高中物理機械波課件

二.形成機械波的條件：波源彈性介質①介質中各質點間存在相互作用的彈力；②后一質點受到前一質點的帶動,總是要重復前方質點的運動。③后一質點總比前一質點滯后。機械波的形成：由此可推知各質點的速度方向v機械波：機械振動在介質中的傳播能否比較各質點此時的速度大??？高中物理機械波問：質點本身有沒有隨波遷移？傳出去的是什么？質點做什么運動？沒有！機械振動機械振動的運動形式能量和信息問：在機械波的傳播中，存在著哪兩種運動？波的傳播：勻速直線運動質點的振動：機械振動（周期性非勻變速運動）問：由波的形成可推知機械波波速取決于什么？機械波波速僅取決于介質一個周期內波推進的距離是一個波長高中物理機械波三、機械波的分類1、橫波：質點振動方向與波的傳播方向垂直。如：繩波在橫波中，凸起部分的最高點叫做波峰，凹下部分的最低點叫做波谷波峰波谷高中物理機械波2、縱波：質點振動方向與波的傳播方向在同一直線上。

如：彈簧波、聲波在縱波中，質點分布最密的部分叫密部，質點分布最疏的部分叫疏部。橫波和縱波可以同時存在，例如：地震波既有橫波又有縱波。注意：橫波只能在固體中傳播，而縱波可以在固、液、氣中傳播。密部疏部演示彈簧波高中物理機械波四、機械波和機械振動的關系類別振動波動運動現(xiàn)象運動成因聯(lián)系單個質點的周期性運動所有質點共同的周期性運動質點受到指向平衡位置的回復力作用介質中質點受到相鄰質點的帶動1.振動是波動的起因,波動是振動的傳播2.有波動一定有振動,有振動不一定有波動書P26123高中物理機械波例1.關于振動和波的關系，下列說法正確的是（）A．如果波源停止振動，在介質中傳播的波也立即停止B．發(fā)聲體在振動時，一定會產生聲波C．波動的過程是介質質點由近及遠的傳播過程D．波動的過程是質點的振動形式及能量由近及遠的傳播過程E．如果沒有機械振動，一定沒有機械波F．只要物體做機械振動，一定有機械波產生G．機械波的傳播速度與振源的振動速度一樣H．機械波的頻率與振源的頻率一樣DEH高中物理機械波例2.關于橫波與縱波的說法中，正確的是（）A．振源上下振動形成的波是橫波B．振源左右振動形成的波是縱波C．振源振動方向與波的傳播方向互相垂直形成的是橫波D．在固體中傳播的波一定是橫波C高中物理機械波例3.關于機械波在傳播過程中的特點，以下說法正確的是（）A．后振動的質點總是跟著重復前一個帶動它振動的質點振動B．振動質點的頻率隨波的傳播而降低C．介質中的各個質點只在自己的平衡位置附近做振動D．機械波的傳播必須有介質E．介質中的質點隨波遷移F．波源的振動能量隨波傳遞G．波源的能量隨振動質點的遷移而隨波傳遞ACDF高中物理機械波一、振動圖象1、物理意義：描述一質點在各時刻離開平衡位置的位移2、由圖可以讀出：

1）該質點在任一時刻的位移x2）振幅A周期T3）加速度a的方向：總指向平衡位置

4）比較速度v的大小

5）速度v的方向： （在其上，v方向向上；在其下，v方向向下）注意：圖象上的縱坐標表示位移，并不表示質點在空間的實際位置。xtO看下一時刻所處的位置高中物理機械波二、波的圖象1、物理意義：描述某時刻各個質點偏離平衡位置的位移橫波的圖象與波形相似。對橫波:對縱波:波形——疏密相間的波形波的圖象——正弦（或余弦）圖象YXOv高中物理機械波2、由圖可以得出？1）振幅A波長YXOvA2）該時刻任一質點的位移x3）該時刻任一質點加速度a的方向：4）該時刻任一質點速度v的方向：

