高中物理机械波ppt课件

1、二二. . 形成机械波的条件：形成机械波的条件：波源波源弹性介质弹性介质介质中各质点间存在相互作用的弹力；介质中各质点间存在相互作用的弹力；后一质点受到前一质点的带动后一质点受到前一质点的带动,总是要重总是要重复前方质点的运动。复前方质点的运动。后一质点总比前一质点滞后。后一质点总比前一质点滞后。机械波的形成：机械波的形成：由此可推知各质点由此可推知各质点的速度方向的速度方向v机械波：机械振动在介质中的传播机械波：机械振动在介质中的传播能否比较各能否比较各质点此时的质点此时的速度大小？速度大小？ 问：质点本身有没有随波迁移？问：质点本身有没有随波迁移？ 传出去的是什么？传出去的是什么？ 质点做

2、什么运动？质点做什么运动？ 没有！没有！机械振动机械振动机械振动的运动形式机械振动的运动形式能量和信息能量和信息问：在机械波的传播中，存在着哪两种运动？问：在机械波的传播中，存在着哪两种运动？ 波的传播：波的传播：匀速直线运动匀速直线运动质点的振动：质点的振动：机械振动（周期性非匀变速运动）机械振动（周期性非匀变速运动）问：由波的形成可推知机械波波速取决于什么？问：由波的形成可推知机械波波速取决于什么？ 机械波波速机械波波速仅取决于介质仅取决于介质一个周期内波推进一个周期内波推进的距离是一个波长的距离是一个波长波峰波峰波谷波谷密部密部疏部疏部演示弹簧波演示弹簧波四、机械波和机械振动的关系四、机

3、械波和机械振动的关系单个质点单个质点的周期性运动的周期性运动所有质点所有质点共同的周期性运动共同的周期性运动质点受到指向平衡质点受到指向平衡位置的回复力作用位置的回复力作用介质中质点受到相邻介质中质点受到相邻质点的带动质点的带动 1.1.振动是波动的起因振动是波动的起因, ,波动是振动的传播波动是振动的传播2.2.有波动一定有振动有波动一定有振动, ,有振动不一定有波动有振动不一定有波动书书P 26 1 2 3 P 26 1 2 3 DEHCACDFxt tOO0sin()xAt看下一时刻所处的位置看下一时刻所处的位置横波的图象与波形相似。横波的图象与波形相似。对对横波横波:对对纵波纵波:波形

4、波形疏密相间的波形疏密相间的波形波的图象波的图象正弦（或余弦）图象正弦（或余弦）图象YXOv2 2、由图可以得出？、由图可以得出？1 1）振幅）振幅A A 波长波长YXOvA A2 2）该时刻任一质点的位移）该时刻任一质点的位移x x3 3）该时刻任一质点加速度）该时刻任一质点加速度a a的方向：的方向：4 4）该时刻任一质点速度）该时刻任一质点速度v v的方向：的方向：指向平衡位置指向平衡位置（在其上，（在其上，v v方向向上；方向向上； 在其下，在其下，v v方向向下）方向向下）看该质点的前一质点的位置，看该质点的前一质点的位置，注意：注意：波不一定沿波不一定沿x x轴正方向传播，不指定波

5、的轴正方向传播，不指定波的传播方向，波可能沿传播方向，波可能沿x x轴正方向或负方向传播。轴正方向或负方向传播。注意波的双向性注意波的双向性方法方法1 1vvvv上坡上坡下坡下坡上坡上坡上坡上坡下坡下坡vA BC D方法二：看下一时刻的波的图象方法二：看下一时刻的波的图象方法三：沿波的传播方向看，方法三：沿波的传播方向看，“上坡上坡”的点向下运动，的点向下运动， “下坡下坡”的点向上运动的点向上运动方法四：在图象上的一点画出波的传播方向方法四：在图象上的一点画出波的传播方向( (水平箭水平箭头头) )、质点的振动方向、质点的振动方向( (竖直箭头竖直箭头) ) ，这两个箭头总在，这两个箭头总在

