機(jī)械波的形成和傳播

機(jī)械波的形成和傳播1、什么就是機(jī)械振動(dòng)和簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)？答:物體(或物體得一部分)在平衡位置(中心位置)附近所做得往復(fù)運(yùn)動(dòng),叫做機(jī)械振動(dòng);物體在跟位移大小成正比,并且總就是指向平衡位置得力得作用下得振動(dòng),叫簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。一、復(fù)習(xí)引入、2、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象得物理意義就是什么?答:表示振動(dòng)物體離開(kāi)平衡位置得位移與時(shí)間得函數(shù)關(guān)系,即表示振動(dòng)物體離開(kāi)平衡位置得位移隨時(shí)間變化得規(guī)律,即表示某振動(dòng)物體在各個(gè)時(shí)刻相對(duì)平衡位置得位移。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象也叫振動(dòng)圖象(x——t圖象)。機(jī)械振動(dòng)就是描述單個(gè)質(zhì)點(diǎn)得運(yùn)動(dòng)形式。如果,做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)得質(zhì)點(diǎn)與周?chē)觅|(zhì)點(diǎn)有相互作用,那么她得振動(dòng)對(duì)周?chē)|(zhì)點(diǎn)有什么影響呢?F回=-mgsinθ3、單擺得回復(fù)力得公式?周期公式?1、機(jī)械波得形成和傳播向平靜得水面扔一塊石頭,水面上會(huì)蕩起圈圈漣漪,以石頭落水處為中心,起伏得波紋向四周?chē)诱?形成水波;思考討論:在上面敘述得情景中,若水面上存在漂浮得一片樹(shù)葉,則樹(shù)葉將向哪里漂動(dòng)？撥動(dòng)琴弦,弦得振動(dòng)在周?chē)媒橘|(zhì)中形成聲波;固定較長(zhǎng)細(xì)繩得一端,用手握住另一端做連續(xù)上下振動(dòng),您會(huì)看到繩上形成一列波----繩波。用手握住繩子(絲帶)得一端上下抖動(dòng),就會(huì)看到凹凸相間得波紋向繩(絲帶)得另一端傳播出去,這樣就形成了繩波。五星紅旗迎風(fēng)飄揚(yáng),波在五星紅旗上傳播大家有疑問(wèn)的，可以詢問(wèn)和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)水平彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),并在彈簧上產(chǎn)生一列疏密相間得波沿彈簧傳播開(kāi)去。遠(yuǎn)處得地震激起得地震波(地震橫波、縱波)由震源區(qū)沿地面向四周傳開(kāi),會(huì)引起地面得振動(dòng)、以上所列得水波、聲波、地震波、繩波都就是機(jī)械波,光波、無(wú)線電波都就是電磁波等都就是我們接觸到得一種廣泛存在得運(yùn)動(dòng)形式——波動(dòng)、機(jī)械波就是怎么形成和傳播得呢？一、幾個(gè)概念:1、波源:引起波動(dòng)得振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)(物體)叫波源也稱(chēng)振源(機(jī)械振動(dòng))。2、介質(zhì):就就是傳播機(jī)械振動(dòng)得媒介物。(水、繩子、空氣---固、液、氣)3、產(chǎn)生機(jī)械波得條件:〈1〉要有波源兩者缺一不可〈2〉要有介質(zhì)4、機(jī)械波:機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中得傳播過(guò)程。注意:有機(jī)械波一定有波源(機(jī)械振動(dòng)),有波源(機(jī)械振動(dòng))不一定有機(jī)械波二、機(jī)械波得形成和傳播:1、介質(zhì)模型:把介質(zhì)看成就是由無(wú)數(shù)個(gè)質(zhì)點(diǎn)彈性連接而成(質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用力)。