高中物理机械波

1、机械波：机械振动在介质中的传播机械波的形成: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，总是要重复前方质点的运动。后一质点总比前一质点滞后O能否比较各 质点此时的 速度大小？V由此可推知各质点 的速度方向二.形成机械波的条件：波源、弹性介质问：质点本身有没有随波迁移？质点做什么运动?没有!传出去的是什么?机械振动的运动形式能量和信息问：在机械波的传播中,存在着哪两种运动?机械振动质点的振动：机械振动（周期性非匀变速运动）波的传播:匀速直线运动=一个周期内波推进的距离是一个波长J问：由波的形成可推知机械波波速取决于什么?机械波波速仅取决于介质三、机械波的分类1、横波：质点振动方

2、向与波的传播方向垂直。如：绳波在横波中，凸起部分的最高点叫做波峰,凹下部分的最低点叫做波谷2、纵波：质点振动方向与波的传播方向在同一直线上。如：弹簧波、声波演示弹簧波在纵波中，质点分布最密的部分叫密部,质点分布最疏的部分叫疏部。密部 疏部11 mini 1111横薯勰波可以同时存在，例如地震波既有横波又注意：横波只能在固气中传播。体中传播，而纵波可以在固、液、坐加鉤诜城旅翎匍間类别 运动 现象 运动 成因振动 单个质点的周期性运动质点受到指向平衡位置的回复力作用波动所有质点共同的周期性运动介质中质点受到相邻质点的带动联系1 振动是波动的起因，波动是振动的传播2.有波动一定有振动,有振动不一定有

3、波动书P 261 2 3例1关于振动和波的关系，下列说法正确的是 (DEH )A. 如果波源停止振动，在介质中传播的波也立即停 止B. 发声体在振动时，一定会产生声波C波动的过程是介质质点由近及远的传播过程D波动的过程是质点的振动形式及能量由近及远的 传播过程如果没有机械振动，一定没有机械波F只要物体做机械振动，一定有机械波产生G.机械波的传播速度与振源的振动速度一样H机械波的频率与振源的频率一样例2关于横波与纵波的说法中，正确的是（C ）A. 振源上下振动形成的波是横波振源左右振动形成的波是纵波C. 振源振动方向与波的传播方向互相垂直形成的是横波在固体中传播的波一定是横波例备埶瞬在传播曹中的

4、特点，以下说法正确A.后振动的质点总是跟着重复前一个带动它振动的质B. 振动质点的频率随波的传播而降低C. 介质中的各个质点只在自己的平衡位置附近做振动D. 机械波的传播必须有介质E. 介质中的质点随波迁移F. 波源的振动能量随波传递G. 波源的能量随振动质点的迁移而随波传递、振动图象x = A sin(6)Z + %)1)2)3)4)51、物理意义：描述二腿在备时刻离开平衡位置的位移 2、由图可以读出：该质点在任一时刻的位移x振幅A周期T加速度a的方向：总指向平衡位置 比较速度v的大小）速度v的方向：看下一时刻所处的位置 （在其上，V方向向上；在其下，V方向向下）注意：图象上的纵坐标表示位移

5、，并不表示质占在空间的实际位 置。二、波的图象1、物理意义：描述某时刻各个质点偏离平衡位置的位移横波的图象与波形相似。对Ml波形疏密相间的波形波的图象正弦（或余弦）图象2、由图可以得出？1 ）振幅A波长 22）该时刻任一质点的位移xX3）该时刻任一质点加速度a的方向：指向平衡位置4）该时刻任一质点速度v的方向： 亠方起看该质点的前一质点的位置,（在其上，v方向向上；在其下，v方向向下）注意：波不一定沿x轴正方向传播，不指定波的传播方向，波可能沿x轴正方向或负方向传播。意波的双向性方法二:看下一时刻的波的图象VV <方法三：沿波的传播方向看，“上坡”的点向下运动,“下坡”的点向上运动上/J

6、下坡上坡上/y坡方法四：在图象上的一点画出波的传播方向（水平箭 头）、质点的振动方向（竖直箭头），这两个箭头总在 曲线的同侧_v5）若知道传播方向，可以画出经ZU后的波形方法1、平移法%T后的波形?XAX=V At方法2、特殊质点法经T/4后经T/2后一般用于画经T/4, T/2, 3T/4后的波的图象欢的图象振动图象研究对象一个质点一段时间许多质点一个时刻坐横标纵时间各质点的平衡位置位移位移判断k点的 振动方向看下一时刻看前一质点经At后 的图象继续延伸/波形沿传播 f 方向平移什么情况下已振质点的波形不变?表示了两个质点的振动 哪个质点振动超前？乙超前甲1/4 T表示了同一列波在两个时刻的

