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(共48张PPT)
第2节
机械波
定义 ①__________在介质中的传播形成机械波
产生条件 (1)②____________；(2)③____________
形成原因 介质中的质点受波源或邻近质点的驱动做④________振动
分
类 横波 振动方向与传播方向⑤________的波，如绳波
纵波 振动方向与传播方向⑥_______________的波，如声波
一、机械波
机械振动
有波源
有介质
受迫
垂直
在同一直线上
波长λ 在波动中，振动相位总是________的两个相邻质点间
的距离
频率 f 与________的振动频率相等
波速 v 波在介质中的传播速度
波速与波长和频率的关系：v＝________
二、机械波的描述
相同
波源
λf
三、波的图像
1. 坐标轴的意义：横坐标表示在波的传播方向上各质点的
____________，纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移.
2.图像的物理意义：某一时刻介质中各质点相对___________
的位移.
平衡位置
平衡位置
四、波的特性
1.波的叠加.
观察两列波的叠加过程可知：几列波相遇时，每列波都能够
保持各自的状态继续传播而不_________，只是在重叠的区域里，
质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单
独传播时引起的_________________.
互相干扰
位移的矢量和
类型 波的干涉 波的衍射
条件 两列波的频率必须______；两
个波源的相位差必须保持不变 明显条件：障碍物或孔的
______比波长小或相差不多
现象 形成加强区和减弱区相互隔开
的稳定的___________ 波能够________障碍物或孔
继续向前传播
相同
尺寸
干涉图样
绕过
2.波的干涉和衍射.
3.多普勒效应.
(1)定义：由于波源和观察者之间有__________，使观察者接
收到的波的频率发生变化的现象.
(2)产生条件：波源和观察者之间有__________.
(3)规律：当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率
_______；当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率降低.
相对运动
相对运动
升高
【基础自测】
1.判断下列题目的正误.
(1)通过波的图像可以找出任一质点在任意时刻的位移.(
)
(2)机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相
同.(
)
(3)波速表示介质中质点振动的快慢.(
)
(4)两列波在介质中叠加，一定会产生干涉现象.(
)
)
(5)一切波都能发生衍射现象.(
答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√
2.(多选)机械波在给定的介质中传播时，下列说法正确的是
(
)
A.振幅越大，则波传播的速度越快
B.振幅越大，则波传播的速度越慢
C.波速与振幅无关
D.在一个周期内，波传播的距离等于一个波长
无关，A、B 错误，C 正确；质点振动一个周期，波传播的距离等
于一个波长，D 正确.
答案：CD
3.(2024 年广东卷)一列简谐横波沿 x 轴正方向传播.波速为
1 m/s，t＝0 时的波形如图所示.t＝1 s 时，x＝1.5 m 处的质点相对
平衡位置的位移为(
)
A.0
B.0.1 m
C.－0.1 m
D.0.2 m
答案：B
4.(2023 年上海闵行二模)如图为某种消声管原理示意图，
噪声声波到达 A 点时，分为两路传播，在 B 处汇合，如半径
)
合适，两路声波会互相抵消，实现消声.则(
A.该消声管利用的是声波的衍射原理
B.两路声波的频率不相等
C.两路声波传播速度不相等
D.若消声成功，B 处为振动减弱点
解析：根据干涉特点，可知两相干波源的距离差为半波长的
奇数倍时，此点为振动减弱点点，便可以消除噪声，所以消声器
利用了波的干涉原理，两路声波的频率和波速相等，若消声成功，
B 处为振动减弱点.
答案：D
热点 1 机械波与波的图像
[热点归纳]
1.波的周期性.
(1)质点振动 nT(n＝0，1，2，3，…)时，波形不变.
(2)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为 nλ(n＝
1，2，3，…)时，它们的振动步调总相同.当两质点平衡位置间的
项目 内容 图像
“上下
坡”法 沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动
“同侧”法 波形上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧
“微平
移”法 将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向
2.波的传播方向与质点振动方向的互判方法：
【典题 1】(2023 年湖北卷)一列简谐横波沿 x 轴正向传播，波
长为 100 cm，振幅为 8 cm.介质中有 a 和 b 两个质点，其平衡位置
分别位于 x＝－
40
3
cm 和 x＝120 cm 处.某时刻 b 质点的位移为 y＝
4 cm，且向 y 轴正方向运动.从该时刻开始计时，则 a 质点的振动
图像为(
)
A
B
C
D
点此时的位移为 y＝8sin φa＝4 cm，且向下振动，即此时的波形图
如图所示.
答案：A
项目 振动图像 波的图像
研究对象 一个振动质点 沿波传播方向的所有质点
研究内容 某一质点的位移随时间
的变化规律 某时刻所有质点的空间分
布规律
热点 2 振动图像和波的图像
考向 1 振动图像和波的图像的综合应用
[热点归纳]
项目 振动图像 波的图像
图像
物理意义 表示同一质点在各时刻
的位移 表示某时刻各质点的位移
(续表)
项目 振动图像 波的图像
图像信息 (1)质点振动周期
(2)质点振幅
(3)某一质点在各时刻的位移
(4)各时刻速度、加速度的方向 (1)波长、振幅
(2)任意一质点在该时刻的位移
(3)任意一质点在该时刻加速度的方向
(4)传播方向、振动方向的互判
(续表)
项目 振动图像 波的图像
图像变化 随时间推移，图像延续，但已有形状不变 随时间推移，图像沿传播方向平移
一个完整曲
线占横坐标
的距离 表示一个周期 表示一个波长
(续表)
【典题2】(多选，2024 年重庆卷)一列沿 x 轴传播的简谐波，
在某时刻的波形图如图甲所示，一平衡位置与坐标原点距离为3 m
的质点从该时刻开始的振动图像如图乙所示，若该波的波长大于
3 m.则(
)
甲
乙
答案：BD
考向 2 波的多解问题
[热点归纳]
1.造成波的问题多解的主要因素：
(1)周期性.
①时间周期性：时间间隔Δt 与周期 T 的关系不明确.
②空间周期性：波传播距离Δx 与波长λ的关系不明确.
(2)双向性.
①传播方向双向性：波的传播方向不确定.
②振动方向双向性：质点振动方向不确定.如：
a.质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能.
b.质点由平衡位置开始振动，则起振方向有向上、向下(或向
左、向右)两种可能.
c.只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向传播的
可能，即沿 x 轴正方向或沿 x 轴负方向传播.
d.只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能.
(3)波形的隐含性形成多解.
在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分或几个特殊点，
而其余信息均处于隐含状态.这样，波形就有多种情况，形成波动
问题的多解性.
2.解决波的多解问题的思路.
一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足
条件的关系 Δt 或 Δx，若此关系为时间，则 t＝nT＋Δt(n＝0，1，
2，…)；若此关系为距离，则 x＝nλ＋Δx(n＝0，1，2，…).
【典题 3】一列简谐横波沿 x 轴的正向传播，振幅为 2 cm，
周期为 T，已知在 t＝0 时刻波上相距 30 cm 的两质点 a、b 的位
移都是 1 cm，但运动方向相反，其中质点 a 沿 y 轴负向运动，如
图所示，则该波波长___________(填“一定”“可能”或“不可
大”“最小”或“在最大和最小之间”).
解析：根据质点的振动方程 x＝Asin ωt，设质点的起振方向向
上，则对于 b 点，有
1＝2sin ωt1，
a 点振动比 b 点早，对于 a 点，有 1＝2sin ωt2，
则波长通项为 λ＝
90
3n＋1
cm(n＝0，1，2，3，…)，
当 n＝3 时，λ＝9 cm.则该波波长可能为 9 cm.
质点 a 到达平衡位置处，速度最大.
答案：可能 最大
或 v＝ ＝λf 求波速.
