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机械波复习


机械波复习

一、机械波和机械波的产生

1.形成: 机械振动在介质中的传播形成机械波 2.机械波形成条件: 1、机械振动 (振源) 2. 介质 3.分类:

横波:振动方向和传播方向垂直. 波峰、波谷 纵波:振动方向和传播方向在同一直线上. 密部、疏部 4.机械波的特点: a.传播的是振动形式和能量,介质没有随波迁移

. b. 各质点的振动周期、频率都与波源的振动周期、 频率相同. c.前一质点带动后一质点,各质点起振方向相同.

振动图象与波的图象的比较
振 动 图 象
X O

t

波 的 图 象

Y O

X

1.两个图象的纵坐标都表示质点偏离平衡位置的位移 2.振动图象的横坐标表示时间,O点为质点的平衡位 置 波的图象的横坐标表示在波的传播方向上各质点 的平衡位置 3.两种图象的形状都是正弦曲线 4.振动图象表示一个质点在不同时刻的位移
波的图象表示多个质点在某一时刻的位移,对横波而言则表 示多个质点在某一时刻的空间位置分布

二、波长、 波速和频率的关系
(1)波长: 在波动中,相位总是相等的两个相邻质 点间的距离. (2)频率f : 波的频率就是波源的振动频率(也是 介质中各质点的振动频率) (3)波速v : 机械振动在介质中的传播速度 (4)三者关系: s ? X

v?

t

?

T

??f

注意:波的频率由波源决定,与介质无关;波 速是由介质决定的;波速与质点振动的速度不同。

例1. 下图是一列横波某时刻的图像. 从图像可得出 哪些结论?

1. 从图像可得出波沿x 轴负方向传播. 2. 波长2.4m. 3. 各质点的平衡位置(x 坐标值). 4. 各质点振动的振幅10cm. 5. 各质点在图示时刻的位移(y 坐标值). 6. 各质点在图示时刻的运动方向. 7. 根据各质点该时刻的位移,还可以间接 得出各质点 在图示时 刻的加速度方向. 8. 定性比较各质点在图示时刻的速度大小、加速度大小

关于波下列说法正确的是: B A.质点振动方向总是垂直于波传播的方向 B.波在传播的过程中,沿波的传播方向上 的介质质点依次做受迫振动 C.物体做机械振动,一定产生机械波 D.如果波源停止振动,在介质中传播的振 动也立即停止。

练习1:关于机械波,下列说法正确的是(D) A.有机械振动必有机械波. B.介质中各质点随波的传播而迁移. C.波源水平方向振动形成水平方向的波是 纵波. D.介质中前一质点的振动带动相邻的后一 质点的振动,后一质点的振动落后于前一 质点.

练习2.关于波的频率、波速、波长,下列说 法中正确的是( A ) A.波从一种介质进入另一种介质时,频率 不发生变化. B.波的频率越大,各质点振动越快,振动 形式传播也越快. C.在一个周期内介质的质点所走过的路程 等于波长 D.波长等于在波的传播方向上对平衡位置的 位移始终相同的两质点间距离

例1、一列简谐横波在x轴上传播,在某 时刻的波形如图所示,已知此时质点F AB ) 的运动方向向下,则(

A.此波朝x轴负方向传播 B.质点D此时向下运动 C.质点B比质点C先回到平衡位置 D.质点E的振幅为零

5.波的图像的应用 (1)波的传播方向和介质中质点的振动方 向的关系.
y
C B

x
A

a.由v判断质点的振动方向
b.由质点的振动方向判断v的方向

(2)知道波的图象及传播方向,画波上各 点的振动图象。

振动图像与波动图像结合的综合

例1.一列简谐横波在x轴上传播,t=0时刻的 波形图如甲图所示,x=2cm的质点P的振动 图像如图乙所示,由此可以判断( AB ) A.该波的传播方向是沿x轴的负方向.
B.该波在2s时间内传播的距离是2cm. C.在t=1.5s时P点的速度最大 D.在0到1.5s时间内质点P通过的路程是12cm

t/s





远距离质点振动情况的判断

例2.如图所示,一列向右传播的简谐横波,波速 大小为0.6m/s,P质点的横坐标x=0.96m,从图 中状态开始计时,求: (1)经过多长时间,P质点第一次到达波谷? (2)经过多长时间,P质点第二次到达波峰? T=0.4s

t传=1.2s
(1)1.3s

(2)1.9s

波的多解问题

例:如图所示,一列横波在x轴线上传播 着.在t1=0和t2=0. 5s时的波形曲线如图 所示 (波长为8m) 。设周期小于(t2 t1).则波速是多大?

