2机械波的描述

1、.1上节回顾 机械振动在介质中由近及远的传播形成了机械波，机械振动在介质中由近及远的传播形成了机械波，简称波。简称波。 机械波的产生条件：机械波的产生条件：波源；波源；介质。（两者缺一介质。（两者缺一不可！）不可！） 机械波传播的只是一种运动形式和能量。介质中质机械波传播的只是一种运动形式和能量。介质中质点本身并不随波传播而迁移。点本身并不随波传播而迁移。 按质点振动方向与波的传播方向的关系，机械波分按质点振动方向与波的传播方向的关系，机械波分为横波和纵波。为横波和纵波。 横波：各个质点的振动方向与波的传播方向互相垂横波：各个质点的振动方向与波的传播方向互相垂直。例如：绳子波，水波；直。例如：

2、绳子波，水波； 纵波：各个质点的振动方向与波的传播方向在一直纵波：各个质点的振动方向与波的传播方向在一直线上。例如：声波。线上。例如：声波。.2第四章第四章 周期运动周期运动E 机械波的描述机械波的描述.3波的图像 y/(m)（某一时刻各质点偏离平衡位置的位移）（某一时刻各质点偏离平衡位置的位移） x/(m)（平衡位置）（平衡位置）注意：波的图像表示的是机械波在某一时刻各质点注意：波的图像表示的是机械波在某一时刻各质点所在的位置。（即各质点偏离平衡位置的位移）所在的位置。（即各质点偏离平衡位置的位移）波峰波峰波谷波谷sss-s-s-s.4波的描述 波长；波长； 波速；波速； 周期；周期； 频率

3、。频率。.5波的描述波长 在一列波中，偏离平衡位置的位移和速度总在一列波中，偏离平衡位置的位移和速度总是相同的两个相邻质点间的距离，叫做波长。是相同的两个相邻质点间的距离，叫做波长。 波长用符号波长用符号表示，单位是表示，单位是m，是，是标量标量。y/mx/m小结：相邻波峰（或波谷）间的距离就是波的波长！小结：相邻波峰（或波谷）间的距离就是波的波长！.6波的描述波速 单位时间内波在介质中传播的距离，也就是单位时间内波在介质中传播的距离，也就是波在介质中传播的速度叫做波速。波在介质中传播的速度叫做波速。 波速用符号波速用符号v表示，波速的单位是表示，波速的单位是m/s。 波速的大小由传播波的介质

4、的性质决定。波速的大小由传播波的介质的性质决定。 通常情况下，波在固体中的传播速度比在液通常情况下，波在固体中的传播速度比在液体中大，在液体中的传播速度又比气体中大。体中大，在液体中的传播速度又比气体中大。声波在钢铁中的传播速度约为声波在钢铁中的传播速度约为5000m/s，在水，在水中约为中约为1500m/s，而空气中约为，而空气中约为340m/s。.7波的描述周期 波的周期是介质中波的周期是介质中任一质点完成一次全振动任一质点完成一次全振动需要的时间需要的时间。用符号。用符号T表示，单位是表示，单位是s。 波的频率是介质中波的频率是介质中任一质点在单位时间内完任一质点在单位时间内完成的全振动

5、次数成的全振动次数。用符号。用符号f表示，单位是表示，单位是Hz。y/mx/m.8波的描述频率 波的频率是介质中波的频率是介质中任一质点在单位时间内完任一质点在单位时间内完成的全振动次数成的全振动次数。用符号。用符号f表示，单位是表示，单位是Hz。 注意点：注意点：波的频率与波源的振动频率相同。波的频率与波源的振动频率相同。对一列波而言，对一列波而言，各质点的振动频率等于波源的振动频率。各质点的振动频率等于波源的振动频率。 波的频率与波源振动频率有关，与传播的介质无关！波的频率与波源振动频率有关，与传播的介质无关！同一波源发出的波在不同介质中频率保持不变。同一波源发出的波在不同介质中频率保持不

6、变。 当波由一种介质进入另一种介质时，波的频率是不当波由一种介质进入另一种介质时，波的频率是不变的。变的。 .9波长、频率、周期和波速的关系 波长、波速和周期的关系：波长、波速和周期的关系： 波长、波速和频率的关系：波长、波速和频率的关系：Tvfv小结：波从一介质向另一介质传播时，不发生变化的小结：波从一介质向另一介质传播时，不发生变化的物理量是振幅、周期、频率；变化的物理量是波速和物理量是振幅、周期、频率；变化的物理量是波速和波长！波长！.10一、波的图象一、波的图象用横坐标用横坐标x x表示在波传播方向上介质各质点表示在波传播方向上介质各质点的平衡位置，纵坐标的平衡位置，纵坐标y y表示某