7、波形，经多久甲波形变为乙波形的?向右传，经(n+3/4 ) T 向左传，经(n+1/4)T例.一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图 试画出再经过T/4、3T/4和5T/4时的波形图.例.一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图 试画出再经过T/4、3T/4和5T/4时的波形图.试色岀该对刻裔T/4. 3T/4和5T/4对刻的欢形图例.一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成 如图所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、 F六个质点（AD ）-A.它们的振幅相同 B.质点D和F的速度方向相同 C.质点A和C的速度方向相同 D.从此时算起，质点B比C先回到平衡位置 1)例.一机械横波在X轴上传播，在某

8、时刻的波形 如图所示，已知此时质点啲运动方向向下， 则（BCD）A此波朝x轴的负方向传播B.质点d此时向下运动C.质点b将比质点c先回到平衡位置D.质点e此时的位移为零g、波长入在波动中，两个相邻担质点间的距离两个相邻波峰（或波谷）间的距离等1）在横波中, 于入；Fa2）在纵波中, 于入；两个相邻密部（或疏部）间的距离等millI t九塾血111思考:两个相邻關质点间的距离为多少？倉二、频率波的频率等于质点振动的频率 注意：波的频率只与振源有关，与介质无关 例如：同一声音在空气、水、钢管中传播，音 调（频率）不变。三、波速振动在介质中传播的速度1）波速取决于介质的性质;2）波从一种介质传播到另

9、一种介质时，频率f不 变，波速v变化，因而波长入也变例如：某声音f= 10OHZ,在空气中传播V = 340m/s,其波长入1=3. 4m；在钢管中传播岭= 1500m/s,其波长入2 = 15m例1、一周期为0.1s的波源，在甲介质中 形成一列波长为10m的简谐波，该波传到乙 介质中传播速度为200m/s,则下列叙述中正 确的是Ape)A、在甲介质中波速为100m/sB、在甲介质中频率为10HzC、在乙介质中波长为20mD、在乙介质中周期为0. 2s时过由 一经则 某点。 为质处，的 图处y 如两、-b，图中位于A. 波的周期C.波的传播方向（CD ）B波的传播速度D波的波长例3. 列简谐机

10、械横波某时刻的波形图如图所示，波源的平衡位置坐标为疋0。当波源质 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包 的质点所处位置及运动情况是（A ）A. 在其平衡位置下方且向上运动B. 在其平衡位置下方且向下运动C. 在其平衡位置上方且向上运动D. 在其平衡位置上方且向下谆动J7cm相距为入/2的两质点振动反向！10x/m在同一时刻，两者的位移（速度、加 f7T 速度）大小相等、方向相反。-10例4一列简谐横波在x轴上传播,匸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

11、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12cmWe丫心甲乙t/s例5. 列简谐横波沿融正方向传播，传播速 度为10m/So当波传到A=5m处的质点P时，波 形如图所示。则以下判断正确的是(AC )FAnA.B.C.D. 处各质点的起振方向向下再经过0.4s,质点P第一次回到平衡位置再经过0. 7s, x9m处的质点Q到达波峰处 质点Q到达波峰时，质点P恰好到达波谷a 4V 10例6在某介质中形成一列简谐波，仁0时刻的 波形如图中的实线所示。若波向右传播，零时 刻刚好传到A点，且再经过0.6s, P点也开始起 振，求：V =10m /5(1)

12、该列波的周期曰T厶0.2s T = 0.2sV3x8+3x2=p H7 x/m(2) 从匸0时起到P点第一次达到波峰时止， 0点对平衡位置的位移及其所经过的路程S。 各为多少？(2) jo=-O.O2m$o=O3m24例7.在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质 点，相邻两质点的距离均为L,如图（a）所示。一列横 波沿该直线向右传播，t=0时到达质点1,质点1开始向 下运动，经过时间吐第一次出现如图（b）所示的波形, 则该波的（ BC）A.周期为At,波长为8L.121-T = AZ T =232v =T1234b189B.c.D.周期为2A1/3,波速为12L /At.周期为At,波长