指向平衡位置（在其上，v方向向上；在其下，v方向向下）看該質點的前一質點的位置，注意：波不一定沿x軸正方向傳播，不指定波的傳播方向，波可能沿x軸正方向或負方向傳播。注意波的雙向性方法1高中物理機械波vvvv上坡下坡上坡上坡下坡vABCD方法二：看下一時刻的波的圖象方法三：沿波的傳播方向看，“上坡”的點向下運動，“下坡”的點向上運動方法四：在圖象上的一點畫出波的傳播方向(水平箭頭)、質點的振動方向(豎直箭頭)，這兩個箭頭總在曲線的同側高中物理機械波方法1、平移法0xy△xt△xt+△t△x＝v△tv5）若知道傳播方向，可以畫出經△t后的波形YXOv?T后的波形？高中物理機械波YXO方法2、特殊質點法v一般用于畫經T/4,T/2,3T/4…后的波的圖象經T/4后經T/2后高中物理機械波四、振動圖象與波的圖象的比較XtOYXO振動圖象波的圖象研究對象一個質點一段時間許多質點一個時刻坐橫標縱時間各質點的平衡位置位移位移判斷質點的振動方向看下一時刻看前一質點經△t后的圖象繼續(xù)延伸波形沿傳播方向平移什么情況下已振質點的波形不變？高中物理機械波表示了兩個質點的振動哪個質點振動超前？甲乙表示了同一列波在兩個時刻的波形，經多久甲波形變?yōu)橐也ㄐ蔚?？甲乙乙超前?/4T向右傳，經(n+3/4)T向左傳，經(n+1/4)T高中物理機械波例.一列向右傳播的簡諧波在某時刻的波形圖試畫出再經過T/4、3T/4和5T/4時的波形圖.YXO波的傳播方向1234高中物理機械波例.一列向右傳播的簡諧波在某時刻的波形圖試畫出再經過T/4、3T/4和5T/4時的波形圖.YXO波的傳播方向試畫出該時刻前T/4、3T/4和5T/4時刻的波形圖1234高中物理機械波例.一列橫波沿繩子向右傳播，某時刻繩子形成如圖所示的形狀，對此時繩上A、B、C、D、E、F六個質點（）A．它們的振幅相同B．質點D和F的速度方向相同C．質點A和C的速度方向相同D．從此時算起，質點B比C先回到平衡位置AD高中物理機械波例.一機械橫波在x軸上傳播，在某時刻的波形如圖所示，已知此時質點f的運動方向向下，則（）A．此波朝x軸的負方向傳播B．質點d此時向下運動C．質點b將比質點c先回到平衡位置D．質點e此時的位移為零BCD高中物理機械波一、波長λ

-------在波動中，兩個相鄰同相質點間的距離1)在橫波中，兩個相鄰波峰（或波谷）間的距離等于λ；2)在縱波中，兩個相鄰密部（或疏部）間的距離等于λ；

思考:兩個相鄰反相質點間的距離為多少？ λλλλ高中物理機械波二、頻率-----波的頻率等于質點振動的頻率注意：波的頻率只與振源有關，與介質無關例如：同一聲音在空氣、水、鋼管中傳播，音調（頻率）不變。高中物理機械波三、波速------振動在介質中傳播的速度1)波速取決于介質的性質；2)波從一種介質傳播到另一種介質時，頻率f不變，波速v變化，因而波長λ也變 例如：某聲音f＝100HZ， 在空氣中傳播v1＝340m/s,其波長λ1＝3.4m； 在鋼管中傳播v2＝1500m/s,其波長λ2＝15m高中物理機械波例1、一個周期為0.1s的波源，在甲介質中形成一列波長為10m的簡諧波，該波傳到乙介質中傳播速度為200m/s，則下列敘述中正確的是（）A、在甲介質中波速為100m/sB、在甲介質中頻率為10HzC、在乙介質中波長為20mD、在乙介質中周期為0.2sABC高中物理機械波例2.如圖，為某一時刻橫波的圖象，圖中位于a、b兩處的質點經過1/4周期后分別運動到a′、b′處。則由圖可知（）A.波的周期B.波的傳播速度C.波的傳播方向D.波的波長x/my/cm01234567a′

bb′

aCD高中物理機械波y/cmx/m021046-10例3.一列簡諧機械橫波某時刻的波形圖如圖所示，波源的平衡位置坐標為x=0。當波源質點處于其平衡位置上方且向下運動時，介質中平衡位置坐標x=2m的質點所處位置及運動情況是（）A.在其平衡位置下方且向上運動B.在其平衡位置下方且向下運動C.在其平衡位置上方且向上運動D.在其平衡位置上方且向下運動A

相距為λ/2的兩質點振動反向！在同一時刻，兩者的位移（速度、加速度）大小相等、方向相反。高中物理機械波例4.一列簡諧橫波在x軸上傳播,t=0時刻的波形圖如甲圖所示,x=2cm的質點P的振動圖像如圖乙所示,由此可以判斷()A.該波的傳播方向是沿x軸的負方向.B.該波在2s時間內傳播的距離是2cm.C.在t=1.5s時P點的速度最大D.在0到1.5s時間內質點P通過的路程是12cmABt/s甲乙高中物理機械波

例5.一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，傳播速度為10m/s。當波傳到x=5m處的質點P時，波形如圖所示。則以下判斷正確的是（）

A．各質點的起振方向向下

B．再經過0.4s，質點P第一次回到平衡位置

C．再經過0.7s，x=9m處的質點Q到達波峰處

D．質點Q到達波峰時，質點P恰好到達波谷處y/mx/mP06248100.2-0.2QvAC高中物理機械波例6.在某介質中形成一列簡諧波，t=0時刻的波形如圖中的實線所示。若波向右傳播，零時刻剛好傳到A點，且再經過0.6s，P點也開始起振，求：（1）該列波的周期T=？（2）從t=0時起到P點第一次達到波峰時止，O點對平衡位置的位移y0及其所經過的路程s0各為多少？0x/my/cm-1172-2PA（2）y0=-0.02m

