单元机械波.pptx
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1、一、机械波的产生条件及其特点一、机械波的产生条件及其特点1产生条件:产生条件:(1)波源;波源;(2)介质介质第1页/共42页2特点特点(1)机械波传播的只是振动的形式和能量,机械波传播的只是振动的形式和能量,质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动,质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动,并不随波迁移并不随波迁移(2)介质中各质点的振幅相同,振动周期和介质中各质点的振幅相同,振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同频率都与波源的振动周期和频率相同(3)各质点开始振动各质点开始振动(即起振即起振)的方向均相同的方向均相同(4)一个周期内,质点完成一次全振动,通一个周期内,质点完成一次全振动,通过的
2、路程为过的路程为4A.第2页/共42页二、机械波的分类二、机械波的分类1横波:质点振动方向与波的传播方横波:质点振动方向与波的传播方向垂直的波,有波峰向垂直的波,有波峰(凸部凸部)和波谷和波谷(凹部凹部)2纵波:质点振动方向与波的传播方纵波:质点振动方向与波的传播方向在同一条直线上的波,有密部和疏部向在同一条直线上的波,有密部和疏部第3页/共42页三、波长、波速、频率及其关系三、波长、波速、频率及其关系1波长波长在波的传播方向上,相对平衡位置的位在波的传播方向上,相对平衡位置的位移总是相等的两个相邻的质点平衡位置移总是相等的两个相邻的质点平衡位置间的距离,用间的距离,用表示表示2波速波速波在介
3、质中的传播速度由介质本身的性波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定质决定第4页/共42页3频率频率由波源决定,等于波源的振动频率由波源决定,等于波源的振动频率4波长、波速和频率的关系波长、波速和频率的关系(1)公式关系:公式关系:vf.(2)适用条件:对机械波、电磁波均适用适用条件:对机械波、电磁波均适用第5页/共42页 (1)在波的传播过程中,除在波的传播过程中,除波源质点外其他质点均做受迫振动波源质点外其他质点均做受迫振动(2)注意区别振速和波速:振速是质点在注意区别振速和波速:振速是质点在平衡位置附近做周期性运动的速度,时平衡位置附近做周期性运动的速度,时刻在变化波速是波动的传播速度,
4、在刻在变化波速是波动的传播速度,在同一种介质中是不变的同一种介质中是不变的第6页/共42页四、波的图象四、波的图象1物理意义:波在传播过程中各质点在某物理意义:波在传播过程中各质点在某时刻的位移情况时刻的位移情况2振动图象与波的图象的比较振动图象与波的图象的比较 两种两种图象图象振动图象振动图象波的图象波的图象研究对象研究对象一个振动质点一个振动质点沿波传播方向沿波传播方向上的所有质点上的所有质点比较内容比较内容第7页/共42页振动图象振动图象波的图象波的图象图象意义图象意义一质点位移随一质点位移随时间变化规律时间变化规律某时刻所有质点某时刻所有质点相对平衡位置的相对平衡位置的位移位移图象特点
5、图象特点两种图象两种图象比较内容比较内容第8页/共42页振动图象振动图象波的图象波的图象图象信息图象信息(1)振动周期振动周期(2)振幅振幅(3)各时刻质点位各时刻质点位移、速度、加速移、速度、加速度度(包括大小、包括大小、方向方向)(1)波长、振幅波长、振幅(2)任意一质点此刻的任意一质点此刻的位移位移(3)任意一质任意一质点在该时刻加速度点在该时刻加速度方向方向两种图象两种图象比较内容比较内容第9页/共42页振动图象振动图象波的图象波的图象图象变化图象变化随时间推移图随时间推移图象延续,但原象延续,但原有形状不变有形状不变随时间推移,随时间推移,图象沿传播方图象沿传播方向平移向平移一完整曲
