机械波(Wave)章节相信是很多AS阶段的考生比较迷糊的一章,因为它不仅概念模糊抽象,公式还特别多特别杂,考试时候往往会纠结,所以今天咱们就由浅入深,从生活中的例子来聊聊这些wave们。
关于波的考点大致上讲就这么几类:质点分析,波长/波速/周期等的公式运算(波的叠加)以及横纵波分析,这次我们可以解决两个问题。
目前我们AS考试阶段涉及到机械波(Mechanical Waves)最多,最常见的机械波是构成介质的质点的机械运动(引起位移、密度、压强等物理量的变化)在空间的传播过程。
产生这些波的前提是介质的相邻质点间存在弹性力或准弹性力的相互作用,正是借助于这种相互作用力才使某一点的振动传递给邻近质点,故这些波亦称弹性波。
停,以上这些都不是“人话”,它太学术了看不懂。我们物理学最好的一点是,它是基于客观事实的学科,所以我们在学习某一个版块的时候,完全可以通过脑补来辅助理解这些所谓的“学术定义”。
其实说白了,波就是大量质点参与的集体活动,大家可以脑补多米诺骨牌,一张牌并不能完成整个任务,需要一大堆牌才能达到效果,而对一张牌的作用力会一直往下传递,直至最后——所谓“牵一发而动全身”。
大家小时候应该都往水里扔过石头吧,当向水池里扔一块石头时,水面被扰乱,以石头入水处为中心有波纹向外扩展,这个过程在没有风的平静湖面尤为明显。
然而这里特别要注意,水并没有朝着水波传播的方向流,而是上下浮动。
我们再举另外一个例子,如果这次你丢的不是一个石头,而是一个软木塞,这个软木塞不会沉下去,它也不会“随波逐流”地顺着水波漂到更远或者漂回到你脚下,它将上下跳动,并不会从原来位置移走。
下面我们来分析一下这到底是怎么肥四:
我们把某一时刻的水波运动简化成如下图所示形式,x轴为水平位移,y轴为竖直位移。
刚刚我们讲到波其实是许多质点参与的集体运动(,那么我们可以通过质点的形式,研究某一时刻的波的运动状态。
▪ A点和F点处于波峰(crest),此时二者处于静止stationary状态,但是有向下运动的趋势downward trend;
▪ C点位于波谷(trough),此时同样处于静止状态,有向上运动的趋势upward trend;
▪ 非波峰和波谷的质点,看它后面(速度的反方向)第一个碰到的是波峰还是波谷,如果是波峰,则该质点向上振动;如果是波谷,则该质点向下运动
B点此时向上运动upward,D和E向下运动downward
这部分内容不用死记硬背,可以脑补看球赛时候的人浪,后一个人总要重复前一个人的动作。
基于这个理论,我们来看一道题:
这题选.......我不说了,太简单了叭
关于波的另外一个考点就是横纵波分析,单选题必“背”知识点——是的没错,背!
请记住横纵波的这些精美“小例子”:
横波(transverse wave):振动方向与运动方向垂直(perpendicular)
水波、光波、电磁波都是横波
纵波(longitudinal wave):振动方向与运动发现平行(parallel)
声波、地震波中的P-波
这里来个小科普,地震中的波是怎样的呢?
▪ 纵波是推进波:地壳中传播速度为5.5~7千米/秒,最先到达震中,又称P波,它使地面发生上下振动,破坏性较弱。
▪ 横波是剪切波:在地壳中的传播速度为3.2~4.0千米/秒,第二个到达震中,又称S波,它使地面发生前后、左右抖动,破坏性较强。
真题奉上:
把精美“小例子”背下来的你,是不是一下子就“瞪”出答案了鸭~(D)
最后做个小预告,下期我们来讲讲关于波的计算题,重头戏哦~
下期再见啦~
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