7、一时刻各个质表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，并规定在横波中位点偏离平衡位置的位移，并规定在横波中位移方向向上时为正值，位移方向向下为负值，移方向向上时为正值，位移方向向下为负值，把各个质点在某一时刻所在位置连成曲线，把各个质点在某一时刻所在位置连成曲线，就得到该时刻的就得到该时刻的波的图象。波的图象。波的图象的波的图象的物理意义物理意义：表示了一列波在某时：表示了一列波在某时刻沿波的传播方向上，介质中各个质点离开刻沿波的传播方向上，介质中各个质点离开各自平衡位置的位移情况。各自平衡位置的位移情况。.11二、描述波的特征的物理量二、描述波的特征的物理量1、波长：在波动中，对于平衡位置的位

8、移总是、波长：在波动中，对于平衡位置的位移总是相同的两个相邻质点间的距离。相同的两个相邻质点间的距离。在横波中，两相邻波峰（或两相邻波谷）之间在横波中，两相邻波峰（或两相邻波谷）之间的距离等于波长。的距离等于波长。在纵波中，两个相邻密部（或两个相邻疏部）在纵波中，两个相邻密部（或两个相邻疏部）之间的距离等于波长。之间的距离等于波长。.122、周期（、周期（T）、频率（）、频率（f）：）：（1）波源的周期（或频率）叫做波的周期（或）波源的周期（或频率）叫做波的周期（或频率）频率）（2）在波动中，各个质点的振动周期（或频率）在波动中，各个质点的振动周期（或频率）是相同的，都等于波的周期（或频率）是

9、相同的，都等于波的周期（或频率）3、波速：、波速：（1）单位时间内波的振动形式传播的距离叫波）单位时间内波的振动形式传播的距离叫波速。公式为：速。公式为：v=/T（2）波速的大小由介质的性质所决定，同一列）波速的大小由介质的性质所决定，同一列波在不同的介质中波速是不相同的。波在不同的介质中波速是不相同的。.134 4、波长、频率和波速的关系、波长、频率和波速的关系：（1）周期）周期T和频率和频率f互为倒数，即互为倒数，即（2）波速）波速v等于波长和周期的比值，也等于波等于波长和周期的比值，也等于波长和频率的乘积，即长和频率的乘积，即1TfvfT.14波速由介质决定，与波的频率、质点的振幅无关。

10、波速由介质决定，与波的频率、质点的振幅无关。波的频率只取决于波源，与波速、波长无关。波在传波的频率只取决于波源，与波速、波长无关。波在传播过程中、从一种介质进入另一种介质时频率不变。播过程中、从一种介质进入另一种介质时频率不变。波长则决定于波长则决定于v和和T。波从一种介质进入另一种介质波。波从一种介质进入另一种介质波速发生变化，周期不变，波长发生变化；波在同一介速发生变化，周期不变，波长发生变化；波在同一介质中传播，当周期发生变化，波长也发生变化。质中传播，当周期发生变化，波长也发生变化。1波速由什么决定？波速由什么决定？2频率由什么决定？频率由什么决定？3波长由什么决定？波长由什么决定？思

11、考题：思考题：.15例例1关于简谐波说法中正确的是（关于简谐波说法中正确的是（ ）A两个振动情况完全相同的质点之间的距离两个振动情况完全相同的质点之间的距离 是一个波长是一个波长B任意两个波峰或波谷之间的距离叫波长任意两个波峰或波谷之间的距离叫波长 C波动在一周期内向前传播的距离等于波长波动在一周期内向前传播的距离等于波长D在一个周期内质点所走过的路程等于一个在一个周期内质点所走过的路程等于一个 波长波长C.16例例2关于波速说法错误的有（关于波速说法错误的有（ ） A波速由介质和波源共同决定波速由介质和波源共同决定 B提高振源频率，波的传播速度将增大提高振源频率，波的传播速度将增大 C同时在

12、空气中传播两列声波，波长较大的同时在空气中传播两列声波，波长较大的 声波传播较快声波传播较快 D频率大的声波在空气中传播的波长越短频率大的声波在空气中传播的波长越短 E 波速反映了介质中质点振动的快慢波速反映了介质中质点振动的快慢 F 波速反映了振动在介质中传播的快慢波速反映了振动在介质中传播的快慢ABCE.17例例3关于关于v=f和和v=/T说法正确的是（说法正确的是（ ）A它们适用于一切波（包括电磁波、光波）它们适用于一切波（包括电磁波、光波）B同一列波在传播过程中，从一种介质进入另同一列波在传播过程中，从一种介质进入另 一种介质时保持不变的只有一种介质时保持不变的只有fC由由v=f可以看

