《机械波总复习》PPT课件.ppt

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1、一、大纲知识要点及要求：一、大纲知识要点及要求：振动在介质中的传播形成波。分类：横波振动在介质中的传播形成波。分类：横波和纵波。波长、频率和波速的关系。超声和纵波。波长、频率和波速的关系。超声波及其应用，均为波及其应用，均为I级要求。级要求。二、知识点解析二、知识点解析1、机械波的定义：机械振动在介质中的、机械波的定义：机械振动在介质中的传播。传播。2、形成机械波的两个必要条件：介质和、形成机械波的两个必要条件：介质和波源。波源。3、机械波的分类：、机械波的分类：（1）横波：质点的振动方向与波的传播）横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。在横波中，凸起的最高处叫做方向垂直。在横波中，凸起的最

2、高处叫做波峰，凹下的最低处叫做波谷。只能在固波峰，凹下的最低处叫做波谷。只能在固体中传播。体中传播。（2）纵波：质点的振动方向与波的传播）纵波：质点的振动方向与波的传播方向平行。可以在固、气、液中传播。方向平行。可以在固、气、液中传播。*常见机械波中，声波是纵波；地震波既常见机械波中，声波是纵波；地震波既有横波又有纵波。有横波又有纵波。4、波的特点：、波的特点：（1）在在波波的的传传播播过过程程中中，介介质质中中各各质质点点均均做做受迫振动，振动频率等于波源的振动频率。受迫振动，振动频率等于波源的振动频率。（2）离离波波源源近近的的点点（前前质质点点）先先振振动动，离离波波源源远远的的点点（后

3、后质质点点）后后振振动动，后后质质点点总总是是模模拟拟前质点的振动，在步调上比前质点略慢。前质点的振动，在步调上比前质点略慢。（3）波波在在同同一一种种均均匀匀介介质质中中是是匀匀速速传传播播的的，波波速速v=s/t=/T，而而介介质质中中的的质质点点只只在在自自己己的的平平衡衡位位置置附附近近作作简简谐谐振振动动，并并不不随随波波一一起起迁迁移移，波的传播过程实际上是振动形式和能量的传播。波的传播过程实际上是振动形式和能量的传播。5、描述机械波的物理量：、描述机械波的物理量：（1）频率和周期：由波源决定，即介质中质点）频率和周期：由波源决定，即介质中质点的振动频率和周期。的振动频率和周期。（

4、2）波长：在波动中，对平衡位置的位移总相）波长：在波动中，对平衡位置的位移总相等的两个相邻质点间的距离。等的两个相邻质点间的距离。波长还等于波长还等于波在一个周期中向前传播的距离、波在一个周期中向前传播的距离、横波中两个相邻波峰或波谷间的距离、横波中两个相邻波峰或波谷间的距离、纵波中两个相邻疏部或密部间的距离。纵波中两个相邻疏部或密部间的距离。（3）波速：由介质本身性质决定。）波速：由介质本身性质决定。v=s/t=/T。6、波动图象与振动图象的对比、波动图象与振动图象的对比振动图象振动图象振动图象振动图象波动图象波动图象波动图象波动图象图象图象图象图象横轴横轴横轴横轴时间时间时间时间介质中在波

5、的传播方向介质中在波的传播方向介质中在波的传播方向介质中在波的传播方向上各个质点的平衡位置上各个质点的平衡位置上各个质点的平衡位置上各个质点的平衡位置纵轴纵轴纵轴纵轴一个质点各个时刻偏离一个质点各个时刻偏离一个质点各个时刻偏离一个质点各个时刻偏离平衡位置的位移平衡位置的位移平衡位置的位移平衡位置的位移某一时刻各个质点偏离某一时刻各个质点偏离某一时刻各个质点偏离某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移平衡位置的位移平衡位置的位移平衡位置的位移物理物理物理物理意义意义意义意义振动物体对平衡位置的振动物体对平衡位置的振动物体对平衡位置的振动物体对平衡位置的位移随时间的变化规律位移随时间的变化规律位移随时间

6、的变化规律位移随时间的变化规律某一时刻各个质点偏离某一时刻各个质点偏离某一时刻各个质点偏离某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移平衡位置的位移平衡位置的位移平衡位置的位移直直直直读读读读量量量量（1 1）某一时刻的位移或）某一时刻的位移或）某一时刻的位移或）某一时刻的位移或某一位移所对应的时刻某一位移所对应的时刻某一位移所对应的时刻某一位移所对应的时刻（2 2）振幅）振幅）振幅）振幅A A、周期、周期、周期、周期T T和和和和频率频率频率频率f(f=1/T)f(f=1/T)（1 1）图示时刻各质点）图示时刻各质点）图示时刻各质点）图示时刻各质点的位移的位移的位移的位移（2 2）波长）波长）波长）波

