《機(jī)械波總復(fù)習(xí)》ppt課件

1、一、大綱知識(shí)要點(diǎn)及要求：一、大綱知識(shí)要點(diǎn)及要求：振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播構(gòu)成波。分類：橫波振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播構(gòu)成波。分類：橫波和縱波。波長、頻率和波速的關(guān)系。超聲和縱波。波長、頻率和波速的關(guān)系。超聲涉及其運(yùn)用，均為涉及其運(yùn)用，均為I級(jí)要求。級(jí)要求。二、知識(shí)點(diǎn)解析二、知識(shí)點(diǎn)解析1、機(jī)械波的定義：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的、機(jī)械波的定義：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播。傳播。2、構(gòu)成機(jī)械波的兩個(gè)必要條件：介質(zhì)和、構(gòu)成機(jī)械波的兩個(gè)必要條件：介質(zhì)和波源。波源。 3、機(jī)械波的分類：、機(jī)械波的分類：1橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直。在橫波中，凸起的最高處叫做方向垂直。在橫波中，凸起的最高處

2、叫做波峰，凹下的最低處叫做波谷。只能在固波峰，凹下的最低處叫做波谷。只能在固體中傳播。體中傳播。2縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向平行?？梢栽诠?、氣、液中傳播。方向平行?？梢栽诠?、氣、液中傳播。*常見機(jī)械波中，聲波是縱波；地震波既常見機(jī)械波中，聲波是縱波；地震波既有橫波又有縱波。有橫波又有縱波。 4、波的特點(diǎn)：、波的特點(diǎn)：1在波的傳播過程中，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)均做在波的傳播過程中，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)均做受迫振動(dòng)，振動(dòng)頻率等于波源的振動(dòng)頻率。受迫振動(dòng)，振動(dòng)頻率等于波源的振動(dòng)頻率。2離波源近的點(diǎn)前質(zhì)點(diǎn)先振動(dòng)，離波離波源近的點(diǎn)前質(zhì)點(diǎn)先振動(dòng)，離波源遠(yuǎn)的點(diǎn)后質(zhì)點(diǎn)后振動(dòng)，后質(zhì)點(diǎn)總是模擬

3、源遠(yuǎn)的點(diǎn)后質(zhì)點(diǎn)后振動(dòng)，后質(zhì)點(diǎn)總是模擬前質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，在步伐上比前質(zhì)點(diǎn)略慢。前質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，在步伐上比前質(zhì)點(diǎn)略慢。3波在同一種均勻介質(zhì)中是勻速傳播的，波在同一種均勻介質(zhì)中是勻速傳播的，波速波速v=s/t=/T，而介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)只在本人的平，而介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)只在本人的平衡位置附近作簡諧振動(dòng)，并不隨波一同遷移，衡位置附近作簡諧振動(dòng)，并不隨波一同遷移，波的傳播過程實(shí)踐上是振動(dòng)方式和能量的傳播。波的傳播過程實(shí)踐上是振動(dòng)方式和能量的傳播。 5、描畫機(jī)械波的物理量：、描畫機(jī)械波的物理量：1頻率和周期：由波源決議，即介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)頻率和周期：由波源決議，即介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率和周期。的振動(dòng)頻率和周期。2波長：在動(dòng)搖中，對

4、平衡位置的位移總相波長：在動(dòng)搖中，對平衡位置的位移總相等的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的間隔。等的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的間隔。波長還等于波長還等于波在一個(gè)周期中向前傳播的間隔、波在一個(gè)周期中向前傳播的間隔、橫波中兩個(gè)相鄰波峰或波谷間的間隔、橫波中兩個(gè)相鄰波峰或波谷間的間隔、縱波中兩個(gè)相鄰疏部或密部間的間隔?？v波中兩個(gè)相鄰疏部或密部間的間隔。3波速：由介質(zhì)本身性質(zhì)決議。波速：由介質(zhì)本身性質(zhì)決議。v=s/t=/T。6、動(dòng)搖圖象與振動(dòng)圖象的對比、動(dòng)搖圖象與振動(dòng)圖象的對比例例1、一列波由波源向周圍擴(kuò)展開去，那么、一列波由波源向周圍擴(kuò)展開去，那么以下正確的選項(xiàng)是以下正確的選項(xiàng)是 A 介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)由近及遠(yuǎn)傳播開去介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)

