高中物理機(jī)械波25214課件

二.形成機(jī)械波的條件：波源彈性介質(zhì)①介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用的彈力；②后一質(zhì)點(diǎn)受到前一質(zhì)點(diǎn)的帶動(dòng),總是要重復(fù)前方質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)。③后一質(zhì)點(diǎn)總比前一質(zhì)點(diǎn)滯后。機(jī)械波的形成：由此可推知各質(zhì)點(diǎn)的速度方向v機(jī)械波：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播能否比較各質(zhì)點(diǎn)此時(shí)的速度大小？高中物理機(jī)械波25214問：質(zhì)點(diǎn)本身有沒有隨波遷移？傳出去的是什么？質(zhì)點(diǎn)做什么運(yùn)動(dòng)？沒有！機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式能量和信息問：在機(jī)械波的傳播中，存在著哪兩種運(yùn)動(dòng)？波的傳播：勻速直線運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)：機(jī)械振動(dòng)（周期性非勻變速運(yùn)動(dòng)）問：由波的形成可推知機(jī)械波波速取決于什么？機(jī)械波波速僅取決于介質(zhì)一個(gè)周期內(nèi)波推進(jìn)的距離是一個(gè)波長(zhǎng)高中物理機(jī)械波25214三、機(jī)械波的分類1、橫波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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(diǎn)叫做波峰，凹下部分的最低點(diǎn)叫做波谷波峰波谷高中物理機(jī)械波252142、縱波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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(zhì)點(diǎn)分布最密的部分叫密部，質(zhì)點(diǎn)分布最疏的部分叫疏部。橫波和縱波可以同時(shí)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(jī)械波25214四、機(jī)械波和機(jī)械振動(dòng)的關(guān)系類別振動(dòng)波動(dòng)運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象運(yùn)動(dòng)成因聯(lián)系單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的周期性運(yùn)動(dòng)所有質(zhì)點(diǎn)共同的周期性運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)受到指向平衡位置的回復(fù)力作用介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)受到相鄰質(zhì)點(diǎn)的帶動(dòng)1.振動(dòng)是波動(dòng)的起因,波動(dòng)是振動(dòng)的傳播2.有波動(dòng)一定有振動(dòng),有振動(dòng)不一定有波動(dòng)書P26123高中物理機(jī)械波25214例1.關(guān)于振動(dòng)和波的關(guān)系，下列說法正確的是（）A．如果波源停止振動(dòng)，在介質(zhì)中傳播的波也立即停止B．發(fā)聲體在振動(dòng)時(shí)，一定會(huì)產(chǎn)生聲波C．波動(dòng)的過程是介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)由近及遠(yuǎn)的傳播過程D．波動(dòng)的過程是質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)形式及能量由近及遠(yuǎn)的傳播過程E．如果沒有機(jī)械振動(dòng)，一定沒有機(jī)械波F．只要物體做機(jī)械振動(dòng)，一定有機(jī)械波產(chǎn)生G．機(jī)械波的傳播速度與振源的振動(dòng)速度一樣H．機(jī)械波的頻率與振源的頻率一樣DEH高中物理機(jī)械波25214例2.關(guān)于橫波與縱波的說法中，正確的是（）A．振源上下振動(dòng)形成的波是橫波B．振源左右振動(dòng)形成的波是縱波C．振源振動(dòng)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(jī)械波25214例3.關(guān)于機(jī)械波在傳播過程中的特點(diǎn)，以下說法正確的是（）A．后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)總是跟著重復(fù)前一個(gè)帶動(dòng)它振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)B．振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的頻率隨波的傳播而降低C．介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)只在自己的平衡位置附近做振動(dòng)D．機(jī)械波的傳播必須有介質(zhì)E．介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)隨波遷移F．波源的振動(dòng)能量隨波傳遞G．波源的能量隨振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的遷移而隨波傳遞ACDF高中物理機(jī)械波25214一、振動(dòng)圖象1、物理意義：描述一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻離開平衡位置的位移2、由圖可以讀出：