7、长和振幅和振幅和振幅和振幅A A分析分析分析分析判断判断判断判断量量量量（1 1）各时刻质点的振动）各时刻质点的振动）各时刻质点的振动）各时刻质点的振动方向方向方向方向（2 2）画出）画出）画出）画出t t时刻后的图时刻后的图时刻后的图时刻后的图象（延伸）象（延伸）象（延伸）象（延伸）（1 1）已知质点的振动）已知质点的振动）已知质点的振动）已知质点的振动方向求波的传播方向方向求波的传播方向方向求波的传播方向方向求波的传播方向（2 2）已知波的传播方）已知波的传播方）已知波的传播方）已知波的传播方向求质点的振动方向向求质点的振动方向向求质点的振动方向向求质点的振动方向（3 3）画出）画出）画出

8、）画出t t时刻后（或时刻后（或时刻后（或时刻后（或前）的波形图（平移）前）的波形图（平移）前）的波形图（平移）前）的波形图（平移）例例1、一一列列波波由由波波源源向向周周围围扩扩展展开开去去，则则下下列正确的是（列正确的是（）A 介质中各质点由近及远传播开去介质中各质点由近及远传播开去B 介介质质中中各各质质点点的的振振动动形形式式由由近近及及远远传传播播开去开去C 介质中各质点能量由近及远传播介质中各质点能量由近及远传播D 介质中各质点只是振动而没有迁移介质中各质点只是振动而没有迁移两个图象均具有周期性，重复性两个图象均具有周期性，重复性B C D 例例2、一一列列简简谐谐波波某某时时刻刻

9、波波形形如如图图所所示示（甲甲图图），乙乙图图表表示示该该波波传传播播的的介介质质中中某某点点此后一段时间内的振动图象，则（此后一段时间内的振动图象，则（）A 若波沿若波沿x轴正向传播，图乙为轴正向传播，图乙为A点振动图象点振动图象B 若波沿若波沿x轴正向传播，图乙为轴正向传播，图乙为B点振动图象点振动图象C 若波沿若波沿x轴负向传播，图乙为轴负向传播，图乙为C点振动图象点振动图象D 若波沿若波沿x轴负向传播，图乙为轴负向传播，图乙为D点振动图象点振动图象B D分析：由波动图象可知，若波沿分析：由波动图象可知，若波沿x正向传正向传播，播，A点此刻（振动图象上的点此刻（振动图象上的t=0时刻）时

10、刻）正处在正最大位移处，正处在正最大位移处，B正经过平衡位置正经过平衡位置向上运动，故向上运动，故B正确。正确。若波沿若波沿x负向传播，负向传播，C点此刻在负最大位点此刻在负最大位移处，移处，D点正经过平衡位置向上运动，则点正经过平衡位置向上运动，则D正确。正确。例例3、如图所示，为一列简谐横波在某、如图所示，为一列简谐横波在某时刻的波形图线，已知该简谐波沿时刻的波形图线，已知该简谐波沿x轴正方轴正方向传播，波速为向传播，波速为2m/s，则从这一时刻起，质，则从这一时刻起，质点点P在在0.5s内所发生的位移为内所发生的位移为_m，所通，所通过的路程是过的路程是_m，并在图上画出经，并在图上画出

11、经0.5s后后的波形图线。的波形图线。-0.0040.04解：周期解：周期T=0.4(s)0.5s为为 T，T后后波波形形图图为为该该图图象象向向右右平平移移，故故0.5s后后P点点在在波波谷谷，位位移移为为-0.004m，T内的路程为内的路程为5A=0.02m。注注意意，质质点点T内内路路程程一一定定为为4A，内内路路程程一一定定为为2A，内内路路程程不不一一定定为为A。由由最最大大位位移移到到平平衡衡位位置置，路路程程一一定定为为A，内内越越过过平平衡衡位位置置，路路程程大大于于A，内内越越过过最最大大位移处，路程小于位移处，路程小于A。例例4、如如图图所所示示一一列列横横波波沿沿x轴轴正

12、正向向传传播播速速率率为为6m/s，当当位位于于x1=3m的的质质点点A在在x轴轴上上方方最最大大位位移移处处时时，位位于于x2=6m处处的的质质点点B恰恰在平衡位置，而且振动方向向下，求：在平衡位置，而且振动方向向下，求：（1）这列波的最大波长是多少？）这列波的最大波长是多少？（2）列出此波频率的表达式。）列出此波频率的表达式。解：先求出解：先求出AB间的最简波形，间的最简波形，则则SAB=(n+)=3 =6m/s n=0时，波长最长为时，波长最长为4m7、波的特有现象：、波的特有现象：（1）在两种物质的界面上同时出现反射）在两种物质的界面上同时出现反射和折射；和折射；（2）衍射现象：波绕过