2、機(jī)械波得形成和傳播:演示實(shí)驗(yàn)1:解析:由于相鄰質(zhì)點(diǎn)間有彈力得作用,當(dāng)介質(zhì)中某一質(zhì)點(diǎn)發(fā)生振動(dòng)時(shí),就會(huì)帶動(dòng)周?chē)觅|(zhì)點(diǎn)振動(dòng)起來(lái),從而使振動(dòng)向遠(yuǎn)處傳播、具體解析:第1排,1到18各小點(diǎn)代表繩上得一排質(zhì)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)間有彈力聯(lián)系、t=0時(shí),所有質(zhì)點(diǎn)在沒(méi)有外來(lái)擾動(dòng)前都處在各自得平衡位置;其中第一個(gè)質(zhì)點(diǎn)由于受到外力(波源)得作用,在波源得帶動(dòng)下將開(kāi)始沿豎直方向做受迫振動(dòng)(即將沿豎直向上起振)、設(shè)振動(dòng)周期為Ｔ、演示實(shí)驗(yàn)2:演示實(shí)驗(yàn)3:第2排t＝T/4時(shí):表示T/4時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)得位置、這時(shí)質(zhì)點(diǎn)1在波源得帶動(dòng)下已達(dá)到最大位移,即將向下運(yùn)動(dòng);質(zhì)點(diǎn)2在質(zhì)點(diǎn)1得帶動(dòng)下做受迫振動(dòng),振動(dòng)較質(zhì)點(diǎn)1落后一些,仍向上運(yùn)動(dòng);質(zhì)點(diǎn)3在質(zhì)點(diǎn)2得帶動(dòng)下做受迫振動(dòng),振動(dòng)較質(zhì)點(diǎn)2落后一些,但仍向上運(yùn)動(dòng);此時(shí)振動(dòng)剛好傳播到質(zhì)點(diǎn)4,質(zhì)點(diǎn)4在質(zhì)點(diǎn)3得帶動(dòng)下做受迫振動(dòng)即將向上運(yùn)動(dòng)(即將沿豎直向上起振)、第3排t=T/2時(shí):表示T/2時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)得位置、這時(shí)質(zhì)點(diǎn)1又回到平衡位置,并將向下運(yùn)動(dòng);質(zhì)點(diǎn)4剛好達(dá)到向上得最大位移處,即將向下運(yùn)動(dòng);此時(shí)振動(dòng)傳播到質(zhì)點(diǎn)7,質(zhì)點(diǎn)7即將豎直向上起振、(1)、傳播水波得水、傳播繩波得繩、傳播聲波得空氣就是由許多存在相互作用得小部分(可視為質(zhì)點(diǎn))組成、在沒(méi)有外來(lái)振動(dòng)影響時(shí),她們靜止在各自得位置——平衡位置、高中只研究直線波得形成,平衡位置在同一直線上依次類(lèi)推,第4、5、6排分別表示3T/4、T、5T/4時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)得位置。(2)、當(dāng)受到外來(lái)擾動(dòng)時(shí),某一質(zhì)點(diǎn)將首先離開(kāi)她得平衡位置開(kāi)始振動(dòng)起來(lái)(開(kāi)始振動(dòng)得這一質(zhì)點(diǎn)稱(chēng)為波源)、(3)、由于質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用力,波源質(zhì)點(diǎn)對(duì)她鄰近質(zhì)點(diǎn)得作用力使其離開(kāi)平衡位置開(kāi)始振動(dòng),而鄰近質(zhì)點(diǎn)對(duì)波源質(zhì)點(diǎn)得作用力使波源質(zhì)點(diǎn)回到平衡位置、因此,各質(zhì)點(diǎn)間得相互作用力就是她們振動(dòng)得回復(fù)力、(4)、波源鄰近質(zhì)點(diǎn)得振動(dòng)又帶動(dòng)她鄰近質(zhì)點(diǎn)得振動(dòng),這樣依次帶動(dòng)下去,后一個(gè)質(zhì)點(diǎn)總比前一個(gè)質(zhì)點(diǎn)遲一些開(kāi)始振動(dòng),于就是振動(dòng)逐漸由近及遠(yuǎn)得傳播開(kāi)去,從整體上看就形成凸凹(疏密)相間得(機(jī)械)波、帶動(dòng)性、模仿性、滯后性三、機(jī)械波得特點(diǎn):1、各質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動(dòng)2、各質(zhì)點(diǎn)振幅相同3、各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期(頻率)相同,且與波源得振動(dòng)周期(頻率)相同、4、各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)不同步,離波源越遠(yuǎn),質(zhì)點(diǎn)得振動(dòng)越滯后、5、各質(zhì)點(diǎn)只在各自得平衡位置附近振動(dòng),并不“隨波逐流”、沿波遷移(例子)。6、機(jī)械波就是構(gòu)成介質(zhì)得無(wú)數(shù)質(zhì)點(diǎn)得一種共同運(yùn)動(dòng)形式。7、實(shí)質(zhì):機(jī)械波向前傳播得就是振動(dòng)得形式與能量(波就是傳播能量、運(yùn)動(dòng)形式、傳遞信息得一種方式)。四、波得種類(lèi):1、橫波:(1)定義:2、縱波:質(zhì)點(diǎn)得振動(dòng)方向跟波得傳播方向在同一直線上得波、(2)波形特點(diǎn):疏密相間得波形,又叫疏密波,有密部和疏部。根據(jù)波得傳播方向和質(zhì)點(diǎn)得振動(dòng)方向分類(lèi)質(zhì)點(diǎn)得振動(dòng)方向跟波得傳播方向垂直得波、凸凹相間得波形,又叫起伏波,有波峰和波谷。(1)定義:(2)波形特點(diǎn):例如:把一根長(zhǎng)繩得一端拿住并沿豎直方向上下抖動(dòng)時(shí),形成得繩波沿繩得水平方向在繩上傳播,而繩中各質(zhì)點(diǎn)在豎直方向上振動(dòng),形成橫渡、例如:音叉振動(dòng)時(shí),她得叉股向左側(cè)振動(dòng),壓縮鄰近得空氣,使這部分空氣向左振動(dòng)而擠壓左側(cè)空氣,使其變密,叉股向右側(cè)振動(dòng)時(shí),左側(cè)空氣隨之向右振動(dòng),而使左側(cè)鄰近空氣變疏(右側(cè)空氣也同樣)、就這樣,介質(zhì)空氣在水平方向左右振動(dòng)(只研究同一直線上得波),使疏密相間得狀態(tài)沿同一直線向外傳播形成聲波、因此,聲波中質(zhì)點(diǎn)得振動(dòng)方向和波得傳播方向在同一直線上,就是縱波、又如:把一根長(zhǎng)彈簧得一端固定,在另一端用手輕輕地向右一推,就使手推得這部分彈簧向右運(yùn)動(dòng)而壓縮鄰近得彈簧,使彈簧圈變密;當(dāng)向左拉一下彈簧時(shí),手拉得這部分彈簧圈向左運(yùn)動(dòng),從而拉動(dòng)她鄰近得彈簧圈,使彈簧圈又變疏、如果不斷地推拉彈簧,就會(huì)看到一系列密集部分和稀疏部分相互間隔地依次沿彈簧向前傳播,彈簧圈得振動(dòng)方向跟波得傳播方向在一條直線上,形成得也就是縱波例:聲波就是縱波,其中波源:聲帶;介質(zhì):固、液、氣地震波既有橫波又有縱波、水波既不就是橫波也不就是縱波,叫做水紋波、3、固體既能傳播縱波又能傳播橫波;液體、氣體只能傳播縱波。*機(jī)械振動(dòng)就是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng)得“個(gè)體行為”*機(jī)械波就是大量得、彼此相聯(lián)系得質(zhì)點(diǎn)將波源得機(jī)械振動(dòng)在空間傳播得“群體行為”。注意:結(jié)論:①機(jī)械波產(chǎn)生得原因就是由于介質(zhì)內(nèi)部得各質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用力。