1）該質(zhì)點(diǎn)在任一時(shí)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(biāo)表示位移，并不表示質(zhì)點(diǎn)在空間的實(shí)際位置。xtO看下一時(shí)刻所處的位置高中物理機(jī)械波25214二、波的圖象1、物理意義：描述某時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移橫波的圖象與波形相似。對(duì)橫波:對(duì)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(jī)械波252142、由圖可以得出？1）振幅A波長(zhǎng)YXOvA2）該時(shí)刻任一質(zhì)點(diǎn)的位移x3）該時(shí)刻任一質(zhì)點(diǎn)加速度a的方向：4）該時(shí)刻任一質(zhì)點(diǎn)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(zhì)點(diǎn)的前一質(zhì)點(diǎn)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(fù)方向傳播。注意波的雙向性方法1高中物理機(jī)械波25214vvvv上坡下坡上坡上坡下坡vABCD方法二：看下一時(shí)刻的波的圖象方法三：沿波的傳播方向看，“上坡”的點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，“下坡”的點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)方法四：在圖象上的一點(diǎn)畫出波的傳播方向(水平箭頭)、質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向(豎直箭頭)，這兩個(gè)箭頭總在曲線的同側(cè)高中物理機(jī)械波25214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(jīng)△t后的波形YXOv?T后的波形？高中物理機(jī)械波25214YXO方法2、特殊質(zhì)點(diǎn)法v一般用于畫經(jīng)T/4,T/2,3T/4…后的波的圖象經(jīng)T/4后經(jīng)T/2后高中物理機(jī)械波25214四、振動(dòng)圖象與波的圖象的比較XtOYXO振動(dòng)圖象波的圖象研究對(duì)象一個(gè)質(zhì)點(diǎn)一段時(shí)間許多質(zhì)點(diǎn)一個(gè)時(shí)刻坐橫標(biāo)縱時(shí)間各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置位移位移判斷質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向看下一時(shí)刻看前一質(zhì)點(diǎn)經(jīng)△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(zhì)點(diǎn)的波形不變？高中物理機(jī)械波25214表示了兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)哪個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)超前？甲乙表示了同一列波在兩個(gè)時(shí)刻的波形，經(jīng)多久甲波形變?yōu)橐也ㄐ蔚模考滓乙页凹?/4T向右傳，經(jīng)(n+3/4)T向左傳，經(jīng)(n+1/4)T高中物理機(jī)械波25214例.一列向右傳播的簡(jiǎn)諧波在某時(shí)刻的波形圖試畫出再經(jīng)過T/4、3T/4和5T/4時(shí)的波形圖.YXO波的傳播方向1234高中物理機(jī)械波25214例.一列向右傳播的簡(jiǎn)諧波在某時(shí)刻的波形圖試畫出再經(jīng)過T/4、3T/4和5T/4時(shí)的波形圖.YXO波的傳播方向試畫出該時(shí)刻前T/4、3T/4和5T/4時(shí)刻的波形圖1234高中物理機(jī)械波25214例.一列橫波沿繩子向右傳播，某時(shí)刻繩子形成如圖所示的形狀，對(duì)此時(shí)繩上A、B、C、D、E、F六個(gè)質(zhì)點(diǎn)（）A．它們的振幅相同B．質(zhì)點(diǎn)D和F的速度方向相同C．質(zhì)點(diǎn)A和C的速度方向相同D．從此時(shí)算起，質(zhì)點(diǎn)B比C先回到平衡位置AD高中物理機(jī)械波25214例.一機(jī)械橫波在x軸上傳播，在某時(shí)刻的波形如圖所示，已知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)f的運(yùn)動(dòng)方向向下，則（）A．此波朝x軸的負(fù)方向傳播B．質(zhì)點(diǎn)d此時(shí)向下運(yùn)動(dòng)C．質(zhì)點(diǎn)b將比質(zhì)點(diǎn)c先回到平衡位置D．質(zhì)點(diǎn)e此時(shí)的位移為零BCD高中物理機(jī)械波25214一、波長(zhǎng)λ

-------在波動(dòng)中，兩個(gè)相鄰?fù)噘|(zhì)點(diǎn)間的距離1)在橫波中，兩個(gè)相鄰波峰（或波谷）間的距離等于λ；2)在縱波中，兩個(gè)相鄰密部（或疏部）間的距離等于λ；

思考:兩個(gè)相鄰反相質(zhì)點(diǎn)間的距離為多少？ λλλλ高中物理機(jī)械波25214二、頻率-----波的頻率等于質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率注意：波的頻率只與振源有關(guān)，與介質(zhì)無關(guān)例如：同一聲音在空氣、水、鋼管中傳播，音調(diào)（頻率）不變。高中物理機(jī)械波25214三、波速------振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的速度1)波速取決于介質(zhì)的性質(zhì)；2)波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時(shí)，頻率f不變，波速v變化，因而波長(zhǎng)λ也變 例如：某聲音f＝100HZ， 在空氣中傳播v1＝340m/s,其波長(zhǎng)λ1＝3.4m； 在鋼管中傳播v2＝1500m/s,其波長(zhǎng)λ2＝15m高中物理機(jī)械波25214例1、一個(gè)周期為0.1s的波源，在甲介質(zhì)中形成一列波長(zhǎng)為10m的簡(jiǎn)諧波，該波傳到乙介質(zhì)中傳播速度為200m/s，則下列敘述中正確的是（）A、在甲介質(zhì)中波速為100m/sB、在甲介質(zhì)中頻率為10HzC、在乙介質(zhì)中波長(zhǎng)為20mD、在乙介質(zhì)中周期為0.2sABC高中物理機(jī)械波25214例2.如圖，為某一時(shí)刻橫波的圖象，圖中位于a、b兩處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過1/4周期后分別運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)x/my/cm01234567a′