13、出，波速与频率成正比可以看出，波速与频率成正比D由两式得出同类波在同一种介质中传播时，由两式得出同类波在同一种介质中传播时， 波长和频率成反比，与周期成正比波长和频率成反比，与周期成正比 AB.18例例7一列简谐横波沿一列简谐横波沿x轴传播，轴传播，t=0时刻的波形如时刻的波形如图实线所示，经过图实线所示，经过t=0.05s后的波形如图虚线所后的波形如图虚线所示。已知示。已知t小于一个周期，则（小于一个周期，则（ ）A这列波的波长是这列波的波长是4mB这列波的振幅是这列波的振幅是0.4mC这列波的波速一定是这列波的波速一定是20m/sD这列波的频率可能是这列波的频率可能是15Hz波可能向右传，

14、也可能向左传，又因为波可能向右传，也可能向左传，又因为t小于一小于一个周期，所个周期，所0.05s=1/4T或或0.05s=3/4T解析：解析：由图可知波长由图可知波长=4m，振幅等于，振幅等于0.2m所以频率所以频率f =5Hz或或15Hz，由，由v=f可知可知 v =20m/s或或60m/sAD.19例例8 8如图所示的实线是某时刻的波形图象，虚如图所示的实线是某时刻的波形图象，虚线是经过线是经过0.2s0.2s时的波形图象。时的波形图象。假设波向左传播，求它传播的可能距离。假设波向左传播，求它传播的可能距离。若这列波向右传播，求它的最大周期。若这列波向右传播，求它的最大周期。假定波速是假

15、定波速是35m/s，求波的传播方向。，求波的传播方向。.20解析解析：由图可知，波长：由图可知，波长=4m)3210()34()43(，nmnnS )3210()41(2 . 0，nTnst 若波向左传播，传播的可能距离是若波向左传播，传播的可能距离是若波向右传播，传播的可能时间是若波向右传播，传播的可能时间是当当n=0时，时，T最大，最大，Tmax=0.8s若波传播速度是若波传播速度是v=35m/s，则波在，则波在0.2s内传播的距离内传播的距离 43172 . 035 mvtS当波向左传播具有这种可能，所以波向左传播。当波向左传播具有这种可能，所以波向左传播。.21课堂例题1 关于波的频率

16、，下列说法中正确的是（关于波的频率，下列说法中正确的是（ ）A.波的频率由波源决定，与介质无关；波的频率由波源决定，与介质无关；B.波的频率与波速没有必然关系；波的频率与波速没有必然关系；C.波由一种介质传到另一种介质时，频率会变波由一种介质传到另一种介质时，频率会变大；大； D.以上说法均不正确。以上说法均不正确。AB分析：波的频率与波源振动频率有关，与传播的介质分析：波的频率与波源振动频率有关，与传播的介质无关！当波由一种介质进入另一种介质时，波的频率无关！当波由一种介质进入另一种介质时，波的频率是不变的。是不变的。 .22课堂例题2 设空气中某列声波的周期是设空气中某列声波的周期是1ms

17、，求：，求：（1）它的频率是多少？）它的频率是多少？（2）它的波长是多少？）它的波长是多少？（3）如果这个声波在水中传播，它的波长是变长还是）如果这个声波在水中传播，它的波长是变长还是变短？（设空气的声波是变短？（设空气的声波是340m/s，水中的声速是，水中的声速是1500m/s） kHzHzsTf11000101113mssmTvairair34. 0001. 0/340mssmTvwaterwater5 . 1001. 0/1500如果这个声波在水中传播，它的波长变长如果这个声波在水中传播，它的波长变长. .23课堂例题3 已知一列波在某时刻的波形如图所示，波的传播方已知一列波在某时刻的

18、波形如图所示，波的传播方向水平向左，求：向水平向左，求：（1）波的波长；）波的波长；（2）波的振幅；）波的振幅；（3）如果该波的波速）如果该波的波速v=20m/s，那么介质质点的振动，那么介质质点的振动频率是多少？频率是多少？（4）质点）质点A在在0.25s通过的路程？通过的路程？ m4mA0 . 1HzTf51ssvT2 . 0204mATtAnlA544.24课堂例题4 在波的传播方向上有相距在波的传播方向上有相距2m的的A、B两个质点，两个质点，当当A处于波峰位置时，处于波峰位置时，B也刚好处于波峰位置，也刚好处于波峰位置，则这列波的波长可能值为（则这列波的波长可能值为（ ）A. 1m； B. 2m；C. 2.5m； D. 4m。ABABABABmk21.3 , 2 , 1 , 0，k.25思考：波的图像与振动图像的比较.26课堂小结1 波的图像表示的是机械波在某一时刻各质点所在波的