13、障碍物继续传播）衍射现象：波绕过障碍物继续传播的现象。的现象。发生明显衍射现象的条件是：缝、孔的宽发生明显衍射现象的条件是：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸比波长小或差不多。度或障碍物的尺寸比波长小或差不多。（3）干涉现象：）干涉现象：波的叠加原理；在两列波重叠的区域里，波的叠加原理；在两列波重叠的区域里，任何一个质点的总位移，等于两列波分别任何一个质点的总位移，等于两列波分别引起的位移的矢量和。引起的位移的矢量和。波的干涉波的干涉A 现象：频率相同的两列波叠加，使某些现象：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区

14、域互相间隔。并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔。B 条件：两列波频率相同，相差恒定。条件：两列波频率相同，相差恒定。C 对振动加强和振动减弱的理解：振动加对振动加强和振动减弱的理解：振动加强还是减弱指的是振幅增大还是减小。因强还是减弱指的是振幅增大还是减小。因此发生干涉现象时，振动加强点的振幅一此发生干涉现象时，振动加强点的振幅一定大于振动减弱点的振幅，而振动加强点定大于振动减弱点的振幅，而振动加强点的位移有可能小于振动减弱点的位移。在的位移有可能小于振动减弱点的位移。在两列波传播的过程中，如果在空间某点是两列波传播的过程中，如果在空间某点是波峰遇波峰或波谷遇波谷，那么该点就是波峰遇波峰或波

15、谷遇波谷，那么该点就是振动加强点；如果是波峰遇波谷，则该点振动加强点；如果是波峰遇波谷，则该点是振动减弱点。是振动减弱点。8、声波、声波（1）发声体的振动在介质中的传播形成）发声体的振动在介质中的传播形成声波。声波是纵波，可以在固体、气体、声波。声波是纵波，可以在固体、气体、液体中传播，但不能在真空中传播，可液体中传播，但不能在真空中传播，可听声波的频率范围在听声波的频率范围在20Hz20000Hz。声。声速与介质和温度有关，不同频率的声波速与介质和温度有关，不同频率的声波在同一介质中的传播速率相同。声波可在同一介质中的传播速率相同。声波可以发生反射、折射、干涉、衍射和共鸣以发生反射、折射、干

16、涉、衍射和共鸣现象。现象。（2）多普勒效应：声源和观察者相互靠近）多普勒效应：声源和观察者相互靠近时，观察者接收到的频率增大，音调变高；时，观察者接收到的频率增大，音调变高；二者相互远离时，观察者接收到的频率减二者相互远离时，观察者接收到的频率减小，音调变低。小，音调变低。（3）次声波和超声波：）次声波和超声波：频率低于频率低于20Hz的波叫次声波，地震、台风、的波叫次声波，地震、台风、核爆炸、火箭起飞都能产生次声波。核爆炸、火箭起飞都能产生次声波。频率高于频率高于20000Hz的声波叫超声波，可以用的声波叫超声波，可以用它进行探伤、诊断，以及声呐定位。它进行探伤、诊断，以及声呐定位。例例5、

17、一列波在传播过程中通过一个障碍物，、一列波在传播过程中通过一个障碍物，发生了一定程度的衍射，以下情况能使衍发生了一定程度的衍射，以下情况能使衍射现象更明显的是（射现象更明显的是（）A 缩小障碍物尺寸，同时减小波的频率缩小障碍物尺寸，同时减小波的频率B 缩小障碍物尺寸，同时增大波的频率缩小障碍物尺寸，同时增大波的频率C 增大障碍物尺寸，同时减小波的频率增大障碍物尺寸，同时减小波的频率D 增大障碍物尺寸，同时增大波的频率增大障碍物尺寸，同时增大波的频率A例例6、A、B是同频率的两水波源，如图实是同频率的两水波源，如图实线是波峰、虚线是波谷，则下列说法错误线是波峰、虚线是波谷，则下列说法错误的是（的是（）A a点此时速度为零，加速度最大点此时速度为零，加速度最大B b点此时速度最大，加速度最小为点此时速度最大，加速度最小为0C a、b、c此时加速度都最大此时加速度都最大D b点位移大于点位移大于a点位移点位移B D三、知识小结三、知识小结 形成及特点形成及特点 分类：传播和振动方向分类：传播和振动方向机械波机械波 图象图象 公式：公式：特有现象特有现象欢迎交流 请自己搜集相关波动信息