機(jī)械波的形成與傳播

1、機(jī)械波的形成與傳播一、機(jī)械波的形成與傳播： 機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播叫機(jī)械波。形成機(jī)械波要有物體機(jī)械振動(dòng)，這個(gè)振動(dòng)的物體叫做波源。還要有傳播機(jī)械波的介質(zhì)，如氣體、固體、液體，但真空不能傳遞機(jī)械波。機(jī)械波是通過介質(zhì)將振動(dòng)的形式和能量向外傳播而形成的，波源和介質(zhì)是形成機(jī)械波的必要條件。 機(jī)械波傳播的是波源的運(yùn)動(dòng)形式和波源提供的能量。介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)并沒有隨波遷移。從局部看，介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動(dòng)，從整體看，介質(zhì)中距波源較近的質(zhì)點(diǎn)先振動(dòng)，并且?guī)?dòng)距波源較遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)隨之振動(dòng)，向外傳播波源的運(yùn)動(dòng)形式和波源提供的能量。介質(zhì)中的各質(zhì)點(diǎn)做的都是受迫振動(dòng)，所以介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期和頻率都與波源

2、的振動(dòng)周期和頻率相同，這個(gè)周期和頻率就叫做機(jī)械波的周期和頻率。波的傳播是需要時(shí)間的，機(jī)械波在傳播過程中，介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期和頻率是相同的，但它們振動(dòng)的步調(diào)不同，在波傳播方向上后面的質(zhì)點(diǎn)總是追隨前面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，其步調(diào)總比前面質(zhì)點(diǎn)滯后一些。 機(jī)械波分橫波和縱波兩種，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波叫橫波，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波。在同一種介質(zhì)中，縱波比橫波傳播速度快。比如地震波就是二者混合而成的。其中縱波就會(huì)提前于橫波到達(dá)災(zāi)區(qū)。 二、描述波的物理量波長(zhǎng)，周期（頻率）和波速： 波長(zhǎng)的意義可從兩個(gè)角度去理解，反映了研究波的兩種方法。從振動(dòng)的角度來講，兩

3、個(gè)相鄰的，在振動(dòng)過程中對(duì)平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點(diǎn)間的距離叫波長(zhǎng)。如相鄰的兩個(gè)波峰或波谷間的距離就是一個(gè)波長(zhǎng)。從波傳播的角度來講，一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)，振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的距離叫做一個(gè)波長(zhǎng)。 波的周期和頻率就是介質(zhì)中各個(gè)點(diǎn)振動(dòng)的周期和頻率，它等于波源的周期和頻率，波的周期和頻率由波源唯一決定，與波傳播的介質(zhì)無(wú)關(guān)，并在波傳播過程中保持不變。 波傳播的距離和所有時(shí)間的比叫波速。 由波長(zhǎng)和周期的意義可以得出波的公式：.波速是由介質(zhì)的性質(zhì)決定的，與波源無(wú)關(guān)，不同介質(zhì)波速不同。波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，周期和頻率不變，波長(zhǎng)與波在介質(zhì)中的波速成正比，亦即波長(zhǎng)將由介質(zhì)和波源共同決定。三、波的圖象：波在介質(zhì)中傳

4、播時(shí)，介質(zhì)中不同質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的情況是不同的，介質(zhì)中某一點(diǎn)的振動(dòng)位移既跟時(shí)間有關(guān)，又跟它距波源的距離有關(guān)，為了表示波在介質(zhì)中的傳播情況，通常選定某一時(shí)刻，用縱坐標(biāo)表示該時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移，橫作標(biāo)表示介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，用平滑的曲線連接此時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)位移矢量的末端，這就是該時(shí)刻波的圖象。波的圖象是一條正弦或余弦曲線，從波的圖象中可以看出：在波的傳播方向上的介質(zhì)中各點(diǎn)在某時(shí)間離開平衡位置的位移；波的波長(zhǎng)；介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅，若知道波的傳播速度，則可由波的公式/T=v，求出波的周期和頻率。 波的傳播具有時(shí)間的周期性和空間的周期性，時(shí)間的周期性是指每隔一個(gè)周期或一個(gè)周期整數(shù)倍

5、的時(shí)間，波形總是重復(fù)出現(xiàn)的，這是因?yàn)槊扛粢粋€(gè)周期整數(shù)倍的時(shí)間，介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況總是重復(fù)的；空間的周期性是指沿波的傳播方向上每隔一個(gè)波長(zhǎng)整數(shù)倍的距離的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況總是相同的，因此如果將波的圖象沿著波的傳播方向平行移動(dòng)一個(gè)波長(zhǎng)的整數(shù)倍距離，波形也是相同的。 四、波的干涉和衍射，波的干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象 波的干涉是頻率相同的兩列波疊加，使介質(zhì)中某些區(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)的減弱的區(qū)域互相間隔，形成穩(wěn)定分布的現(xiàn)象。波的衍射是波繞過障礙物偏離直線傳播的現(xiàn)象，障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小，或跟波長(zhǎng)差不多時(shí)，才有比較明顯的衍射現(xiàn)象。 五、橫波問題的理解與感悟： 1：根據(jù)波的圖象

6、可直接讀出該時(shí)刻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)對(duì)平衡位置的位移，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅和波長(zhǎng)，要熟練掌握、根據(jù)波傳播方向，判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向可有兩種基本方法、即前質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)法和波形平移法，根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向判斷波傳播方向，可采取上述相反的方法判斷。2：由于質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期性，將導(dǎo)致求解波的問題中，波速、波長(zhǎng)、頻率（周期）具有多解性。具體包括在已知波傳播方向的情況下，討論波長(zhǎng)的多解問題，及不知傳播方向的情況下，討論波沿正反兩方向傳播時(shí)波長(zhǎng)的可能值的多解問題。只有將兩個(gè)方向傳播時(shí)的所有情況都考慮周全，波長(zhǎng)的可能值含在一起才是完整的，否則，將漏解。3：在波傳播過程中，如果沒有條件限制，其波速有多解性，解題時(shí)一定要認(rèn)真分析，不要發(fā)生漏解。由于波的傳播具有時(shí)間的周期性和空間的周期性，在求解波的問題上，如果沒有條件限制，波速，波長(zhǎng)，頻率（周期）將出現(xiàn)多解問題，要研究題意，避免漏解。 由于機(jī)械波的具有周期性、雙向性，也使它成為了高中學(xué)習(xí)中，極為特殊的一章。不需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牧W(xué)分析，也用不著光學(xué)嚴(yán)格的繪圖。只要了解它的傳播原理，就能很快得到題目的答案。但是機(jī)械波的解題要求速度很快，