播过程中时间上的周期性、空间上的周期性以及传播方向上的双向性是导致“波动问题多解性”的主要原因.若题目假设一定的条件,可使无限系列解转化为有限或惟一解
9.波的衍射
波在传播过程中偏离直线传播,绕过障碍物的现象.衍射现象总是存在的,只有明显与不明显的差异.波发生明显衍射现象的条件是:障碍物或小孔的尺寸比波的波长小或能够与波长差不多.
10.波的叠加
几列波相遇时,每列波能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰,只是在重叠的区域里,任一质点的总位移等于各列波分别引起的位移的向量和.两列波相遇前、相遇过程中、相遇后,各自的运动状态不发生任何变化,这是波的独立性原理.
11.波的干涉:
频率相同的两列波叠加,某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱,并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔的现象,叫波的干涉.产生干涉现象的条件:两列波的频率相同,振动情况稳定.
[注意]①干涉时,振动加强区域或振动减弱区域的空间位置是不变的,加强区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之和,减弱区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之差.
②两列波在空间相遇发生干涉,两列波的波峰相遇点为加强点,波峰和波谷的相遇点是减弱的点,加强的点只是振幅大了,并非任一时刻的位移都大;减弱的点只是振幅小了,也并非任一时刻的位移都最小. 如图若S1、S2为振动方向同步的相干波源,当PS1-PS2=nλ时,振动加强;当PS1-PS2=2n+1λ/2时,振动减弱。
机械波的产生和描述
机械波源于介质中振动的传递。定义上,机械波是由介质中的振动在其中传播而形成。产生条件包括振动源和传播介质。振动源的振动带动介质中的质点做受迫振动,形成波的传播。
波的分类有横波与纵波。横波中质点振动方向垂直于波的传播方向,波峰与波谷是其显著特征。纵波中质点振动方向与波的传播方向一致,密部与疏部交替出现。
波长是横波中两个相邻波峰或波谷的距离,或纵波中两个相邻密部或疏部的距离。周期与频率代表介质中质点的振动周期和频率,它们与波源的振动周期和频率相同,与介质无关。
波速由介质决定,与波源无关。波速计算公式为波长除以周期或频率乘以波长。
波的图象
波的图象描绘了介质中质点在某一时刻相对于平衡位置的位移。通过横纵坐标表示质点位置与位移,连接形成曲线。图象显示了振幅、波长、质点位移及振动方向。
波的图象可以获取振幅、波长、质点位移等信息。通过比较不同时间的图象,可判断波的传播方向和各质点的振动方向。
波的图象分析包括周期和频率的计算,以及波形的平移和旋转。
波的多解性
波的时间周期性意味着波形每经过一个周期重复出现,而空间周期性则表明波的相位沿传播方向周期性变化。波的多解性源于波的传播特性,包括波形的复现和空间相位的周期性。
答案:AD
解析:当1第一次到达最高点时,4开始运动,则可以知道图像是以13个质点为一个周期的。所以根据周期可知,当1第二次到达最高点时,7正好在负方向最大位移点,此时速度为0,所以A正确。第10个质点速度向下,第十三个质点速度为0,所以BC错。1第二次到达最高点时,波恰好传到第16个质点,18还未振动,所以18质点位移为0,所以D正确。
答毕。
简谐振动在空间传递时形成的波动称为简谐波,其波函数表现为正弦或余弦函数形式。简谐波的波函数决定了波动的特性,其波形呈现出周期性的变化。
各点的振动频率v是相同的,这个频率称为波的频率,其倒数T则是波的周期。在波的传播方向上,振动状态完全相同的相邻两点间的距离称为波长,用λ表示,波长的倒数称为波数。单位时间内波所传播的距离u称为波速。波速、频率和波长三者之间的关系为u=vλ。波速不仅受到波的种类的影响,还与介质的性质相关。
简谐波的振幅和相位通常会随着空间位置r的变化而变化。空间中等相位的点被连成的曲面称为波面,而波所到达的前沿各点则被连成等相面,称为波前或波阵面。根据波面的形状,波动可以分为平面波、球面波和柱面波等类型。平面波的波面为平面,球面波的波面为球面,而柱面波的波面为圆柱面。
实际上传递的振动并不一定是简谐振动,而可能是较为复杂的周期运动,这类波动被称为非简谐波。任何非简谐波都可以被看作是由许多不同频率的简谐波叠加而成的,这种叠加方式使得非简谐波的波形呈现出更为复杂的形态。
设每一相等的小段长度为L,波速为V,当第一个质点振动到波峰时,波刚好传到第四个质点,即传播3L的时间t=T/4=3L/v,当第一个质点第二次波峰时,总时间为5T/4
传播到第7个点的时间为T/2,故第7个质点振动时间为5T/4-T/2=3T/4,又因为波源起振方向向上,所以,第7个点该时刻应该位于波谷,速度为零,A对;
传播到第10个点的时间为3T/4,故第10个质点振动时间为5T/4-3T/4=T/2,又因为波源起振方向向上,所以,第10个点该时刻应该位于平衡位置并向下振动,B错;
传播到第13个点的时间为T,故第13个质点振动时间为5T/4-T/=T/4,又因为波源起振方向向上,所以,第13个点该时刻应该位于波峰,速度向下,C对;
传播到第18个点的时间为5T/4,故第18个质点振动时间为5T/4-5T/4=0,说明该时刻刚传向第18个点,刚准备起振,位移为零,速度为零,D对
以上就是高中物理波的知识点的全部内容,波长是横波中两个相邻波峰或波谷的距离,或纵波中两个相邻密部或疏部的距离。周期与频率代表介质中质点的振动周期和频率,它们与波源的振动周期和频率相同,与介质无关。波速由介质决定,与波源无关。波速计算公式为波长除以周期或频率乘以波长。内容来源于互联网,信息真伪需自行辨别。如有侵权请联系删除。