机械波复习.ppt

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机械波复习机械波复习复习目标复习目标:

1、机械波的产生条件、机械波的产生条件2、机械波的类型、机械波的类型3、波长、频率和波速的关系、波长、频率和波速的关系4、声波，超声波、声波，超声波,多普勒效应及其应用多普勒效应及其应用基本知识：

1.1.机械波机械波

（1）

（1）机械振动在介质中的传播形成机械波机械振动在介质中的传播形成机械波.

（2）

（2）机械波产生的条件：

机械波产生的条件：

波源波源，介质介质.2.2.机械波的分类机械波的分类

（1）

（1）横波：

质点振动方向与波的传播方向垂直的横波：

质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波波叫横波.横波有凸部横波有凸部（波峰波峰）和凹部和凹部（波谷波谷）.）.

（2）

（2）纵波：

质点振动方向与波的传播方向在同一纵波：

质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波直线上的波叫纵波.纵波有密部和疏部纵波有密部和疏部.3.3.机械波的特征机械波的特征机械波传播的是机械波传播的是振动形式和能量振动形式和能量。

质。

质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移波迁移.介质中各质点的振动周期和频率都与介质中各质点的振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同波源的振动周期和频率相同.由波源向远处的各质点都依次重复波由波源向远处的各质点都依次重复波源的振动源的振动.4.4.波长、波速和频率及关系波长、波速和频率及关系波长：

在波动中，对平衡位置的位移总波长：

在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离叫波长是相等的两个相邻质点间的距离叫波长.振动在介质中一个周期传播的距离等于振动在介质中一个周期传播的距离等于一个波长。

对于横波，相邻的两个波峰或相一个波长。

对于横波，相邻的两个波峰或相邻的两个波谷之间的距离等于一个波长邻的两个波谷之间的距离等于一个波长.对于对于纵波，相邻的两个密部或相邻的两个疏部之纵波，相邻的两个密部或相邻的两个疏部之间的距离等于一个波长。

间的距离等于一个波长。

波长由波速和频率共同决定。

波长由波速和频率共同决定。

波速：

指振动的状态在介质中的传播波速：

指振动的状态在介质中的传播速度。

波在同一种均匀介质中是匀速传播速度。

波在同一种均匀介质中是匀速传播的。

的。

速率只与介质有关，而与频率无关速率只与介质有关，而与频率无关。

注意：

波速与质点振动速度不是同一概念注意：

波速与质点振动速度不是同一概念.频率：

指参与波动的所有质点的振动频率：

指参与波动的所有质点的振动频率。

等于波源的振动频率频率。

等于波源的振动频率频率只与波频率只与波源有关，与介质无关源有关，与介质无关。

三者关系：

三者关系：

v=v=ff，ff和和vv决定决定.5.波动图像：

表示介质各质点在某一时刻相对平衡位波动图像：

表示介质各质点在某一时刻相对平衡位置的位移。

其中：

横坐标表示各质点的位置；纵坐标置的位移。

其中：

横坐标表示各质点的位置；纵坐标表示该时刻介质各质点偏离各自的平衡位置的位移。

表示该时刻介质各质点偏离各自的平衡位置的位移。

波的图像能反映的物理量波的图像能反映的物理量振幅和波长振幅和波长.该时刻介质各质点的位移该时刻介质各质点的位移.已知波的传播方向，可确定该时刻介质各质点的已知波的传播方向，可确定该时刻介质各质点的振动方向，也可反过来运用振动方向，也可反过来运用.已知波的传播方向，可确定任一时刻的波形图已知波的传播方向，可确定任一时刻的波形图.已知波的传播速度大小和方向，可确定图像上介已知波的传播速度大小和方向，可确定图像上介质各质点的振动图像质各质点的振动图像.一切波都能发生反射、折射、干涉和衍射。

一切波都能发生反射、折射、干涉和衍射。

干涉干涉和衍射和衍射是波特有的性质。

是波特有的性质。

干涉：

干涉：

产生干涉的必要条件：

两列波源的频率必须相同。

产生干涉的必要条件：

两列波源的频率必须相同。

在稳定的干涉区域内，振动加强点始终加强；振动在稳定的干涉区域内，振动加强点始终加强；振动减弱点始终减弱。

减弱点始终减弱。

衍射：

波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做衍射：

波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。

波的衍射。

发生明显衍射的条件：

障碍物或孔的尺寸比波长发生明显衍射的条件：

障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长差不多小或与波长差不多、机械波的反射、折射、干涉和衍射、机械波的反射、折射、干涉和衍射、声波：

、声波：

（1）、）、声波声波是纵波，是纵波，

（2）、可闻波的频率范围是：

）、可闻波的频率范围是：

20Hz-20000Hz（3）、次声波：

频率小于）、次声波：

频率小于20Hz的声波；的声波；超声波：

频率大于超声波：

频率大于20000Hz的声波。

的声波。

（4）、应用：

）、应用：

（5）多普勒效应

（1）由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象实质是：

波源的频率没有变化，而是观察者接收到的频率发生了变化

（2）多普勒效应的产生原因1、机械波的理解、机械波的理解【例】地震震动以波的形式传播，地震波有纵波和横波之分。

图中是某一地震波的传播图，其振幅为A，波长为，某一时刻某质点的坐标为（，0）经1/4周期该质点的坐标是多少？

该波是纵波还是横波。

A纵波（5/40）B横波（，A）C纵波（，A）D横波（5/4A）解析:

由题图知，该地震波为横波，即传播方向与振动方向垂直。

某质点的坐标（，0）即为图中a点，经1/4周期，a点回到平衡位置下面的最大位移处，即位移大小等于振幅，坐标为（，A），（水平方向质点并不随波逐流）。

故答案为B【例例】19991999年年99月月2121日台湾南投地区发生了里氏日台湾南投地区发生了里氏7.67.6级大地震，已知地震中的纵波和横波在级大地震，已知地震中的纵波和横波在地表附近地表附近（即深度（即深度hh约为零）约为零）的传播速度为的传播速度为9.1km/s9.1km/s和和3.7km/s3.7km/s，在某地的观测站中，记录了南投地震的在某地的观测站中，记录了南投地震的纵波和横波达该地的时间差为纵波和横波达该地的时间差为5.4s.5.4s.