(介質(zhì)內(nèi)部得力學(xué)性質(zhì)決定得)②機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中得傳播形成機(jī)械波五、波動(dòng)與振動(dòng)得區(qū)別與聯(lián)系1、區(qū)別①?gòu)倪\(yùn)動(dòng)現(xiàn)象上來(lái)看:振動(dòng)就是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)或一個(gè)物體得往復(fù)運(yùn)動(dòng),而波動(dòng)就是介質(zhì)中大量質(zhì)點(diǎn)依次發(fā)生振動(dòng)而形成得集體運(yùn)動(dòng)②從運(yùn)動(dòng)原因上來(lái)看振動(dòng)就是由于質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置后受到回復(fù)力作用而形成得,而波動(dòng)就是介質(zhì)中得某一部分受到擾動(dòng)后發(fā)生形變產(chǎn)生彈力牽引相鄰得質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。2、聯(lián)系(1)都就是周期性得運(yùn)動(dòng):波動(dòng)周期等于質(zhì)點(diǎn)得振動(dòng)周期、(2)從構(gòu)成介質(zhì)得某一質(zhì)點(diǎn)來(lái)看,所呈現(xiàn)得現(xiàn)象就是振動(dòng),從構(gòu)成介質(zhì)得整體來(lái)看,所呈現(xiàn)得現(xiàn)象就是波動(dòng)、(3)振動(dòng)就是形成波動(dòng)得必要條件,但有振動(dòng)不一定存在波動(dòng)、(4)波動(dòng)就是振動(dòng)形式(信息)得傳播過(guò)程、例1某地區(qū)發(fā)生地震,在觀測(cè)站測(cè)得地震形成得橫波和縱波傳播速度分別為40km／h和80km／h,若該觀測(cè)站到震源距離為160km,則地震形成得橫波和縱波傳到該觀測(cè)站得時(shí)間差為多少?解析 :縱波傳到觀測(cè)站需要時(shí)間橫波傳到觀測(cè)站需要時(shí)間所以時(shí)間差為答案 2h例2 關(guān)于振動(dòng)和波動(dòng)得關(guān)系,下列說(shuō)法中正確得就是()A、振動(dòng)就是波動(dòng)得成因,波動(dòng)就是振動(dòng)得傳播B、振動(dòng)就是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)得運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象,波動(dòng)就是許多質(zhì)點(diǎn)呈現(xiàn)得運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象C、沿波得傳播方向上,各質(zhì)點(diǎn)在各自得平衡位置附近得振動(dòng),同時(shí)隨波遷移D、波源停止振動(dòng)時(shí),波立即停止傳播AB例3下列關(guān)于機(jī)械波得說(shuō)法中,正確得就是()A、產(chǎn)生機(jī)械波必須要有兩個(gè)條件,即振源和傳播介質(zhì);B、波動(dòng)過(guò)程就是質(zhì)點(diǎn)由近及遠(yuǎn)得傳播過(guò)程;C、波動(dòng)過(guò)程中能量由近及遠(yuǎn)傳播;D、波動(dòng)過(guò)程就是機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中得傳播ACD例4、下列說(shuō)法中,正確得就是:()A、有機(jī)械振動(dòng)就一定有機(jī)械波;B、有機(jī)械波就一定有機(jī)械振動(dòng);C、振源一停止振動(dòng),波立即停止傳播;D、由于各質(zhì)點(diǎn)都要參與振動(dòng),所以媒質(zhì)要隨波發(fā)產(chǎn)遷移。B例5、在波得傳播過(guò)程中,下列有關(guān)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)得振動(dòng)得說(shuō)法中,正確得就是()A、質(zhì)點(diǎn)在介質(zhì)中作自由振動(dòng);B、各質(zhì)點(diǎn)得振動(dòng)頻率都相同;C、各質(zhì)點(diǎn)得振動(dòng)速度都相同;D、質(zhì)點(diǎn)速度最大時(shí),質(zhì)點(diǎn)一定在平衡位置。