程守珠普通物理學(xué)六版電子教案11課件

1、程守珠普通物理學(xué)六版電子教案11彈性介質(zhì)彈性介質(zhì) 注：波動(dòng)是波源的振動(dòng)狀態(tài)或振動(dòng)能量在介質(zhì)中注：波動(dòng)是波源的振動(dòng)狀態(tài)或振動(dòng)能量在介質(zhì)中 的傳播，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)的傳播，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波前進(jìn)并不隨波前進(jìn)。波源波源產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的振源產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的振源傳播機(jī)械振動(dòng)的介質(zhì)傳播機(jī)械振動(dòng)的介質(zhì)程守珠普通物理學(xué)六版電子教案111. 橫波橫波橫波：橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直。質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直。程守珠普通物理學(xué)六版電子教案11 2.縱波縱波縱波：縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向平行。質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向平行。程守珠普通物理學(xué)六版電子教案11 注：注：在固體中可以傳播橫波或縱波，

2、在液體、在固體中可以傳播橫波或縱波，在液體、 氣體氣體( (因無(wú)剪切效應(yīng)因無(wú)剪切效應(yīng)) )中只能傳播縱波。中只能傳播縱波。振動(dòng)方向振動(dòng)方向傳播方向傳播方向波谷波谷波峰波峰波密波密波疏波疏3.特征特征橫波：橫波：縱波：縱波：程守珠普通物理學(xué)六版電子教案11波線：波線：沿波的傳播方向作的一些帶箭頭的線。波線沿波的傳播方向作的一些帶箭頭的線。波線的指向表示波的傳播方向。的指向表示波的傳播方向。波陣面：波陣面：在波動(dòng)過(guò)程中，把振動(dòng)相位相同的點(diǎn)連成在波動(dòng)過(guò)程中，把振動(dòng)相位相同的點(diǎn)連成的面的面( (簡(jiǎn)稱波面簡(jiǎn)稱波面) )。波前：波前：在任何時(shí)刻，波面有無(wú)數(shù)多個(gè)，最前方的波在任何時(shí)刻，波面有無(wú)數(shù)多個(gè)，最前方

3、的波面即是波前。波前只有一個(gè)。面即是波前。波前只有一個(gè)。程守珠普通物理學(xué)六版電子教案11平面波平面波：波面為平面：波面為平面球面波球面波：波面為球面：波面為球面波面波面波線波線波線波線波波面面程守珠普通物理學(xué)六版電子教案11平面波平面波球面波球面波波波線線波波陣陣面面波波陣陣面面波波線線1 1、在各向同性介質(zhì)中傳播時(shí)，波線和波陣面垂直。、在各向同性介質(zhì)中傳播時(shí)，波線和波陣面垂直。注：注：2 2、在遠(yuǎn)離波源的球面波波面上的任何一個(gè)小部份，、在遠(yuǎn)離波源的球面波波面上的任何一個(gè)小部份，都可視為平面波。都可視為平面波。程守珠普通物理學(xué)六版電子教案11yxo波長(zhǎng)波長(zhǎng)： 同一波線上兩個(gè)相鄰的振動(dòng)狀態(tài)相同的

4、質(zhì)點(diǎn)之間同一波線上兩個(gè)相鄰的振動(dòng)狀態(tài)相同的質(zhì)點(diǎn)之間的距離的距離.ytot周期周期：一個(gè)完整的波通過(guò)波線上某點(diǎn)所需的時(shí)間一個(gè)完整的波通過(guò)波線上某點(diǎn)所需的時(shí)間.程守珠普通物理學(xué)六版電子教案11單位時(shí)間內(nèi)一定的振動(dòng)狀態(tài)所傳播的距離，用單位時(shí)間內(nèi)一定的振動(dòng)狀態(tài)所傳播的距離，用 表示，是描述振動(dòng)狀態(tài)在介質(zhì)中傳播快慢程度的表示，是描述振動(dòng)狀態(tài)在介質(zhì)中傳播快慢程度的物理量，物理量， 的值通常取決于介質(zhì)的彈性和質(zhì)量密的值通常取決于介質(zhì)的彈性和質(zhì)量密度，又稱度，又稱相速相速。uu波速、周期和波長(zhǎng)之間存在如下關(guān)系：波速、周期和波長(zhǎng)之間存在如下關(guān)系：ut頻率頻率：周期的倒數(shù)周期的倒數(shù)頻率和周期只決定于波源，和介質(zhì)種

5、類無(wú)關(guān)。頻率和周期只決定于波源，和介質(zhì)種類無(wú)關(guān)。波速：波速：程守珠普通物理學(xué)六版電子教案11u個(gè)個(gè)波長(zhǎng)、頻率和波速之間的關(guān)系波長(zhǎng)、頻率和波速之間的關(guān)系 當(dāng)波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于介質(zhì)分子間的距離時(shí)，宏觀上介質(zhì)當(dāng)波長(zhǎng)遠(yuǎn)大于介質(zhì)分子間的距離時(shí)，宏觀上介質(zhì)可視為是連續(xù)的；若波長(zhǎng)小到分子間距尺度時(shí)，介質(zhì)可視為是連續(xù)的；若波長(zhǎng)小到分子間距尺度時(shí)，介質(zhì)不再具備連續(xù)性，此時(shí)不能傳播彈性波。不再具備連續(xù)性，此時(shí)不能傳播彈性波。彈性波在介質(zhì)中傳播時(shí)存在一個(gè)彈性波在介質(zhì)中傳播時(shí)存在一個(gè)頻率上限頻率上限。程守珠普通物理學(xué)六版電子教案11 例例11-1 頻率為頻率為3000hz的聲波，以的聲波，以1560m/s的傳播速度的傳播速度