变式1:一简谐波在某时刻的波动图象如图(a) 所示,经0.1s(小于一个周期)后变成图 (b), (1) 、求该波的波长? (2) 、求该波的波速? (3) 、求该波的频率?
y / cm y / cm

2
O

2

3

6

9

12 x / m

O

3

6

9

12 x / m

?2
(a)

?2
(b)

例3.一列简谐波在x轴上传播,图中的实线波形与 虚线波形对应的时刻分别是t1=0s,t2=0.05 s.(周期T大于0.05s)?求 (1)若波沿+x方向传播,波速多大?? (2)若波沿-x方向传播,波速多大???
波的多解是由于 波传播的的双向 性和时空的周期 性引起的

四、波的衍射 (另)
(一)波的衍射
定义:波能绕过障碍物继续向前传播的现象叫 波的衍射. 注意: (1)一切波都能发生衍射现象,反之能发生衍射 现象的就一定是波. (2)波绕过障碍物后,波速、波长以及频率都不 变,只有波的振幅发生改变 . (3)声波易发生衍射现象,光波不易发生衍射现 象。

(二)发生明显衍射现象的条件
? 障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长差 不多. ? 注意:一切波都能发生衍射现象而且衍射 现象一直存在,只是明显不明显的问题, 我们说障碍物或孔的尺寸大小不是决定衍 射是否能发生的条件,而是只是发生明显 衍射现象的条件.

五、波的叠加与干涉
(一)波的叠加 两列波在空间相遇或分离时,都能保持原 来各自的状态,即频率、振幅、波长、波 速及振动方向不变,继续向前传播而不互 相干扰 . 在两列波的重叠区域里,任何一 个质点都要同时参与两个振动,其振动位 移等于这两列波分别引起的位移的矢量和. 注意:波的叠加与两个小球相撞后的情形不 同。

(二)波的干涉
? 振动情况完全相同的两列波叠加,使 某些区域的振动始终加强,某些区域 的振动始终减弱,并且振动加强的区 域和振动减弱的区域互相间隔,这种 现象叫波的干涉,形成的图样叫干涉 图样.

(1)振动加强点的质点所处的位置并不是我们 同学所主观认为出现在这个位置的一定是一 个波峰,或者一定是一个波谷.振动加强点的 意思是两列波在这点引起的位移的方向是同 向的,如当一列波在这引起一个波峰的话, 另一列波肯定在此引起一波峰.所以此振动点 就会出现很高的波峰,或很低的波谷,但是 不会一直保持是波谷或波峰. (2)增强区或减弱区位置是确定的,即增强区 的点始终增强;减弱区的点始终减弱. (3)干涉也是波特有的现象.

(三)干涉的条件
干涉的产生条件:
两列波频率相同、振动情况相同.

六、多普勒效应
? 1. 现象: 声源的频率不变,观察者接收 到的频率发生变化。 波源与观察者之间有相对运动。 ? 2.产生原因:
? 3.变化规律: 二者接近时,观察者接收到的频率增大 二者远离时,观察者接收到的频率减小。

七、次声波和超声波*
频率范围:次声波:f次<20Hz, 超声波:f超>20000Hz。

一列简谐波在t=0时刻的波形图如图所示的 (1)所示,图(2)表示该波传播的介质 中某质点在后一段时间内的振动图象,则 BD
A.若波沿x轴正方向传播 (2)图应为a点的振动图象 B.若波沿x轴正方向传播, (2)图应为b点的振动图象 C.若波沿x轴负方向传播, (2)图应为c点的振动图象 D.若波沿x轴负方向传播, (2)图应为d点的振动图象

波源做简谐运动形成的简谐波

, 特点:
各质点的振幅、周期相同,与
波源的振幅、周期相同.


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