13、为8L/At/k2366图(b)周期为2A1/3,波长为8LE3例8、如图所示，波源S从平衡位置尸0开始振动，运 动方向竖直向上(南的正方向)，振动周期左0.01s, 产生的简谐波向左、右两个方向传播，波速均为 k=80m/s,经过一段时间后，P、Q两点开始振动。已知距离SP=1.2m> SQ=2. 6m,画出S开始振动t=0. 04S时的波形二(2)画出在Q刚开始振动时刻的波形_ 0.04=40.010.84£P12 = vT = 0.8/n= _0.829(3)若以Q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,P、Q两点振动情况的是(AD )A、甲是Q点

14、的振动图像B、乙是Q点的振动图像C、丙是P点的振动图像D、丁是P点的振动图像波的多解问题欢向性经过nT或传了冰后的欢形Ct段丿不变例9. 一列横波在x上传播，t时刻与t +0. 4s时刻在x轴上0-6m区间内的波形图如图中同一条图线所示，由图可知 （B C ）A.该波最大波速为10m/sB. 质点振动周期的最大值为0. 4sC. 在t +0. 2s时，x=6m的质点位移为零D.若波沿x轴正方向传播，各质点刚开始振动时的方向向上解:nT =0.4s T=0.4/n (s)2=4m v=2/ T=10n (m/s)例10列简谐波沿一直线传播，当直线上某 质点a向上运动到达最大位移时，£点

15、右方相 距0.15m的b点恰经平衡位置向上运动，则这 列波的波长可能是(ACDA. 0. 6mB 0. 3mb(n )2 = 0.1 5 77i43(n )2 = 0.1 5 77i4C. 0. 2mD> 0. 12m例11、如图所示，实线是一列简谐波在某一时 刻的波形图线，虚线是0.2s后它的波形图，这 列波可能的传播速度是多少？向左传椿：卩=兰=(20n+15)m/s f0.2()例4、如图,根水平长绳上的a、b两点相距14m,b点在a点的右方，波长入 14m。当一列简谐 横波沿此长绳向右传播时，若a点的位移达到正 极大时，b点的位移为零，且向下运动，经过a3/4 后 14m1.0s

16、后，a点的位移第一次为零，且向下运动， 而b点的位移达到负极大，则这列简谐波的波速 等于多少？T/4= 1. Os所以 v=k/T=(14/3)m/s 例4原题：如图，一根水平长绳上的a、b两点，相距为 14m, b点在a点的右方,-波长入> 1 4 m。 当一列简谐 横波沿此长绳向右传播时，若a点的位移达到正极大时, b点的位移为零，且向下运动，经过1.0s后，a点的位移 第一次为零，且向下运动，而b点的位移达到负极大， 则这列简谐波的波速等于多少？ab变化一：若把原题中“波长X> 1 4 m”的条件取消， 则波速可能等于多少？解答：考虑空间上的周期性，(n+3/4)入二14mT

17、/4= 1. Os,故波速：v= X /T=14/ (4n+3) m/s5=0、1、2, 3例4原题：如图，一根水平长绳上的a、b两点，相距为 14m, b点在a点的右方，波长X > 1 4 m。当一列简谐 横波沿此长绳向右传播时，若a点的位移达到正极大时, b点的位移为零，且向下运动，经过1.0s后，a点的位移 第一決為零，且向下运动，而b点的位移达到负极大， 则这列简谐波的波速等于多少？ab变化二：若把原题中“a点的位移第一次为零”改为“a点的位移为零”呢？解答：考虑时间上的周期性，即：(n+1/4) T=1s ,3 A /4=14m,故波速：7二 X /T=14 (4n+1) /3

18、 m/s例4原题：如图，一根水平长绳上的a、b两点，相距为 14m, b点在a点的右方，波长入1 4m。当一列简谐 横波沿此长绳向右传播时，若a点的位移达到正极大时, b点的位移为零，且向下运动，经过1.00s后，a点的位 移第一次为零，且向下运动，而b点的位移达到负极大, 则这列简谐波的波速等于多少？ab变化三：若把原题中“a点的位移第一次为零”改为“a 点的位移为零”，并取消“波长入1 4 m”的条件呢?解答:a、b间距离为（jt+3/4）入=14m（n=o、1、2）回到平衡位置经过的时间为（k+1/4） T=1s （ k=o、1、2）所以v= X /T=14 (4 k +1 ) / (4 n +3) m/s例4原题：如图，一根水平长绳上的a、b两点，相距为 14m, b点在a点的右方，波长入 1 4 m。当一列简谐 横波沿此长绳向右传播时，若a点的位移达到正极大时, b点的位移为零，且向下运动，经过1.00s后，a点的位 移第一次为零，且向下运动，而b点的位移达到负极大, 则这列简谐波的波速等于多少？ab变化四：若取消原题中“向右”、“號长