5、由近及遠(yuǎn)傳播開去B 介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方式由近及遠(yuǎn)傳播介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方式由近及遠(yuǎn)傳播開去開去C 介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)能量由近及遠(yuǎn)傳播介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)能量由近及遠(yuǎn)傳播D 介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)只是振動(dòng)而沒有遷移介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)只是振動(dòng)而沒有遷移兩個(gè)圖象均具有周期性，反復(fù)性兩個(gè)圖象均具有周期性，反復(fù)性B C D 例例2、一列簡諧波某時(shí)辰波形如下圖、一列簡諧波某時(shí)辰波形如下圖甲圖，乙圖表示該波傳播的介質(zhì)中某點(diǎn)甲圖，乙圖表示該波傳播的介質(zhì)中某點(diǎn)以后一段時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)圖象，那么以后一段時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)圖象，那么 A 假設(shè)波沿假設(shè)波沿x軸正向傳播，圖乙為軸正向傳播，圖乙為A點(diǎn)振動(dòng)圖點(diǎn)振動(dòng)圖象象B 假設(shè)波沿假設(shè)波沿x軸正向傳播，圖乙為

6、軸正向傳播，圖乙為B點(diǎn)振動(dòng)圖點(diǎn)振動(dòng)圖象象C 假設(shè)波沿假設(shè)波沿x軸負(fù)向傳播，圖乙為軸負(fù)向傳播，圖乙為C點(diǎn)振動(dòng)圖點(diǎn)振動(dòng)圖象象D 假設(shè)波沿假設(shè)波沿x軸負(fù)向傳播，圖乙為軸負(fù)向傳播，圖乙為D點(diǎn)振動(dòng)圖點(diǎn)振動(dòng)圖象象B D分析：由動(dòng)搖圖象可知，假設(shè)波沿分析：由動(dòng)搖圖象可知，假設(shè)波沿x正向正向傳播，傳播，A點(diǎn)此刻振動(dòng)圖象上的點(diǎn)此刻振動(dòng)圖象上的t=0時(shí)辰時(shí)辰正處在正最大位移處，正處在正最大位移處，B正經(jīng)過平衡位置正經(jīng)過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，故向上運(yùn)動(dòng)，故B正確。正確。假設(shè)波沿假設(shè)波沿x負(fù)向傳播，負(fù)向傳播，C點(diǎn)此刻在負(fù)最大點(diǎn)此刻在負(fù)最大位移處，位移處，D點(diǎn)正經(jīng)過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)正經(jīng)過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，那么那么D正確

7、。正確。 例例3、如下圖，為一列簡諧橫波在某時(shí)、如下圖，為一列簡諧橫波在某時(shí)辰的波形圖線，知該簡諧波沿辰的波形圖線，知該簡諧波沿x軸正方向傳軸正方向傳播，波速為播，波速為2m/s，那么從這一時(shí)辰起，質(zhì)點(diǎn)，那么從這一時(shí)辰起，質(zhì)點(diǎn)P在在0.5s內(nèi)所發(fā)生的位移為內(nèi)所發(fā)生的位移為_m，所經(jīng)，所經(jīng)過的路程是過的路程是_m，并在圖上畫出經(jīng)，并在圖上畫出經(jīng)0.5s后后的波形圖線。的波形圖線。-0.0040.04解：周期解：周期T= = =0.4(s)0.5s為為 T， T后波形圖為該圖象向右平后波形圖為該圖象向右平移移 ，故，故0.5s后后P點(diǎn)在波谷，位移為點(diǎn)在波谷，位移為-0.004m， T內(nèi)的路程為內(nèi)的

8、路程為5A=0.02m。留意，質(zhì)點(diǎn)留意，質(zhì)點(diǎn)T內(nèi)路程一定為內(nèi)路程一定為4A， 內(nèi)路程內(nèi)路程一定為一定為2A， 內(nèi)路程不一定為內(nèi)路程不一定為A。由最大。由最大位移到平衡位置，路程一定為位移到平衡位置，路程一定為A， 內(nèi)越內(nèi)越過平衡位置，路程大于過平衡位置，路程大于A， 內(nèi)越過最大內(nèi)越過最大位移處，路程小于位移處，路程小于A。28 . 0454141452T4T4T4T例例4、如下圖一列橫波沿、如下圖一列橫波沿x軸正向傳播速率軸正向傳播速率為為6m/s，當(dāng)位于，當(dāng)位于x1=3m的質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)A在在x軸上方軸上方最大位移處時(shí)，位于最大位移處時(shí)，位于x2=6m處的質(zhì)點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)B恰恰在平衡位置，而且振動(dòng)方

9、向向下，求：在平衡位置，而且振動(dòng)方向向下，求：1這列波的最大波長是多少？這列波的最大波長是多少？2列出此波頻率的表達(dá)式。列出此波頻率的表達(dá)式。解：先求出解：先求出AB間的最簡波形，間的最簡波形，那么那么SAB=(n+ )=3 =6m/s n=0時(shí)，波長最長為時(shí)，波長最長為4m)(2433412nfn437、波的特有景象：、波的特有景象：1在兩種物質(zhì)的界面上同時(shí)出現(xiàn)反射在兩種物質(zhì)的界面上同時(shí)出現(xiàn)反射和折射；和折射；2衍射景象：波繞過妨礙物繼續(xù)傳播衍射景象：波繞過妨礙物繼續(xù)傳播的景象。的景象。發(fā)生明顯衍射景象的條件是：縫、孔的寬發(fā)生明顯衍射景象的條件是：縫、孔的寬度或妨礙物的尺寸比波長小或差不多。