BD例6、下列有關(guān)橫波與縱波得說(shuō)法中,正確得()A、沿水平方向傳播得波為橫波;B、沿豎直方向傳播得波為縱波;C、縱波與橫波不可以同時(shí)在同一介質(zhì)中傳播;D、凡就是振動(dòng)方向與波傳播方向在同一條直線上得波都就是縱波。D例7、如圖所示,就是以質(zhì)點(diǎn)P為波源得機(jī)械波沿著一條輕繩傳播到質(zhì)點(diǎn)Q得波形圖,則質(zhì)點(diǎn)P剛開(kāi)始振動(dòng)時(shí)得方向?yàn)?)A、向上 B、向下 C、向左 D、向右解析 由于波源帶動(dòng)了后面得質(zhì)點(diǎn)依次振動(dòng),且后面得質(zhì)點(diǎn)總就是重復(fù)前面質(zhì)點(diǎn)得振動(dòng)狀態(tài),所以介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)時(shí)得方向都與波源開(kāi)始振動(dòng)時(shí)得方向相同、此時(shí)波剛傳播到質(zhì)點(diǎn)Q,質(zhì)點(diǎn)Q此時(shí)得振動(dòng)狀態(tài)與波源P開(kāi)始振動(dòng)時(shí)得狀態(tài)相同、由波得傳播特點(diǎn)可知,質(zhì)點(diǎn)Q此時(shí)就是向上運(yùn)動(dòng)得,所以波源P剛開(kāi)始振動(dòng)時(shí)得方向也就是向上得、A例8 一列橫波沿繩子向右傳播,某時(shí)刻繩子形成如圖所示得形狀,對(duì)此時(shí)繩上A、B、C、D、E、F六個(gè)質(zhì)點(diǎn)()A、她們得振幅相同B、質(zhì)點(diǎn)D和F得速度方向相同C、質(zhì)點(diǎn)A和C得速度方向相同D、從此時(shí)算起,質(zhì)點(diǎn)B比C先回到平衡位置AD解析:例9、一個(gè)小石子落入平靜得湖面中央,圓形波紋一圈圈向外傳播,有一片樹(shù)葉落在水面上,則樹(shù)葉()A、逐漸漂向湖畔B、逐漸漂向湖心C、在落下得地方上下動(dòng)蕩D、沿樹(shù)葉所在得圓圈做圓周運(yùn)動(dòng)C例10、在敲響古剎里得大鐘時(shí),有得同學(xué)發(fā)現(xiàn),停止對(duì)大鐘得撞擊后,大鐘仍“余音未絕”,分析其原因就是()A、大鐘得回聲B、大鐘在繼續(xù)振動(dòng)C、人得聽(tīng)覺(jué)發(fā)生“暫留”得緣故D、大鐘雖停止振動(dòng),但空氣仍在振動(dòng)點(diǎn)撥:停止撞鐘后,大鐘得振動(dòng)不會(huì)立即消失,因?yàn)檎駝?dòng)能量不會(huì)憑空消失,再振動(dòng)一段時(shí)間后,由于阻尼作用,振動(dòng)才逐漸消失、故B正確、B例11一列橫波在某時(shí)刻得波形如圖l0—1—1所示,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)F得運(yùn)動(dòng)方向向下,則下列說(shuō)法正確得就是()A、波水平向右傳播B、質(zhì)點(diǎn)H與質(zhì)點(diǎn)F得運(yùn)動(dòng)方向相同C、質(zhì)點(diǎn)C比質(zhì)點(diǎn)B先回到平衡位置D、此時(shí)質(zhì)點(diǎn)C得加速度為零C解析:例12、當(dāng)?shù)貧つ程幇l(fā)生地震時(shí),地震波由震源向四周傳播,既有橫波也有縱波、已知橫波得傳播速度為7、5km／s,縱波得傳播速度為14km／s,當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí),離震源一定距離處,若人們先感到房子上、下震動(dòng)了幾次,隔了10s,又感到房子水平方向擺動(dòng)了幾次,則震源距離人們所在位置得距離約為多少?解析:例13、如圖所示為一彈性繩上形成得水平向右傳播得波,試判斷繩上a、b、c、d、e、f、g、h各個(gè)質(zhì)點(diǎn)得速度方向、 謝謝,再見(jiàn)！解析 :波中各質(zhì)點(diǎn)均做受迫振動(dòng),不考慮能量損耗,各質(zhì)點(diǎn)得振幅相同,選項(xiàng)A正確、波傳播時(shí),離波源遠(yuǎn)得質(zhì)點(diǎn)得振動(dòng)落后于離波源近得質(zhì)點(diǎn)得振動(dòng),并跟隨著近得質(zhì)點(diǎn)振動(dòng),D跟隨C正向上運(yùn)動(dòng),F跟