方法技巧 波的多解问题的一般解题步骤
(1)根据初、末两时刻的波形确定传播距离与波长的关系通式.
(2)根据题设条件判断是唯一解还是多解.
(3)根据波速公式 v＝
Δx
Δt
λ
T
热点 3 波的干涉与衍射、多普勒效应
[热点归纳]
1.波的干涉现象中加强点、减弱点的两种判断方法.
(1)公式法.
某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的
距离之差Δr.
①当两波源振动步调一致时：
a.若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，则振动加强.
②当两波源振动步调相反时：
b.若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，则振动减弱.
(2)现象法.
在某时刻波的干涉的波形上，波峰与波峰(或波谷与波谷)的交
点，一定是加强点，而波峰与波谷的交点一定是减弱点，各加强
点或减弱点各自连接而成以两波源为中心向外辐射的连线，形成
加强线和减弱线，两种线互相间隔，加强点与减弱点之间各质点
的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间.
2.发生明显衍射的条件.
(1)若障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小，则发生明显衍
射.
(2)波的衍射是不需要条件的，没达到上述条件的衍射只是不
明显.
3.多普勒效应.
(1)产生条件：波源与观察者之间有相对运动.
(2)现象：两者相互靠近时，感觉波的频率升高.两者相互远离
时，感觉波的频率降低.
考向 1 对波的干涉的理解
【典题 4】(2022 年广东深圳二模)如图甲是两列水波相遇
后形成的稳定干涉图样，形成该图样需要满足的条件是两个波
源的______(填“频率”或“振幅”)一定相同，图乙表示振幅均
为 A 的两列相干波叠加，实线表示波峰，虚线表示波谷，OM 连
线的中点为振动________(填“加强”或“减弱”)点，此时 O 处
质点相对平衡位置的位移大小为__________.
解析：两列水波相遇后形成的稳定干涉图样时，两个波源的
频率一定相同.因 O 点和 M 点都是振动加强点，则 OM 连线的中
点为振动加强点，此时 O 处质点处于波谷与波谷相遇点，则相对
平衡位置的位移大小为 2A.
答案：频率 加强 2A
思路导引
两列频率相同的同种性质的波相遇，峰峰相遇，
振动加强为新的波峰，谷谷相遇，振动加强为新的波谷，图中 OM
连线上任一点均加强，振幅相同，但位移不同，各点位移均为单
独一列波中对应质点位移的 2 倍.
考向 2 对波的衍射条件的理解
【典题 5】(2023 年江苏淮安调研)如图所
示，P 为桥墩，A 为靠近桥墩浮在水面的叶片，
波源 S 连续振动，形成水波，此时叶片 A 静止
不动.为使水波能带动叶片 A 振动，下列方法中
可用的是(
)
A.增大波源振幅
C.减小波源距桥墩的距离
B.降低波源频率
D.增大波源频率
解析：叶片 A 静止不动，是由于桥墩尺寸太大，没有发生明
显衍射现象，为了使水波能带动叶片 A 振动，必须增大波长，根
源频率，波长增大，更容易产生衍射现象.
答案：B
考向 3 对多普勒效应的理解
【典题 6】(多选)在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有
(
)
A.雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声
B.超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频
率发生变化
C.观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低
D.同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同
E.天文学上观察到双星(相距较近、均绕它们连线上某点做圆
周运动的两颗恒星)光谱随时间的周期性变化
解析：先闪电后听到雷声是因为声音的传播速度比光的传播
速度慢， A 错误.超声波与血液中的血小板等细胞发生反射时，
血小板的运动会使得反射声波的频率发生变化， B 正确;列车和
人的位置相对变化了，所以听得的声音频率发生了变化， C 正
确;波动传播速度不一样是由于波的频率不一样导致的， D 错误;
双星在周期性运动时，会使到地球的距离发生周期性变化，故接
收到的光频率会发生变化， E 正确.
答案：BCE

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