6、线一完整曲线对应横坐标对应横坐标一个周期一个周期一个波长一个波长两种图象两种图象比较内容比较内容第10页/共42页 (1)机械波从一种介质进机械波从一种介质进入另一种介质,频率不变,但波速、波入另一种介质,频率不变,但波速、波长都改变长都改变(2)机械波波速仅由介质来决定,固体、机械波波速仅由介质来决定,固体、液体中波速比空气中大液体中波速比空气中大第11页/共42页五、简谐波常见问题分类五、简谐波常见问题分类1由由t时刻波形图画时刻波形图画tt时刻的波形图时刻的波形图(1)平移法:先算出经平移法:先算出经t时间波传播的距时间波传播的距离离xvt,再把波形沿波的传播方向,再把波形沿波的传播方向
7、平移平移x.当当x,即,即xnx时,可时,可采取去整采取去整(n)留零留零(x)的方法只需平移的方法只需平移x即可即可第12页/共42页2横波的传播方向与质点的振动方向横波的传播方向与质点的振动方向的互判方法的互判方法第13页/共42页(1)上下坡法上下坡法沿波的传播速度方向看,沿波的传播速度方向看,“上坡上坡”的点向的点向下振动,下振动,“下坡下坡”的点向上振动,简称的点向上振动,简称“上上坡下,下坡上坡下,下坡上”(如下图所示如下图所示)第14页/共42页(2)同侧法同侧法在波的图上的某一点,沿竖直方向画出一在波的图上的某一点,沿竖直方向画出一个箭头表示质点振动方向,并设想在同一个箭头表示
8、质点振动方向,并设想在同一点沿水平方向画个箭头表示波的传播方向,点沿水平方向画个箭头表示波的传播方向,那么这两个箭头总是在曲线的同侧那么这两个箭头总是在曲线的同侧(如如下图所示下图所示)第15页/共42页(3)逆向描迹法逆向描迹法逆着波的传播方逆着波的传播方向用笔描波形曲向用笔描波形曲线,笔头向上动,线,笔头向上动,质点的振动方向质点的振动方向向上,笔头向下向上,笔头向下动,质点的振动动,质点的振动方向就向下,如方向就向下,如右图所示右图所示第16页/共42页3波的多解性问题波的多解性问题造成波动问题多解的主要因素有造成波动问题多解的主要因素有(1)周期性周期性时间周期性:时间间隔时间周期性:
9、时间间隔t与周期与周期T的的关系不明确关系不明确空间周期性:波传播距离空间周期性:波传播距离x与波长与波长的关系不明确的关系不明确第17页/共42页(2)双向性双向性传播方向双向性:波的传播方向不确定传播方向双向性:波的传播方向不确定振动方向双向性:质点振动方向不确定振动方向双向性:质点振动方向不确定如:如:a.质点达到最大位移处,则有正向和负质点达到最大位移处,则有正向和负向最大位移两种可能向最大位移两种可能b质点由平衡位置开始振动,则起振方向质点由平衡位置开始振动,则起振方向有向上、向下有向上、向下(或向左、向右或向左、向右)的两种可能的两种可能第18页/共42页c只告诉波速不指明波的传播
10、方向,只告诉波速不指明波的传播方向,应考虑沿两个方向传播的可能应考虑沿两个方向传播的可能d只给出两时刻的波形,则有多次重只给出两时刻的波形,则有多次重复出现的可能等复出现的可能等解决此类问题时,往往采用从特殊到一解决此类问题时,往往采用从特殊到一般的思维方法,即找到一个周期内满足般的思维方法,即找到一个周期内满足条件的特例,在此基础上,如知时间关条件的特例,在此基础上,如知时间关系,则加系,则加nT;如知空间关系,则加;如知空间关系,则加n.第19页/共42页(3)波形的隐含性形成多值解波形的隐含性形成多值解在波动问题中,往往只给出完整波形的在波动问题中,往往只给出完整波形的一部分,或给出几个
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