6、曲线的同侧曲线的同侧0 xyxtxt+txv tv5）若知道传播方向，可以画出经若知道传播方向，可以画出经t t后的波形后的波形YXOv T 后的波形？后的波形？ YXO方法方法2 2、特殊质点法、特殊质点法v一般用于画经一般用于画经T/4,T/2,3T/4T/4,T/2,3T/4后的波的图象后的波的图象经经T/4T/4后后经经T/2T/2后后XtOYXO振动图象波的图象波的图象什么情况下已振质点的波形不变？什么情况下已振质点的波形不变？表示了两个质点的振动表示了两个质点的振动哪个质点振动超前？哪个质点振动超前？甲甲乙乙表示了同一列波在两个时刻表示了同一列波在两个时刻的波形，经多久甲波形变为的

7、波形，经多久甲波形变为乙波形的？乙波形的？ 甲甲乙乙乙超前甲乙超前甲1/4 T1/4 T向右传，经向右传，经(n+3/4 )T(n+3/4 )T向左传，向左传，经经(n+1/4 )T例例. .一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图试画出再经过试画出再经过T/4T/4、3T/43T/4和和5T/45T/4时的波形图时的波形图. .YXO波的传播方向波的传播方向1234例例. .一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图试画出再经过试画出再经过T/4T/4、3T/43T/4和和5T/45T/4时的波形图时的波形图. .YXO波的传播方

8、向波的传播方向试画出该时刻试画出该时刻前前T/4、3T/4和和5T/4时刻的波形图时刻的波形图1234AD BCD2fTv例例1 1、一个周期为、一个周期为0.1s0.1s的波源，在甲介质中的波源，在甲介质中形成一列波长为形成一列波长为10m10m的简谐波，该波传到乙的简谐波，该波传到乙介质中传播速度为介质中传播速度为200m/s200m/s，则下列叙述中正，则下列叙述中正确的是（确的是（ ）A A、在甲介质中波速为、在甲介质中波速为100m/s100m/sB B、在甲介质中频率为、在甲介质中频率为10Hz10HzC C、在乙介质中波长为、在乙介质中波长为20m20mD D、在乙介质中周期为、

9、在乙介质中周期为0.2s0.2sABCfTv例例2.2.如图，为某一时刻横波的图象，图中位于如图，为某一时刻横波的图象，图中位于a a、b b两处的质点经过两处的质点经过1/41/4周期后分别运动到周期后分别运动到a a 、b b 处。则由图可知（处。则由图可知（ ）A.A.波的周期波的周期 B.B.波的传播速度波的传播速度C.C.波的传播方向波的传播方向 D.D.波的波长波的波长x/m y/cm 0 1 2 3 4 5 6 7a bb aCDy/cmx/m021046-10例例3.3.一列简谐机械横波某时刻的波形图如图一列简谐机械横波某时刻的波形图如图所示，波源的平衡位置坐标为所示，波源的平

10、衡位置坐标为x x=0=0。当波源质。当波源质点处于其平衡位置上方且向下运动时，介质中点处于其平衡位置上方且向下运动时，介质中平衡位置坐标平衡位置坐标x x=2m=2m的质点所处位置及运动情况的质点所处位置及运动情况是（是（ ）A.A.在其平衡位置下方且向上运动在其平衡位置下方且向上运动B.B.在其平衡位置下方且向下运动在其平衡位置下方且向下运动C.C.在其平衡位置上方且向上运动在其平衡位置上方且向上运动D.D.在其平衡位置上方且向下运动在其平衡位置上方且向下运动A 相距为相距为/2/2的两质点振动反向！的两质点振动反向！在同一时刻，两者的位移（速度、加在同一时刻，两者的位移（速度、加速度）大

