2014高考物理一輪複習知識點:機械波

　　機械振動在介質中的傳播稱為機械波(mechanical wave)。機械波與電磁波既有相似之處又有不同之處，機械波由機械振動產生，電磁波由電磁振蕩產生;機械波的傳播需要特定的介質，在不同介質中的傳播速度也不同，在真空中根本不能傳播，而電磁波(例如光波)可以在真空中傳播;機械波可以是橫波和縱波，但電磁波只能是橫波;機械波與電磁波的許多物理性質，如：折射、反射等是一致的，描述它們的物理量也是相同的。常見的機械波有：水波、聲波、地震波。

　　機械振動產生機械波，機械波的傳遞一定要有介質,有機械振動但不一定有機械波產生。

　　形成條件

　　波源

　　波源也稱振源，指能夠維持振動的傳播，不間斷的輸入能量，並能發出波的物體或物體所在的初始位置。波源即是機械波形成的必要條件，也是電磁波形成的必要條件。

　　波源可以認為是第一個開始振動的質點，波源開始振動後，介質中的其他質點就以波源的頻率做受迫振動，波源的頻率等于波的頻率。

　　介質

　　廣義的介質可以是包含一種物質的另一種物質。在機械波中，介質特指機械波藉以傳播的物質。僅有波源而沒有介質時，機械波不會產生，例如，真空中的鬧鐘無法發出聲音。機械波在介質中的傳播速率是由介質本身的固有性質決定的。在不同介質中，波速是不同的。

　　下表給出了0℃時，聲波在不同介質的傳播速度，數據取自《普通高中課程標準實驗教科書-物理(選修3-4)》(2005年)[1]。單位v/m·s^-1

　　傳播方式與特點

　　質點的運動

　　機械波在傳播過程中，每一個質點都只做上下(左右)的簡諧振動，即，質點本身並不隨著機械波的傳播而前進，也就是說，機械波的一質點運動是沿一水平直線進行的。例如：人的聲帶不會隨著聲波的傳播而離開口腔。簡諧振動做等幅震動,理想狀態下可看作做能量守恆的運動.阻尼振動為能量逐漸損失的運動.

　　為了說明機械波在傳播時質點運動的特點，現已繩波(右下圖)為例進行介紹，其他形式的機械波同理[1]。

　　繩波是一種簡單的橫波，在日常生活中，我們拿起一根繩子的一端進行一次抖動，就可以看見一個波形在繩子上傳播，如果連續不斷地進行周期性上下抖動，就形成了繩波[1]。

　　把繩分成許多小部分，每一小部分都看成一個質點，相鄰兩個質點間，有彈力的相互作用。第一個質點在外力作用下振動後，就會帶動第二個質點振動，只是質點二的振動比前者落後。這樣，前一個質點的振動帶動後一個質點的振動，依次帶動下去，振動也就發生區域向遠處的傳播，從而形成了繩波。如果在繩子上任取一點繫上紅布條，我們還可以發現，紅布條只是在上下振動，並沒有隨波前進[1]。

　　由此，我們可以發現，介質中的每個質點，在波傳播時，都只做簡諧振動(可以是上下，也可以是左右)，機械波可以看成是一種運動形式的傳播，質點本身不會沿著波的傳播方向移動。

　　對質點運動方向的判定有很多方法，比如對比前一個質點的運動;還可以用"上坡下，下坡上"進行判定，即沿著波的傳播方向，向上遠離平衡位置的質點向下運動，向下遠離平衡位置的質點向上運動。

　　機械波傳播的本質

　　在機械波傳播的過程中，介質裡本來相對靜止的質點，隨著機械波的傳播而發生振動，這表明這些質點獲得了能量，這個能量是從波源通過前面的質點依次傳來的。所以，機械波傳播的實質是能量的傳播，這種能量可以很小，也可以很大，海洋的潮汐能甚至可以用來發電，這是維持機械波(水波)傳播的能量轉化成了電能。

　　機械波

　　機械振動在介質中的傳播稱為機械波。機械波與電磁波既有相似之處又有不同之處，機械波由機械振動產生，電磁波由電磁振蕩產生;機械波的傳播需要特定的介質，在不同介質中的傳播速度也不同，在真空中根本不能傳播，而電磁波，例如光波，可以在真空中傳播;機械波可以是橫波和縱波，但電磁波只能是橫波;機械波與電磁波的許多物理性質，如：折射、反射等是一致的，描述它們的物理量也是相同的。常見的機械波有：水波、聲波、地震波。

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