学习教学课件机械波

1、机 械 波1第一节 机械波的产生与传播机械波机械振动在弹性介质中的传播. 波动振动的传播过程波（动）是物质运动的一种基本形式一、机械波产生的条件1、波源：激发波动的振动系统。2、弹性媒质：传播振动的弹性介质。光波传播无需任何介质。2 横波 二、波的分类横波动画各质点振动方向与波的传播方向垂直。如绳波为横波。 纵波各质点振动方向与波的传播方向平行。传播方向振动方向传播方向振动方向3 纵波是靠介质疏密部变化传播的，如声波，弹簧波为纵波。 纵波可以在固体、气体、液体三种媒质中传播.而机械横波一般只在固体中传播。 一般的波动是很复杂的，但可以分解为横波与纵波进行研究。纵波动画4波的形成5 质元并未“随

2、波逐流” ,波的传播不是介质质元的传播。 “上游”的质元依次带动“下游”的质元振动。 某时刻某质元的振动状态将在较晚时刻于“下游”某处出现-波是振动状态的传播。注意 同相位点-质元的振动状态相同。6振动是描写一个质点振动。波动是描写一系列质点在作振动。传播方向t后的波形图 振动与波动的区别 判断质点振动方向7波面：在波的传播过程中，任一时刻波所到达的各点连结成的曲面 波前(波阵面）：在波传播过程中，离波源最远的，即最前面的波面。 波射线：沿波的传播方向所画的射线 球面波：波面是球面的波 平面波：波面是平面的波 波线波面波面波线四、波的几何描述8波长 ：振动在一个周期内传播的距离 为波长，单位是

3、米（m）。五、波长 波的周期和频率 波速周期T ：波场中质元完成一次全振动所 须的时间。单位是秒（s）。频率n ：周期的倒数。单位是赫兹(Hz)。波速u：振动状态在单位时间内传播的距 离，单位是(ms-1)。关系式： l = uT u = l / T = ln9.周期、频率与介质无关，当波源静止 时，与波源的相同.不同频率的同一类波在同一介质中波 注意速相同。10第二节 描述波动的波函数用数学表达式表示波动-波函数 波面为平面，介质中的各点做简谐振动的波为平面简谐波。 波动是集体表现，各质点在同一时刻的振动位移是不同的，用一个质点的振动方程代替任意质点的振动方程。一、平面简谐波11波线上各点的

4、简谐运动图12oyx二、平面简谐波的波函数uBx 已知o点处质点的振动方程为 y0=A cos w t 任意时刻任意位置处的质点的振动位移为波函数。13 由图得：B点比O点的振动在时间上落后 x/u,所以B点的振动情况为：该式为平面简谐波波动方程。由：w =2p/T l =uT波动方程可写为：uoyxBx14三、波函数的物理意义1、振动方程与波函数的区别波函数是波程 x 和时间 t 的函数，描写某一时刻任意位置处质点振动位移。振动方程是时间 t 的函数152、当 x = x0 时，既是 x0 处质点的振动方程。3、当 t = t0 时，既是 t0 时刻波线上所有质点离开各自平衡位置的位移。x0

5、yt0y164、x 和 t 都在变化上式可得在 t 时刻 x 处对应的位移。oyxut 时刻t +Dt 时刻171、若波沿x 轴的负方向传播B点的振动比o点的振动在时间上超前u/x。故其位移为：思考uoyxBx182、若原点是波源,则任一点振动为:ouux3、波线上任意两点的位相差：ox2x1xu波的相位一般jr2u2时，反射波与入射波同相r1u1 20000Hz次声波频率 20Hz3、声强声波的平均能流密度叫声强。1、声波的频率范围第八节 声 波 2、声压声波造成的附加压强814、声强级 由于引起人的听觉声强范围是 10-1210-2 W/m2，相差较大。声强级单 位 分贝，dB相当于1000Hz 的声波引起听觉最弱的声强。825、超声波应用超声波无损探伤超声波清洗工件加湿器声纳：超声波在水中传播距离很远。836.次声波 地震、火