11、小相等、方向相反。速度）大小相等、方向相反。ABt/st/s甲甲乙乙例例5.5.一列简谐横波沿一列简谐横波沿x x轴正方向传播，传播速轴正方向传播，传播速度为度为10m/s10m/s。当波传到。当波传到x x=5m=5m处的质点处的质点P P时，波时，波形 如 图 所 示 。 则 以 下 判 断 正 确 的 是形 如 图 所 示 。 则 以 下 判 断 正 确 的 是（ ） A A各质点的起振方向向下各质点的起振方向向下B B再经过再经过0.4s0.4s，质点，质点P P第一次回到平衡位置第一次回到平衡位置C C再经过再经过0.7s0.7s，x x=9m=9m处的质点处的质点Q Q到达波峰处到

12、达波峰处D D质点质点Q Q到达波峰时，质点到达波峰时，质点P P恰好到达波谷恰好到达波谷处处y/mx/mP06248100.2-0.2QvA C104vT例例6.6.在某介质中形成一列简谐波，在某介质中形成一列简谐波，t t=0=0时刻的时刻的波形如图中的实线所示。若波向右传播，零时波形如图中的实线所示。若波向右传播，零时刻刚好传到刻刚好传到A A点，且再经过点，且再经过0.6s0.6s，P P点也开始起点也开始起振，求：振，求： （1 1）该列波的周期）该列波的周期T T= =？ （2 2）从）从t t=0=0时起到时起到P P点第一次达到波峰时止，点第一次达到波峰时止，O O点对平衡位置

13、的位移点对平衡位置的位移y y0 0及其所经过的路程及其所经过的路程 s s0 0各为多少？各为多少？0 x/my/cm-1172-2PA（2）y0=-0.02ms0=0.3m T 0.2ssmtxv/10svT2 . 043325 . 7m3 . 02383例例7.7.在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9 9个质个质点，相邻两质点的距离均为点，相邻两质点的距离均为L L，如图（，如图（a a）所示。一列）所示。一列横波沿该直线向右传播，横波沿该直线向右传播，t=0t=0时到达质点时到达质点1 1，质点，质点1 1开始开始向下运动，经过时间向下运动，经

14、过时间t t第一次出现如图（第一次出现如图（b b）所示的波）所示的波形，则该波的形，则该波的 ( )( )A A周期为周期为t t，波长为，波长为8L.8L.B B周期为周期为2 2t/3t/3，波长为，波长为8L.8L.C C周期为周期为2 2t/3t/3，波速为，波速为12L /t.12L /t.D D周期为周期为t t，波长为，波长为8L/t8L/t1 2 3 4 5 6 7 8 9 图图(a)1 2 3 4 5 6 7 8 9 v图图(b)B CtT211tT32TLTv8例例8 8、如图所示，波源、如图所示，波源S S从平衡位置从平衡位置y y=0=0开始振动，运开始振动，运动方向

15、竖直向上（动方向竖直向上（y y轴的正方向），振动周期轴的正方向），振动周期T T=0.01s=0.01s，产生的简谐波向左、右两个方向传播，波速均为产生的简谐波向左、右两个方向传播，波速均为v v=80m/s=80m/s，经过一段时间后，经过一段时间后，P P、Q Q两点开始振动。已两点开始振动。已知距离知距离SP=1.2mSP=1.2m、SQ=2.6mSQ=2.6m，(1)(1)画出画出S S开始振动开始振动t=0.04St=0.04S时的波形；时的波形；(2) (2) 画出在画出在Q Q刚开始振动时刻的波形；刚开始振动时刻的波形；SPQQSP401. 004. 0mvT8 . 02118