（1）

（1）求这个观测站距南投的距离求这个观测站距南投的距离.

（2）

（2）观测站首先观察到的是上下振动还是左右晃观测站首先观察到的是上下振动还是左右晃动动?

【解析解析】

（1）

（1）设观测站距南投的距离为设观测站距南投的距离为s,s,则则s/vs/v横横-s/v-s/v纵纵=t.=t.s=vs=v横横vv纵纵/（v/（v纵纵-v-v横横）t）t=9.1=9.13.7/（9.1-3.7）3.7/（9.1-3.7）5.4km=34km5.4km=34km

（2）

（2）因为纵波先到观测点，因而先观察到的因为纵波先到观测点，因而先观察到的是左右晃动是左右晃动.2、质点振动方向和波的传播方向的、质点振动方向和波的传播方向的判定判定【例】如图所示，a、b是一列横波上的两个质点，它们在X轴上的距离s=30m，波沿x轴正方向传播，当a振动到最高点时b恰好经过平衡位置，经过3s，波传播了30m，并且a经过平衡位置，b恰好到达最高点，那么A这列波的速度一定是10msB这列波的周期可能是08sC这列波的周期可能是3sD这列波的波长可能是24m答案答案：

ABD3已知波速已知波速V和波形，画出再经和波形，画出再经t时间波形图的方法时间波形图的方法【例例】图是某时刻一列横波在空间传播的波形图线。

已知波是沿x轴正方向传播，波速为4m/s，试计算并画出经过此时之后1.25s的空间波形图。

4已知振幅已知振幅A和周期和周期T，求振动质，求振动质点在点在t时间内的路程和位移时间内的路程和位移【例】如图所示,在xOy平面内有一沿x轴正方向传播的简谐振动横波,波速为1m/s,振幅为4cm,频率为2.5Hz,在t=0时刻,P点位于其平衡位置上方最大位移处,则距P点为0.2m的Q点A、在0.1s时的位移是4cm;B、在0.1s时的速度最大;C、在0.1s时的速度向下;D、在0到0.1s的时间内路程是4cm;PQPQ解析:

P与Q相距/2,先画出若干个波长的波形,经过0.1s也就是T/4后,Q点将回到平衡位置,且向上运动,B项正确;在0到0.1s时间内通过的路程为振幅,即4cm,D项正确拓展:

若求经t=2.5s时Q的路程和Q的位移,如何求?

多普勒效应【例例】一机车汽笛频率为650Hz，机车以v=15m/s的速度观察者驶来，设空气中的声速是V=340m/s，观察者听到的声音频率为多少？

解答：

解答：

机车静止时，汽笛声的波长为，由于机车（波源）向观察者运动，波长应减小vT，则单位时间内通过观察者的波数变为即观察者听到的声音频率变大了，音调变高了。

5.波的叠加与波的干涉【例】如图所示，在坐标xoy的y轴上有两个相同的波源A、B，它们激起水波波长为2m，A、B的坐标分别为（0，2m）和（0，5m）在x轴上从到十范围内两列波叠加相减弱的点的个数为多少个？

【解析】在X轴上任取点C，连接CA、CB如图所示，由图可知CBCAAB3m（由三角形任意两边之差小于第三边原理得出左式），所以（CBCA）的值可以取lm、2m、3m而A、B两波源激起的水波波长为2m，则只有当（CBCA）值为半波长的奇数倍时，两列波相遇才是减弱的，故取lm、3m时两列波叠加后是减弱的，由于是在x轴上从到十范围内寻找，以及关于y轴对称的关系，故减弱点共有3个干涉强、弱区的判断方法有两种：

（1）在波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇处是干涉加强区；在波峰与波谷相遇或波谷与波峰相遇处是干涉减弱区。

（2）与相同波源的距离差为半波长的偶数倍处是干涉加强区；与相同波源的距离差为半波长的奇数倍处是干涉减弱区。

练练1.声波在钢轨中传播的速度远大于在空气中传声波在钢轨中传播的速度远大于在空气中传播的速度，则当声音从空气传到钢轨中时（播的速度，则当声音从空气传到钢轨中时（）A、频率变小，波长变大、频率变小，波长变大B、波长变小，频率变大、波长变小，频率变大C、频率不变，波长变大、频率不变，波长变大D、频率不变，波长变小、频率不变，波长变小练练2、简谐波在传播过程中，关于波上各质点的、简谐波在传播过程中，关于波上各质点的运动情况，下列说法正确的是：

运动情况，下列说法正确的是：

（）A、各质点的位移、加速度都相等、各质点的位移、加速度都相等B、同一时刻各质点运动的速率都相等、同一时刻各质点运动的速率都相等C、同一时刻各质点传播的速率都相等、同一时刻各质点传播的速率都相等D、各质点振动的周期、振幅都相等、各质点振动的周期、振幅都相等