机械波知识点.pptx

期末复习期末复习 机械波机械波一、机械波的形成和传播一、机械波的形成和传播 1.1.机械波的形成：机械波的形成：机械振动在弹性介质中的传播过程叫机械波机械振动在弹性介质中的传播过程叫机械波2.2.机械波的特点：机械波的特点：a.a.受受迫迫振振动动（f=ff=f源源），前前一一质质点点带带动动后后一一质质点点，时间延时，时间延时，b.b.振振动动形形式式的的传传播播，能能量量的的传传播播，信信息息的的传传播播，波形的平移，介质没有定向迁移。波形的平移，介质没有定向迁移。3.3.机械波形成条件：机械波形成条件：1 1、振源、振源 2.2.弹性介质。弹性介质。有机械波必有机械振动，有机械波必有机械振动，有机械振动不一定有机械波有机械振动不一定有机械波 4.4.机械波的种类：机械波的种类：区别：振动方向与传播方向的不同：区别：振动方向与传播方向的不同：横波：质点振动方向与传播方向垂直。横波：质点振动方向与传播方向垂直。形成波峰、波谷；形成波峰、波谷；如：绳波如：绳波 纵波：质点振动方向与传播方向相同纵波：质点振动方向与传播方向相同 形成密部、疏部。形成密部、疏部。如：声波如：声波 水波即不是横波也不是纵波水波即不是横波也不是纵波。1.1.横波、横波、2.2.纵波纵波1 1、频率（、频率（f f）：）：波的频率就是质点的振动频率波的频率就是质点的振动频率 波在介质中传播时，所有的质点都是在做受迫振动，质波在介质中传播时，所有的质点都是在做受迫振动，质点的振动频率都等于振源的振动频率，也就是说点的振动频率都等于振源的振动频率，也就是说波的频波的频率是由波源来决定的，与传播介质无关率是由波源来决定的，与传播介质无关.二、波的描述二、波的描述 2 2、波长（、波长（）：）：波长是两个相邻的、在振动过程中对波长是两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相同的质点间的距离平衡位置的位移总是相同的质点间的距离.对于横波对于横波来说波长是两个相邻波峰（波谷）之间的距离。来说波长是两个相邻波峰（波谷）之间的距离。波长由介质和波源共同决定。波长由介质和波源共同决定。3 3、波速（、波速（v v）：）：波速描述的是波的传播的快波速描述的是波的传播的快慢即质点振动状态传播的速度慢即质点振动状态传播的速度 波速的数学表达式为波速的数学表达式为v=x/tv=x/t，其中的，其中的xx为介质中质点为介质中质点振动状态在振动状态在tt时间内传时间内传播的距离，可以简单的理解播的距离，可以简单的理解xx为为tt内波内波峰前进的距离峰前进的距离.当当t=Tt=T时，时，x=x=，则有，则有v=/T=fv=/T=f。注意：注意：(1)(1)波的传播速度与质点振动的速度是两个波的传播速度与质点振动的速度是两个不同的概念不同的概念,不能混为一谈不能混为一谈.(2)(2)波速是由介质的性质决定的波速是由介质的性质决定的,与波的频与波的频率、质点的振幅无关，同类波在同一种率、质点的振幅无关，同类波在同一种均匀介质中，波速是一个定值均匀介质中，波速是一个定值.我们通常我们通常认为波在传播方向上是一个匀速直线运认为波在传播方向上是一个匀速直线运动动.(3)当波从一种介质中进入另一种介质中当波从一种介质中进入另一种介质中时，波的频率不变，但是波的传播速度时，波的频率不变，但是波的传播速度发生改变，波长发生改变发生改变，波长发生改变.4 4、波长、频率和波速的关系：、波长、频率和波速的关系：注意：这个公式也适用于电磁波。注意：这个公式也适用于电磁波。三、波的图象三、波的图象 1.1.波的图象及其物理意义波的图象及其物理意义.物理意义：某时刻各个质点离开平衡位置的位移物理意义：某时刻各个质点离开平衡位置的位移。横坐标：横坐标：各个振动质点在平衡位置时的距离各个振动质点在平衡位置时的距离纵坐标：纵坐标：某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移注意：注意：双向性和重复性。波形图的重复性是双向性和重复性。波形图的重复性是指相隔时间为整数倍周期的两个时刻的波形指相隔时间为整数倍周期的两个时刻的波形图是相同的图是相同的.2.2.图象特征：正弦或余弦曲线。图象特征：正弦或余弦曲线。3.3.由图象获取的信息：由图象获取的信息：质点的振位移、质点振动方向、振幅；质点的振位移、质点振动方向、振幅；波长、波速方向波长、波速方向为瞬时图象，时刻选择不同，为瞬时图象，时刻选择不同，图象会变化，但变化中有规律图象会变化，但变化中有规律研究质点振动的时间起点研究质点振动的时间起点（零时刻）不同，图线的起（零时刻）不同，图线的起始点不同始点不同描述的是某一时刻各个质点偏描述的是某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移离平衡位置的位移描述的是某一质点在各个时描述的是某一质点在各个时刻偏离平衡位置的位移刻偏离平衡位置的位移(x x、y y)表示表示x x处质点某时刻的处质点某时刻的偏离平衡位置的位移为偏离平衡位置的位移为y y（t t、x x）表示）表示t t时刻的位移时刻的位移是是x x某一时刻连续介质中各质点相某一时刻连续介质中各质点相对于平衡位置的位移规律对于平衡位置的位移规律质点在振动过程中，位移随质点在振动过程中，位移随时间而变化的规律时间而变化的规律波的传播方向上所有的振波的传播方向上所有的振动质点动质点一个振动质点图线的图线的变变 化化物理意义物理意义坐标含义坐标含义图图 象象研究内容研究内容研究对象研究对象波的图象波的图象振动的图像振动的图像 4.4.