bb′

aCD高中物理機(jī)械波25214y/cmx/m021046-10例3.一列簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波某時(shí)刻的波形圖如圖所示，波源的平衡位置坐標(biāo)為x=0。當(dāng)波源質(zhì)點(diǎn)處于其平衡位置上方且向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，介質(zhì)中平衡位置坐標(biāo)x=2m的質(zhì)點(diǎn)所處位置及運(yùn)動(dòng)情況是（）A.在其平衡位置下方且向上運(yùn)動(dòng)B.在其平衡位置下方且向下運(yùn)動(dòng)C.在其平衡位置上方且向上運(yùn)動(dòng)D.在其平衡位置上方且向下運(yùn)動(dòng)A

相距為λ/2的兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)反向！在同一時(shí)刻，兩者的位移（速度、加速度）大小相等、方向相反。高中物理機(jī)械波25214例4.一列簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播,t=0時(shí)刻的波形圖如甲圖所示,x=2cm的質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)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(fù)方向.B.該波在2s時(shí)間內(nèi)傳播的距離是2cm.C.在t=1.5s時(shí)P點(diǎn)的速度最大D.在0到1.5s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P通過的路程是12cmABt/s甲乙高中物理機(jī)械波25214

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

A．各質(zhì)點(diǎn)的起振方向向下

B．再經(jīng)過0.4s，質(zhì)點(diǎn)P第一次回到平衡位置

C．再經(jīng)過0.7s，x=9m處的質(zhì)點(diǎn)Q到達(dá)波峰處

D．質(zhì)點(diǎn)Q到達(dá)波峰時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P恰好到達(dá)波谷處y/mx/mP06248100.2-0.2QvAC高中物理機(jī)械波25214例6.在某介質(zhì)中形成一列簡(jiǎn)諧波，t=0時(shí)刻的波形如圖中的實(shí)線所示。若波向右傳播，零時(shí)刻剛好傳到A點(diǎn)，且再經(jīng)過0.6s，P點(diǎn)也開始起振，求：（1）該列波的周期T=？（2）從t=0時(shí)起到P點(diǎn)第一次達(dá)到波峰時(shí)止，O點(diǎn)對(duì)平衡位置的位移y0及其所經(jīng)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(jī)械波25214例7.在均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個(gè)質(zhì)點(diǎn)，相鄰兩質(zhì)點(diǎn)的距離均為L(zhǎng)，如圖（a）所示。一列橫波沿該直線向右傳播，t=0時(shí)到達(dá)質(zhì)點(diǎn)1，質(zhì)點(diǎn)1開始向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)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(zhǎng)為8L.B．周期為2?t/3，波長(zhǎng)為8L.C．周期為2?t/3，波速為12L/Δt.D．周期為?t，波長(zhǎng)為8L/Δt123456789圖(a)123456789v圖(b)BC高中物理機(jī)械波25214例8、如圖所示，波源S從平衡位置y=0開始振動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向豎直向上（y軸的正方向），振動(dòng)周期T=0.01s，產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧波向左、右兩個(gè)方向傳播，波速均為v=80m/s，經(jīng)過一段時(shí)間后，P、Q兩點(diǎn)開始振動(dòng)。已知距離SP=1.2m、SQ=2.6m，(1)畫出S開始振動(dòng)t=0.04S時(shí)的波形；(2)畫出在Q剛開始振動(dòng)時(shí)刻的波形；SPQQSP高中物理機(jī)械波25214（3）若以Q點(diǎn)開始振動(dòng)的時(shí)刻作為計(jì)時(shí)的零點(diǎn)，則在下圖的振動(dòng)圖像中能正確描述，P、Q兩點(diǎn)振動(dòng)情況的是（）A、甲是Q點(diǎn)的振動(dòng)圖像B、乙是Q點(diǎn)的振動(dòng)圖像C、丙是P點(diǎn)的振動(dòng)圖像D、丁是P點(diǎn)的振動(dòng)圖像AD高中物理機(jī)械波25214波的多解問題經(jīng)過nT或傳了后的波形（前段）不變雙向性高中物理機(jī)械波25214例9.一列橫波在x