s0=0.3mT＝0.2s高中物理機械波例7.在均勻介質中選取平衡位置在同一直線上的9個質點，相鄰兩質點的距離均為L，如圖（a）所示。一列橫波沿該直線向右傳播，t=0時到達質點1，質點1開始向下運動，經過時間?t第一次出現(xiàn)如圖（b）所示的波形，則該波的()A．周期為?t，波長為8L.B．周期為2?t/3，波長為8L.C．周期為2?t/3，波速為12L/Δt.D．周期為?t，波長為8L/Δt123456789圖(a)123456789v圖(b)BC高中物理機械波例8、如圖所示，波源S從平衡位置y=0開始振動，運動方向豎直向上（y軸的正方向），振動周期T=0.01s，產生的簡諧波向左、右兩個方向傳播，波速均為v=80m/s，經過一段時間后，P、Q兩點開始振動。已知距離SP=1.2m、SQ=2.6m，(1)畫出S開始振動t=0.04S時的波形；(2)畫出在Q剛開始振動時刻的波形；SPQQSP高中物理機械波（3）若以Q點開始振動的時刻作為計時的零點，則在下圖的振動圖像中能正確描述，P、Q兩點振動情況的是（）A、甲是Q點的振動圖像B、乙是Q點的振動圖像C、丙是P點的振動圖像D、丁是P點的振動圖像AD高中物理機械波波的多解問題經過nT或傳了后的波形（前段）不變雙向性高中物理機械波例9.一列橫波在x

上傳播，t

時刻與t+0.4s時刻在x

軸上0--6m區(qū)間內的波形圖如圖中同一條圖線所示，由圖可知()A.該波最大波速為10m/sB.質點振動周期的最大值為0.4sC.在t+0.2s時，x=6m的質點位移為零

D.若波沿x

軸正方向傳播，各質點剛開始振動時的方向向上x/my/m0123456BC解：nT=0.4sT=0.4/n(s)λ=4mv=λ/T=10n(m/s)高中物理機械波例10.一列簡諧波沿一直線傳播，當直線上某質點a向上運動到達最大位移時，a點右方相距0.15m的b點恰經平衡位置向上運動，則這列波的波長可能是（）

A．0.6mB．0.3mC．0.2mD．0.12mb

aACDb

a高中物理機械波例11、如圖所示，實線是一列簡諧波在某一時刻的波形圖線，虛線是0.2s后它的波形圖，這列波可能的傳播速度是多少？=(20n+15)m/s（n=1,2,3,…）向右傳播：=(20n+5)m/s向左傳播：高中物理機械波例4、如圖，一根水平長繩上的a、b兩點相距14m，b點在a點的右方，波長λ＞14m。當一列簡諧橫波沿此長繩向右傳播時，若a點的位移達到正極大時，b點的位移為零，且向下運動，經過1.0s后，a點的位移第一次為零，且向下運動，而b點的位移達到負極大，則這列簡諧波的波速等于多少？T/4=1.0sab3/4λ=14m所以v=λ/T=(14/3)m/s高中物理機械波例4原題：如圖，一根水平長繩上的a、b兩點，相距為14m，b點在a點的右方，波長λ＞１４ｍ。當一列簡諧橫波沿此長繩向右傳播時，若a點的位移達到正極大時，b點的位移為零，且向下運動，經過1.0s后，a點的位移第一次為零，且向下運動，而b點的位移達到負極大，則這列簡諧波的波速等于多少？ab變化一：若把原題中“波長λ＞１４ｍ”的條件取消，則波速可能等于多少？解答：考慮空間上的周期性，（n+3/4）λ=14mT/4=1.0s，故波速：v=λ/T=14/（4n+3）m/s（n=0、1、2、3……），高中物理機械波變化二：若把原題中“a點的位移第一次為零”改為“a點的位移為零”呢？解答：考慮時間上的周期性，即：（n+1/4）T=1s，

3λ/4=14m，故波速：v=λ/T=14（4n+1）/3m/s例4原題：如圖，一根水平長繩上的a、b兩點，相距為14m，b點在a點的右方，波長λ＞１４ｍ。當一列簡諧橫波沿此長繩向右傳播時，若a點的位移達到正極大時，b點的位移為零，且向下運動，經過1.0s后，a點的位移第一次為零，且向下運動，而b點的位移達到負極大，則這列簡諧波的波速等于多少？ab高中物理機械波變化三：若把原題中“a點的位移第一次為零”改為“a點的位移為零”，并取消“波長λ＞１４ｍ”的條件呢？解答：a、b間距離為（n+3/4）λ=14m（n=0、1、2…）a回到平衡位置經過的時間為（k+1/4）T=1s（k=0、1、2…）所以v=λ/T=14（4k+1）/（4n+3）m/s例4原題：如圖，一根水平長繩上的a、b兩點，相距為14m，b點在a點的右方，波長λ＞１４ｍ。當一列簡諧橫波沿此長繩向右傳播時，若a點的位移達到正極大時，b點的位移為零，且向下運動，經過1.00s后，a點的位移第一次為零，且向下運動，而b點的位移達到負極大，則這列簡諧波的波速等于多少？ab高中物理機械波變化四：若取消原題中“向右”、“波長λ＞１４ｍ”和“第一次”的條件，（1）當波向右傳播時，同變化三

（2）當波向左傳播時 例4原題：如圖，一根水平長繩上的a、b