2021-2022学年高二物理竞赛课件：波动 (1).pptx

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1、石子落在水面产生水波石子落在水面产生水波v比较常见的机械波比较常见的机械波-水波水波 当你向池塘扔一块石子，将看到形成的水波以圆圈的形式当你向池塘扔一块石子，将看到形成的水波以圆圈的形式从振源开始扩散。从振源开始扩散。(a)波动推动着水，从石子击打水面的地方向外扩散；因此运动波动推动着水，从石子击打水面的地方向外扩散；因此运动着的水携带着能量向外扩散。着的水携带着能量向外扩散。(b)波仅仅使水发生上下运动，不会发生从中心向外的能量传递波仅仅使水发生上下运动，不会发生从中心向外的能量传递(c)波仅仅使水发生上下运动，但是波可以携带能量从石子击打波仅仅使水发生上下运动，但是波可以携带能量从石子击打

2、水面的地方向外传播。水面的地方向外传播。哪个说法对呢？哪个说法对呢？v开篇问题开篇问题-请猜一猜请猜一猜v比较常见的机械波比较常见的机械波-细绳上的波细绳上的波v其他形式的波其他形式的波-电磁波电磁波v波与振子的运动速度波与振子的运动速度波沿着细绳传播的速度和细绳上质点运动的速度相波沿着细绳传播的速度和细绳上质点运动的速度相同吗同吗？思考：是波将海水从远海带到了岸上吗？思考：是波将海水从远海带到了岸上吗？波可以传播很远的距离，但是介质（水和细绳）本身波可以传播很远的距离，但是介质（水和细绳）本身的运动范围却非常有限，介质仅仅是在平衡位置附近的运动范围却非常有限，介质仅仅是在平衡位置附近做简谐振

3、动。做简谐振动。15-1 波动的特征波动的特征v脉冲向右传播脉冲向右传播v一个传播的波包就相当于一个扰动振源一个传播的波包就相当于一个扰动振源v相邻质元之间的结合力导致了波包的向前传播相邻质元之间的结合力导致了波包的向前传播随着手随着手(振源振源)的上下快速抖动，的上下快速抖动，在绳子（在绳子（弹性介质弹性介质）上形成了一）上形成了一个单独的脉冲。个单独的脉冲。机械波产生的条件：机械波产生的条件：机械波产生的条件：机械波产生的条件：振源振源振源振源+弹性介质弹性介质弹性介质弹性介质如果振源作简谐振动，并且介质具有良好弹性，那如果振源作简谐振动，并且介质具有良好弹性，那么波随时间和空间的演变都具

4、有正弦的形式。么波随时间和空间的演变都具有正弦的形式。v空间上：如果在某一时刻给波动拍一张照片，波空间上：如果在某一时刻给波动拍一张照片，波随着位置的变化将具有正弦或余弦的形式。随着位置的变化将具有正弦或余弦的形式。v时间上：如果观察介质中的某一质元的运动，会时间上：如果观察介质中的某一质元的运动，会发现其作某一方向的简谐振动。发现其作某一方向的简谐振动。v正弦波正弦波v描述正弦波的物理量描述正弦波的物理量v波形中的最高点叫做波形中的最高点叫做波峰波峰(crest)，最低点叫做，最低点叫做波谷波谷(Trough)v振幅是振幅是A：表示波峰的高度：表示波峰的高度/波谷的深度波谷的深度v两个相邻波

5、峰间的距离叫做两个相邻波峰间的距离叫做波长，波长，用希腊字母用希腊字母（lambda）表示。波长等于任意两相邻等效点间的距离。表示。波长等于任意两相邻等效点间的距离。v频率频率f：单位时间内通过某一点的波峰：单位时间内通过某一点的波峰/完整周期的数目完整周期的数目v周期周期T：两个相邻的波峰通过空间同一点所需要的时间：两个相邻的波峰通过空间同一点所需要的时间v波速波速v：波峰（或者波形上任意一点）向前传播的速度。：波峰（或者波形上任意一点）向前传播的速度。v波在一个周期波在一个周期T的时间内，向前传播的距离是一的时间内，向前传播的距离是一个波长个波长例如，波长例如，波长5m，频率，频率3Hz的

6、波，由于每秒有三个波峰通过某一的波，由于每秒有三个波峰通过某一点，而波峰与波峰之间的距离是点，而波峰与波峰之间的距离是5m，因此，第一个波峰在，因此，第一个波峰在1s的的时间内将向前传播时间内将向前传播15m的距离，波形中的其他任意一点也是如的距离，波形中的其他任意一点也是如此。所以，波速是此。所以，波速是15m/s。思考题：思考题：假设水波相邻的两个波峰穿过码头的末端假设水波相邻的两个波峰穿过码头的末端的时间间隔是的时间间隔是0.5s，那么（，那么（a）频率是）频率是0.5Hz；（；（b）波速是波速是0.5m/s；（；（c）波长是）波长是0.5m；（；（d）周期是）周期是0.5s15-2 波

7、的种类：横波与纵波波的种类：横波与纵波（a）横波）横波：波沿着绳子从左向右传播，波沿着绳子从左向右传播，绳子上的质点在垂直于波的绳子上的质点在垂直于波的传播方向上下振荡传播方向上下振荡（b）纵波）纵波：介质质点的振介质质点的振动方向和波的传播方向是一动方向和波的传播方向是一致的致的 注意：注意：在固体中可以传播横波或纵波，在液体、气体在固体中可以传播横波或纵波，在液体、气体(因无剪切效应因无剪切效应)中只能传播纵波。中只能传播纵波。振动方向振动方向传播方向传播方向波谷波谷波峰波峰波密波密波疏波疏横波和纵波横波和纵波横波：横波：纵波：纵波：v纵波的特征纵波的特征纵波具有波长、频率和波速的概念。纵

8、波具有波长、频率和波速的概念。波长波长是两个相邻的波密（或两个相邻的波疏）之间的距离；是两个相邻的波密（或两个相邻的波疏）之间的距离；频率频率是每秒波疏是每秒波疏/波密穿过固定点的数目波密穿过固定点的数目波速波速是每个波疏是每个波疏/波密向前移动的速度，大小等于波长和频率波密向前移动的速度，大小等于波长和频率的乘积，的乘积，v横波的速度横波的速度波的速度取决于波传播过程中的介质的特性。波的速度取决于波传播过程中的介质的特性。如：被拉伸的细绳中横波的波速，其大小依赖于细绳上的张力如：被拉伸的细绳中横波的波速，其大小依赖于细绳上的张力对于小振幅的波，波速：对于小振幅的波，波速：以及细绳单位长度的质量以及细绳单位长度的质量（希腊字母希腊字母mu，）；如图，一列波沿着绳子向前传播。当一如图，一列波沿着绳子向前传播。当一个人的手上下抖动绳子，抖动的频率是个人的手上下抖动绳子，抖动的频率是2.0Hz；这时波以；这时波以4.0m/s的速度向右传播。的速度向右传播。如果手抖动绳子的频率由如果手抖动绳子的频率由2.0Hz增加到增加到3.0Hz，那么此时的波速是，那么此时的波速是（a）1.0m/s，（，（b）2.0m/s，（，（c）4.0m/s （d）8.0m/s，（，（e）16.0m/s