16、 . 0SP4138 . 0SQ（3 3）若以）若以Q Q点开始振动的时刻作为计时的零点，则在点开始振动的时刻作为计时的零点，则在下图的振动图像中能正确描述，下图的振动图像中能正确描述，P P、Q Q两点振动情况的两点振动情况的是（是（ ）A A、甲是、甲是Q Q点的振动图像点的振动图像B B、乙是、乙是Q Q点的振动图像点的振动图像C C、丙是、丙是P P点的振动图像点的振动图像D D、丁是、丁是P P点的振动图像点的振动图像AD波的多解问题波的多解问题经过经过 nT或传了或传了 后的波形（前段）不变后的波形（前段）不变n双向性双向性例例9.9.一列横波在一列横波在x x 上传播，上传播，t

17、 t 时刻与时刻与t t +0.4s +0.4s时刻在时刻在x x 轴上轴上0-6m0-6m区间内的波形图如图中同区间内的波形图如图中同一条图线所示，由图可知一条图线所示，由图可知 ( )( ) A. A. 该波最大波速为该波最大波速为10m/s10m/s B. B. 质点振动周期的最大值为质点振动周期的最大值为0.4s0.4s C. C. 在在t t +0.2s +0.2s时，时，x x =6m =6m的质点位移为零的质点位移为零 D. D. 若波沿若波沿x x 轴正方向传播，各质点刚开轴正方向传播，各质点刚开始振动时的方向向上始振动时的方向向上x/my/m01 2 3 4 5 6B C解：

18、解：nT =0.4s T=0.4/n (s)=4m v=/ T=10n (m/s)例例10.10.一列简谐波沿一直线传播，当直线上某一列简谐波沿一直线传播，当直线上某质点质点a a向上运动到达最大位移时，向上运动到达最大位移时，a a点右方相点右方相距距0.15m0.15m的的b b点恰经平衡位置向上运动，则这点恰经平衡位置向上运动，则这列波的波长可能是（列波的波长可能是（ ） A A0.6m B0.6m B0.3m0.3m C C0.2m D0.2m D0.12m0.12mb aAC Db a1)0.154nm（3)0.154nm（例例1111、如图所示，实线是一列简谐波在某一时、如图所示，

19、实线是一列简谐波在某一时刻的波形图线，虚线是刻的波形图线，虚线是0.2s0.2s后它的波形图，这后它的波形图，这列波可能的传播速度是多少？列波可能的传播速度是多少？=(20n+15)m/s（n=1,2,3,）2 . 0)41(ntxv向右传播：向右传播：=(20n+5)m/s向左传播：向左传播：2 . 0)43(ntxv例例4 4、如图，一根水平长绳上的如图，一根水平长绳上的a a、b b两点相距两点相距14m14m，b b点在点在a a点的右方，波长点的右方，波长 14m 14m 。当一列简谐。当一列简谐横波沿此长绳向右传播时，若横波沿此长绳向右传播时，若a a点的位移达到正点的位移达到正极

20、大时，极大时，b b点的位移为零，且向下运动，经过点的位移为零，且向下运动，经过1.0s1.0s后，后，a a点的位移第一次为零，且向下运动，点的位移第一次为零，且向下运动，而而b b点的位移达到负极大，则这列简谐波的波速点的位移达到负极大，则这列简谐波的波速等于多少？等于多少？T/4= 1.0sT/4= 1.0sab3/4=14m所以所以 v=/T=(14/3)m/s例例4 4 原题：原题：如图，一根水平长绳上的如图，一根水平长绳上的a a、b b两点，相距两点，相距为为14m14m，b b点在点在a a点的右方，点的右方，波长波长。当一列简。当一列简谐横波沿此长绳向右传播时，若谐横波沿此长

21、绳向右传播时，若a a点的位移达到正极大点的位移达到正极大时，时，b b点的位移为零，且向下运动，经过点的位移为零，且向下运动，经过1.0s1.0s后，后，a a点点的位移第一次为零，且向下运动，而的位移第一次为零，且向下运动，而b b点的位移达到负点的位移达到负极大，则这列简谐波的波速等于多少？极大，则这列简谐波的波速等于多少？ab变化一：变化一：若把原题中若把原题中“波长波长”的条件取消，的条件取消，则波速可能等于多少？则波速可能等于多少？解答解答：考虑空间上的周期性，考虑空间上的周期性，（n+3/4n+3/4）=14m=14m T/4= 1.0s T/4= 1.0s，故波速：故波速：v=