波波与振动图象的区别与振动图象的区别xy（1 1）波的传播方向和介质中质点的振动方）波的传播方向和介质中质点的振动方向的关系向的关系.a.a.由由v v判断质点的振动方向判断质点的振动方向BAC5.5.波的图像的应用波的图像的应用b.b.由质点的振动方向判断由质点的振动方向判断v v的方向的方向（2 2）知道波的图象及传播方向，画波上各）知道波的图象及传播方向，画波上各点的振动图象。点的振动图象。（3 3）知道波源或某己知位置质点的振动图）知道波源或某己知位置质点的振动图象及此波的波速大小、方向，可以画出此波象及此波的波速大小、方向，可以画出此波各时刻的波的图象各时刻的波的图象。（4 4）由由t t时时刻刻图图象象画画出出t+tt+t时时刻刻的的图图象象。（求求x=vtx=vt，抓抓住住特特殊殊点点，将将波波峰峰或或波波谷平移即可）谷平移即可）（5 5）由）由t t时刻图象和时刻图象和t+tt+t时刻的图象求波速。时刻的图象求波速。注意波速的双向性及重复性。注意波速的双向性及重复性。x=n+xx=n+x（一）波的衍射（一）波的衍射 定义定义:波能绕过障碍物继续向前传播的现象叫波能绕过障碍物继续向前传播的现象叫波的衍射波的衍射.注意：注意：（1 1）一切波都能发生衍射现象，反之能发生衍射一切波都能发生衍射现象，反之能发生衍射现象的就一定是波现象的就一定是波.（2 2）波绕过障碍物后，波速、波长以及频率都不波绕过障碍物后，波速、波长以及频率都不变，只有波的振幅发生改变变，只有波的振幅发生改变 .（3 3）声波易发生衍射现象，光波不易发生衍射现声波易发生衍射现象，光波不易发生衍射现象。象。四、波的衍射四、波的衍射（二）发生明显衍射现象的条件（二）发生明显衍射现象的条件 障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长差不多差不多.注意：一切波都能发生衍射现象而且衍注意：一切波都能发生衍射现象而且衍射现象一直存在，只是明显不明显的问射现象一直存在，只是明显不明显的问题，我们说障碍物或孔的尺寸大小不是题，我们说障碍物或孔的尺寸大小不是决定衍射是否能发生的条件，而是只是决定衍射是否能发生的条件，而是只是发生明显衍射现象的条件发生明显衍射现象的条件.（一）波的叠加（一）波的叠加 两列波在空间相遇或分离时，都能保持两列波在空间相遇或分离时，都能保持原来各自的状态，即频率、振幅、波长、原来各自的状态，即频率、振幅、波长、波速及振动方向不变，继续向前传播而波速及振动方向不变，继续向前传播而不互相干扰不互相干扰 .在两列波的重叠区域里，在两列波的重叠区域里，任何一个质点都要同时参与两个振动，任何一个质点都要同时参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的位其振动位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和移的矢量和.注意：波的叠加与两个小球相撞后的情形注意：波的叠加与两个小球相撞后的情形不同不同。五、波的叠加与干涉波的叠加与干涉（二）波的干涉（二）波的干涉 振动情况完全相同的两列波叠加，使某振动情况完全相同的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，并且振动加强的区域和振动始终减弱，并且振动加强的区域和振动减弱的区域互相间隔，这种现象叫波动减弱的区域互相间隔，这种现象叫波的干涉，形成的图样叫干涉图样的干涉，形成的图样叫干涉图样.(1)振动加强点的质点所处的位置并不是我们振动加强点的质点所处的位置并不是我们同学所主观认为出现在这个位置的一定是一同学所主观认为出现在这个位置的一定是一个波峰，或者一定是一个波谷个波峰，或者一定是一个波谷.振动加强点振动加强点的意思是两列波在这点引起的位移的方向是的意思是两列波在这点引起的位移的方向是同向的，如当一列波在这引起一个波峰的话，同向的，如当一列波在这引起一个波峰的话，另一列波肯定在此引起一波峰另一列波肯定在此引起一波峰.所以此振动所以此振动点就会出现很高的波峰，或很低的波谷，但点就会出现很高的波峰，或很低的波谷，但是不会一直保持是波谷或波峰是不会一直保持是波谷或波峰.(2)增强区或减弱区位置是确定的，即增强区增强区或减弱区位置是确定的，即增强区的点始终增强；减弱区的点始终减弱的点始终增强；减弱区的点始终减弱(3)干涉也是波特有的现象干涉也是波特有的现象.（三）干涉的条件（三）干涉的条件干涉的产生条件：干涉的产生条件：两列波频率相同、振动情况相同两列波频率相同、振动情况相同.六、多普勒效应六、多普勒效应1.1.现现象象：声声源源的的频频率率不不变变，观观察察者者接收接收 到的频率发生变化。到的频率发生变化。2.2.产产生生原原因因：波波源源与与观观察察者者之之间间有有相对运动。相对运动。3.3.变化规律：变化规律：二二者者接接近近时时，观观察察者者接接收收到到的的频频率率增增大大二二者者远远离离时时，观观察察者者接接收收到到的的频率减小。频率减小。七、次声波和超声波七、次声波和超声波频率范围：次声波：频率范围：次声波：f f次次20Hz20Hz，超声波：超声波：f f超超20000Hz20000Hz。