10、度或妨礙物的尺寸比波長小或差不多。 3干涉景象：干涉景象：波的疊加原理；在兩列波重疊的區(qū)域里，波的疊加原理；在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的總位移，等于兩列波分別任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的總位移，等于兩列波分別引起的位移的矢量和。引起的位移的矢量和。波的干涉波的干涉A 景象：頻率一樣的兩列波疊加，使某些景象：頻率一樣的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互間隔。并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互間隔。B 條件：兩列波頻率一樣，相差恒定。條件：兩列波頻率一樣，相差恒定。C 對振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的了解：振動(dòng)加對振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)

11、減弱的了解：振動(dòng)加強(qiáng)還是減弱指的是振幅增大還是減小。因強(qiáng)還是減弱指的是振幅增大還是減小。因此發(fā)生干涉景象時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的振幅一此發(fā)生干涉景象時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的振幅一定大于振動(dòng)減弱點(diǎn)的振幅，而振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)定大于振動(dòng)減弱點(diǎn)的振幅，而振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位移有能夠小于振動(dòng)減弱點(diǎn)的位移。在的位移有能夠小于振動(dòng)減弱點(diǎn)的位移。在兩列波傳播的過程中，假設(shè)在空間某點(diǎn)是兩列波傳播的過程中，假設(shè)在空間某點(diǎn)是波峰遇波峰或波谷遇波谷，那么該點(diǎn)就是波峰遇波峰或波谷遇波谷，那么該點(diǎn)就是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；假設(shè)是波峰遇波谷，那么該振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；假設(shè)是波峰遇波谷，那么該點(diǎn)是振動(dòng)減弱點(diǎn)。點(diǎn)是振動(dòng)減弱點(diǎn)。8、聲波、聲波1發(fā)聲體的振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播構(gòu)成

12、發(fā)聲體的振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播構(gòu)成聲波。聲波是縱波，可以在固體、氣體、聲波。聲波是縱波，可以在固體、氣體、液體中傳播，但不能在真空中傳播，可液體中傳播，但不能在真空中傳播，可聽聲波的頻率范圍在聽聲波的頻率范圍在20Hz20000Hz。聲。聲速與介質(zhì)和溫度有關(guān)，不同頻率的聲波速與介質(zhì)和溫度有關(guān)，不同頻率的聲波在同一介質(zhì)中的傳播速率一樣。聲波可在同一介質(zhì)中的傳播速率一樣。聲波可以發(fā)生反射、折射、干涉、衍射和共鳴以發(fā)生反射、折射、干涉、衍射和共鳴景象。景象。2多普勒效應(yīng)：聲源和察看者相互接近多普勒效應(yīng)：聲源和察看者相互接近時(shí)，察看者接納到的頻率增大，音調(diào)變高；時(shí)，察看者接納到的頻率增大，音調(diào)變高；二者相

13、互遠(yuǎn)離時(shí)，察看者接納到的頻率減二者相互遠(yuǎn)離時(shí)，察看者接納到的頻率減小，音調(diào)變低。小，音調(diào)變低。3次聲波和超聲波：次聲波和超聲波：頻率低于頻率低于20Hz的波叫次聲波，地震、臺(tái)風(fēng)、的波叫次聲波，地震、臺(tái)風(fēng)、核爆炸、火箭起飛都能產(chǎn)生次聲波。核爆炸、火箭起飛都能產(chǎn)生次聲波。頻率高于頻率高于20000Hz的聲波叫超聲波，可以的聲波叫超聲波，可以用它進(jìn)展探傷、診斷，以及聲吶定位。用它進(jìn)展探傷、診斷，以及聲吶定位。例例5、一列波在傳播過程中經(jīng)過一個(gè)妨礙物，、一列波在傳播過程中經(jīng)過一個(gè)妨礙物，發(fā)生了一定程度的衍射，以下情況能使衍發(fā)生了一定程度的衍射，以下情況能使衍射景象更明顯的是射景象更明顯的是 A 減少妨礙物尺寸，同時(shí)減小波的頻率減少妨礙物尺寸，同時(shí)減小波的頻率B 減少妨礙物尺寸，同時(shí)增大波的頻率減少妨礙物尺寸，同時(shí)增大波的頻率C 增大妨礙物尺寸，同時(shí)減小波的頻率增大妨礙物尺寸，同時(shí)減小波的頻率D 增大妨礙物尺寸，同時(shí)增大波的頻率增大妨礙物尺寸，同時(shí)增大波的頻率A例例6、A、B是同頻率的兩水波源，如圖實(shí)是同頻率的兩水波源，如圖實(shí)線是波峰、虛線是波谷，那么以