上傳播，t

時(shí)刻與t+0.4s時(shí)刻在x

軸上0--6m區(qū)間內(nèi)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(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期的最大值為0.4sC.在t+0.2s時(shí)，x=6m的質(zhì)點(diǎn)位移為零

D.若波沿x

軸正方向傳播，各質(zhì)點(diǎn)剛開始振動(dòng)時(shí)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(jī)械波25214例10.一列簡(jiǎn)諧波沿一直線傳播，當(dāng)直線上某質(zhì)點(diǎn)a向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)最大位移時(shí)，a點(diǎn)右方相距0.15m的b點(diǎn)恰經(jīng)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，則這列波的波長(zhǎng)可能是（）

A．0.6mB．0.3mC．0.2mD．0.12mb

aACDb

a高中物理機(jī)械波25214例11、如圖所示，實(shí)線是一列簡(jiǎn)諧波在某一時(shí)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(jī)械波25214例4、如圖，一根水平長(zhǎng)繩上的a、b兩點(diǎn)相距14m，b點(diǎn)在a點(diǎn)的右方，波長(zhǎng)λ＞14m。當(dāng)一列簡(jiǎn)諧橫波沿此長(zhǎng)繩向右傳播時(shí)，若a點(diǎn)的位移達(dá)到正極大時(shí)，b點(diǎn)的位移為零，且向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過1.0s后，a點(diǎn)的位移第一次為零，且向下運(yùn)動(dòng)，而b點(diǎn)的位移達(dá)到負(fù)極大，則這列簡(jiǎn)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(jī)械波25214例4原題：如圖，一根水平長(zhǎng)繩上的a、b兩點(diǎn)，相距為14m，b點(diǎn)在a點(diǎn)的右方，波長(zhǎng)λ＞１４ｍ。當(dāng)一列簡(jiǎn)諧橫波沿此長(zhǎng)繩向右傳播時(shí)，若a點(diǎn)的位移達(dá)到正極大時(shí)，b點(diǎn)的位移為零，且向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過1.0s后，a點(diǎn)的位移第一次為零，且向下運(yùn)動(dòng)，而b點(diǎn)的位移達(dá)到負(fù)極大，則這列簡(jiǎn)諧波的波速等于多少？ab變化一：若把原題中“波長(zhǎng)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(jī)械波25214變化二：若把原題中“a點(diǎn)的位移第一次為零”改為“a點(diǎn)的位移為零”呢？解答：考慮時(shí)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(zhǎng)繩上的a、b兩點(diǎn)，相距為14m，b點(diǎn)在a點(diǎn)的右方，波長(zhǎng)λ＞１４ｍ。當(dāng)一列簡(jiǎn)諧橫波沿此長(zhǎng)繩向右傳播時(shí)，若a點(diǎn)的位移達(dá)到正極大時(shí)，b點(diǎn)的位移為零，且向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過1.0s后，a點(diǎn)的位移第一次為零，且向下運(yùn)動(dòng)，而b點(diǎn)的位移達(dá)到負(fù)極大，則這列簡(jiǎn)諧波的波速等于多少？ab高中物理機(jī)械波25214變化三：若把原題中“a點(diǎn)的位移第一次為零”改為“a點(diǎn)的位移為零”，并取消“波長(zhǎng)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(jīng)過的時(shí)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(zhǎng)繩上的a、b兩點(diǎn)，相距為14m，b點(diǎn)在a點(diǎn)的右方，波長(zhǎng)λ＞１４ｍ。當(dāng)一列簡(jiǎn)諧橫波沿此長(zhǎng)繩向右傳播時(shí)，若a點(diǎn)的位移達(dá)到正極大時(shí)，b點(diǎn)的位移為零，且向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過1.00s后，a點(diǎn)的位移第一次為零，且向下運(yùn)動(dòng)，而b點(diǎn)的位移達(dá)到負(fù)極大，則這列簡(jiǎn)諧波的波速等于多少？ab高中物理機(jī)械波25214變化四：若取消原題中“向右”、“波長(zhǎng)λ＞１４ｍ”和“第一次”的條件，（1）當(dāng)波向右傳播時(shí)，同變化三

（2）當(dāng)波向左傳播時(shí) 例4原題：如圖，一根水平長(zhǎng)繩上的a、b兩