机械波的描述

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，简称波。 机械波的产生条件：波源；介质。（两者缺一不可！） 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。 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。 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； 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。,第四章 周期运动,E 机械波的描述,波的图像,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）,波峰,波谷,波的描述,波长； 波速； 周期； 频率。,波的描述波长,在一列波中，偏离平

2、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。 波长用符号表示，单位是m，是标量。,y/m,x/m,小结：相邻波峰（或波谷）间的距离就是波的波长！,波的描述波速,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。 波速用符号v表示，波速的单位是m/s。 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5000m/s，在水中约为1500m/s，而空气中约为340m/s。,波的描述周期,波的周期是介质中任一质点完成一次全振动需要的时间。用符号T表示，单位是s。 波的频率是介

3、质中任一质点在单位时间内完成的全振动次数。用符号f表示，单位是Hz。,y/m,x/m,波的描述频率,波的频率是介质中任一质点在单位时间内完成的全振动次数。用符号f表示，单位是Hz。 注意点： 波的频率与波源的振动频率相同。对一列波而言，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！同一波源发出的波在不同介质中频率保持不变。 当波由一种介质进入另一种介质时，波的频率是不变的。,波长、频率、周期和波速的关系,波长、波速和周期的关系： 波长、波速和频率的关系：,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波长！,一

4、、波的图象,用横坐标x表示在波传播方向上介质各质点的平衡位置，纵坐标y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，就得到该时刻的波的图象。,波的图象的物理意义：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各自平衡位置的位移情况。,二、描述波的特征的物理量,1、波长：在波动中，对于平衡位置的位移总是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）之间的距离等于波长。 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。,2、周期（T）、频率（f）：,（1）波源的周期（或

5、频率）叫做波的周期（或频率）,（2）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）,3、波速：,（1）单位时间内波的振动形式传播的距离叫波速。公式为：v=/T,（2）波速的大小由介质的性质所决定，同一列波在不同的介质中波速是不相同的。,4、波长、频率和波速的关系：,（1）周期T和频率f互为倒数，即,（2）波速v等于波长和周期的比值，也等于波长和频率的乘积，即,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v和T。波从一种介质进入另一种介质波速发生变化，周期不变，波

6、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。,1波速由什么决定？,2频率由什么决定？,3波长由什么决定？,思考题：,例1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 是一个波长 B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 D在一个周期内质点所走过的路程等于一个 波长,C,例2关于波速说法错误的有（ ） A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 C同时在空气中传播两列声波，波长较大的 声波传播较快 D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 F 波速反映了振动在介质

7、中传播的快慢,ABCE,例3关于v=f和v=/T说法正确的是（ ） A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 一种介质时保持不变的只有f C由v=f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， 波长和频率成反比，与周期成正比,AB,例7一列简谐横波沿x轴传播，t=0时刻的波形如 图实线所示，经过t=0.05s后的波形如图虚线所 示。已知t小于一个周期，则（ ） A这列波的波长是4m B这列波的振幅是0.4m C这列波的波速一定是20m/s D这列波的频率可能是15Hz,波可能向右传，也可能向左传，又因为t小于一个周期，所0.05s

8、=1/4T或0.05s=3/4T,解析：由图可知波长=4m，振幅等于0.2m,所以频率f =5Hz或15Hz，由v=f可知 v =20m/s或60m/s,AD,例8如图所示的实线是某时刻的波形图象，虚线是经过0.2s时的波形图象。 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。 假定波速是35m/s，求波的传播方向。,解析：由图可知，波长=4m,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,当n=0时，T最大，Tmax=0.8s,若波传播速度是v=35m/s，则波在0.2s内传播的距离,当波向左传播具有这种可能，所以波向左传播。,课堂例题1,关于波的

9、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； B.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，频率会变大； D.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。,课堂例题2,设空气中某列声波的周期是1ms，求： （1）它的频率是多少？ （2）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变短？（设空气的声波是340m/s，水中的声速是1500m/s）,如果这个声波在水中传播，它的波长变长.,课堂例题3,已知一列波在某时刻的波形如图所示，波的传播方向水平

10、向左，求： （1）波的波长； （2）波的振幅； （3）如果该波的波速v=20m/s，那么介质质点的振动频率是多少？ （4）质点A在0.25s通过的路程？,课堂例题4,在波的传播方向上有相距2m的A、B两个质点，当A处于波峰位置时，B也刚好处于波峰位置，则这列波的波长可能值为（ ） A. 1m； B. 2m； C. 2.5m； D. 4m。,AB,思考：波的图像与振动图像的比较,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的位置。（即各质点偏离平衡位置的距离） x轴表示各质点的平衡位置。 y轴表示各质点偏离平衡位置的位移。,课堂小结2,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。波长是标量，符号，单位米； 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