22、/T=14/v=/T=14/（4n+34n+3） m/sm/s（n=0、1、2、3），），变化二：变化二：若把原题中若把原题中“a a点的位移第一次为零点的位移第一次为零”改为改为“a a点的位移为零点的位移为零”呢？呢？解答解答：考虑时间上的周期性，即：（考虑时间上的周期性，即：（n+1/4n+1/4）T=1s T=1s ， 3 /4=14m3 /4=14m，故波速：故波速：v=/T=14v=/T=14（4n+14n+1）/3 m/s/3 m/s例例4 4原题：原题：如图，一根水平长绳上的如图，一根水平长绳上的a a、b b两点，相距为两点，相距为14m14m，b b点在点在a a点的右方，

23、波长点的右方，波长。当一列简谐。当一列简谐横波沿此长绳向右传播时，若横波沿此长绳向右传播时，若a a点的位移达到正极大时，点的位移达到正极大时，b b点的位移为零，且向下运动，经过点的位移为零，且向下运动，经过1.0s1.0s后，后，a a点的位点的位移第一次为零移第一次为零，且向下运动，而，且向下运动，而b b点的位移达到负极大，点的位移达到负极大，则这列简谐波的波速等于多少？则这列简谐波的波速等于多少？ab变化三：变化三：若把原题中若把原题中“a a点的位移第一次为零点的位移第一次为零”改为改为“a a点的位移为零点的位移为零”，并取消并取消“波长波长”的条件呢？的条件呢？解答：解答：a

24、a、b b间距离为（间距离为（n+3/4n+3/4）=14m=14m（n=0n=0、1 1、2 2）a a回到平衡位置经过的时间为（回到平衡位置经过的时间为（k+1/4k+1/4）T=1s T=1s （ k=0k=0、1 1、2 2）所以所以 v=/T=14v=/T=14（4 k +14 k +1）/ /（4 n +34 n +3） m/sm/s例例4 4原题：原题：如图，一根水平长绳上的如图，一根水平长绳上的a a、b b两点，相距为两点，相距为14m14m，b b点在点在a a点的右方，点的右方，波长波长。当一列简谐。当一列简谐横波沿此长绳向右传播时，若横波沿此长绳向右传播时，若a a点的

25、位移达到正极大时，点的位移达到正极大时，b b点的位移为零，且向下运动，经过点的位移为零，且向下运动，经过1.00s1.00s后，后，a a点的位点的位移第一次为零移第一次为零，且向下运动，而，且向下运动，而b b点的位移达到负极大，点的位移达到负极大，则这列简谐波的波速等于多少？则这列简谐波的波速等于多少？ab变化四：变化四：若取消原题中若取消原题中 “向右向右” 、“波长波长” 和和“第一次第一次”的条件，的条件，（1 1）当波向右传播时，同）当波向右传播时，同变化三变化三 （2 2）当波向左传播时）当波向左传播时例例4 4原题：原题：如图，一根水平长绳上的如图，一根水平长绳上的a a、b b两点，相距为两点，相距为14m14m，b b点在点在a a点的右方，点的右方，波长波长。当一列简谐。当一列简谐横波沿此长绳向右传播横波沿此长绳向右传播时，若时，若a a点的位移达到正极大时，点的位移达到正极大时，b b点的位移为零，且向下运动，经过点的位移为零，且向下运动，经过1.00s1.00s后，后，a a点的位点的位移第一次为零，移第一次为零，且向下运动，而且向下运动，而b b点的位移达到负极大，点的位移达到负极大，则这列简谐波的波速等于多少？则这列简谐波的波速等于多少？ab（n+1/4）=14m （n=0、1、2）（k+1/4）T=1s （k=0、1、2、3）v=/T=1