人教版（2003）高中物理选修3-5——机械波

机械波 一、机械波基础知识1、产生：机械振动在介质中由近及远地传播。形成条件：波源和传播介质2、分类：（1）横波：波的传播方向与介质中质点的振动方向垂直（2）纵波：波的传播方向与介质中质点的振动方向平行横波以波峰、波谷相间的形式由近及远的传播，如绳波、水波等纵波以疏密相间的形式由近及远的传播，如声波等 （2）机械波在传播过程中，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3、机械波的传播特征：（1）机械波传播的是振动的形式和能量。质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。（3）由波源向远处的各质点都依次重复波源的振动前带后，后跟前，振动形式向后传波由一种介质进入另一种介质频率不变，波长和波速均改变 4波长、波速和频率的关系1)、波长λ由波速和频率共同决定2)、波速v波速只与介质有关与频率无关它是振动状态在介质中的传播速度;波在同种均匀介质中匀速传3）、频率f只与波源有关三者之间的关系：v=λf=λ/T=ΔX/Δt 二、波动图象1、物理意义：表示了一列波在某一时刻沿着波的传播方向上介质中各质点离开平衡位置的位移情况，是某一时刻在波的传播方向各质点运动情况的“定格”。纵坐标：沿波的传播方向参加波动的各个质点离开各自平衡位置的位移横坐标：各质点的平衡位置 2、简谐波的图象特征（1）简谐波的图象为正弦或余弦曲线（2）在不同时刻波形图不同（3）波的传播方向：波峰（波谷）的推进方向为波的传播方向若知道波速的方向，可知各质点的运动方向λλ 3、波动图象与振动图象比较振动图象波动图象研究对象一个振动质点沿波传播方向所有质点研究内容一个质点位移随时间变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图象物理意义表示某一质点在各个时刻的位移表示同一时刻各个质点的位移图象变化随时间推移图象延续但已有形态不变随时间推移，图象沿传播方向平移一完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长 6、机械波的干涉和衍射1）干涉产生条件：频率相同的相干波源振动加强点始终加强2）衍射产生明显衍射的条件：障碍物（或孔缝）的尺寸跟波长相差不多或比波长更小7、声波声波是纵波；频率小于20HZ为次声波；频率大于20000HZ的超声波；多普勒效应观察者与波源靠近时接受频率变大 例1、关于一列简谐波，下列正确的是（）A、前一质点的振动带动相邻的后一质点振动，后一质点的振动必须落后于前一质点B、波动过程是能量由近及远传播的过程C、振动状态完全相同的两个质点间的距离应等于一个波长D、波源振动一个周期，质点通过的位移为一个波长E、波源停止振动，在介质中传播的振动也立即停止F、波的传播速度等于波源的振动速度G、波在介质中的传播频率，与介质性质无关仅由波源的振动频率决定H、物体做机械振动，一定产生机械波 例2、如图（1）是一列简谐波在t=0.2s时的波形图，其中O是波源；图（2）是波上某一点P的振动图象。求（1）波速，并说明P质点的位置；（2）画出t=0.4s和t=0.55s的波形图 例3（多选）一列横波在某时刻的波形图如图中实线所示，经0.02s后波形如图中虚线所示，则该波的波速v和频率f可能是()A．v＝5m／sB．v＝45m／sC．f＝50HzD．f＝37．5Hz。提示:波的周期性和方向性 例4一列横波在x轴上传播，t1＝0和t2＝0.005s时刻的波形分别如图中实线和虚线所示。（1）求这列波的波速；（2）若波速为6000m／s，求波的传播方向。 1.图（a）为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置在x=1.0m处的质点，Q是平衡位置在x=4.0m处的质点；图（b）为质点Q的振动图象，下列说法正确的是。A．在t=0.10s时，质点Q向y轴正方向运动B．在t=0.25s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同C．从t=0.10s到t=0.25s，该波沿x轴负方向传播了6mD．从t=0.10s到t=0.25s，质点P通过的路程为30cmE.质点Q简谐运动的表达式为国际单位 2.如图所示，在坐标轴和处有两个连续振动的波源，在介质中形成相向传播的两列波，时刻两列波刚好传到和处，已知两列波的波速均为。求：①从0到2.5S这段时间内，X=7m处质点运动的路程；②10s时，X=12m处质点的位移。 谢谢大家