6、沿一波線傳播，經(jīng)過(guò)波線上的沿一波線傳播，經(jīng)過(guò)波線上的a點(diǎn)后，再經(jīng)點(diǎn)后，再經(jīng)13cm而傳而傳至至b點(diǎn)。求點(diǎn)。求(1) b點(diǎn)的振動(dòng)比點(diǎn)的振動(dòng)比a 點(diǎn)落后的時(shí)間。點(diǎn)落后的時(shí)間。(2) 波波在在a、b兩點(diǎn)振動(dòng)時(shí)的相位差是多少？?jī)牲c(diǎn)振動(dòng)時(shí)的相位差是多少？(3) (3) 設(shè)波源作簡(jiǎn)設(shè)波源作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，振幅為諧振動(dòng)，振幅為1mm，求振動(dòng)速度的幅值，是否與波，求振動(dòng)速度的幅值，是否與波的傳播速度相等？的傳播速度相等？解解: (1) (1) 波的周期波的周期11s3000t波長(zhǎng)波長(zhǎng)0.52m52cmu程守珠普通物理學(xué)六版電子教案11b點(diǎn)比點(diǎn)比a點(diǎn)落后的時(shí)間為點(diǎn)落后的時(shí)間為s120001sm1056. 1m13.

7、013即即 。4t(2) a、b 兩點(diǎn)相差兩點(diǎn)相差 ， b點(diǎn)比點(diǎn)比a點(diǎn)落后的相差為點(diǎn)落后的相差為45213224(3) 振幅振幅 a=1mm，則振動(dòng)速度的幅值為則振動(dòng)速度的幅值為m/s8 .18cm/s1088. 12s3000cm1 . 031avm振動(dòng)速度是交變的，其幅值為振動(dòng)速度是交變的，其幅值為18.8m/s，遠(yuǎn)小于波速遠(yuǎn)小于波速。程守珠普通物理學(xué)六版電子教案11abcdefghi 解解: : 橫波傳播過(guò)程中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在其橫波傳播過(guò)程中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置附近振動(dòng)，且振動(dòng)方向與平衡位置附近振動(dòng)，且振動(dòng)方向與傳播方向垂直。傳播方向垂直。0cv水平箭水平箭頭表示該波的傳播方向。試分別用小箭頭

8、表明圖頭表示該波的傳播方向。試分別用小箭頭表明圖中中a、b、c、d、e、f、g、h、i各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向，各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向，并畫出經(jīng)過(guò)并畫出經(jīng)過(guò)1/41/4周期后的波形曲線。周期后的波形曲線。 例例11-211-2 設(shè)某一時(shí)刻繩上橫波的波形曲線如下圖所示，設(shè)某一時(shí)刻繩上橫波的波形曲線如下圖所示， 根據(jù)圖中的波動(dòng)傳播方向，可知在根據(jù)圖中的波動(dòng)傳播方向，可知在c 以后的質(zhì)點(diǎn)以后的質(zhì)點(diǎn)b 和和a開始振動(dòng)的時(shí)刻總是落后于開始振動(dòng)的時(shí)刻總是落后于c點(diǎn)，而在點(diǎn)，而在c 以前以前的質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn) d、e、f、g、h、i 開始振動(dòng)的時(shí)刻卻都超開始振動(dòng)的時(shí)刻卻都超前于前于c 點(diǎn)。點(diǎn)。 程守珠普通物理學(xué)六版電子教案11

9、 在在c 達(dá)到正的最大位移時(shí)，質(zhì)點(diǎn)達(dá)到正的最大位移時(shí)，質(zhì)點(diǎn)b 和和a 都沿著正方向都沿著正方向運(yùn)動(dòng)，向著各自的正的最大位移行進(jìn)運(yùn)動(dòng)，向著各自的正的最大位移行進(jìn), ,質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)b 比比a 更接近更接近于自己的目標(biāo)。于自己的目標(biāo)。 質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)f、e、d已經(jīng)過(guò)各自的正的最大位移，而進(jìn)行已經(jīng)過(guò)各自的正的最大位移，而進(jìn)行向負(fù)方向的運(yùn)動(dòng)。向負(fù)方向的運(yùn)動(dòng)。 質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)i、h 不僅已經(jīng)過(guò)了自己的正不僅已經(jīng)過(guò)了自己的正的最大位移，而且還經(jīng)過(guò)了負(fù)的最大的最大位移，而且還經(jīng)過(guò)了負(fù)的最大位移，而進(jìn)行著正方向的運(yùn)動(dòng)。質(zhì)點(diǎn)位移，而進(jìn)行著正方向的運(yùn)動(dòng)。質(zhì)點(diǎn)g 則處于負(fù)的最大位移處則處于負(fù)的最大位移處。 abcdefghi經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)t/ /4，波形曲線如下圖所示，它波形曲線如下圖所示，它表明原來(lái)位于表明原來(lái)位于c 和和i 間的波形經(jīng)過(guò)間的波形經(jīng)過(guò)t/ /4 ，已經(jīng)傳播到，已經(jīng)傳播到a、g 之間來(lái)了之間來(lái)了。abcdefghi程守珠普通物理學(xué)六版電子教案11選擇進(jìn)入下一節(jié)選擇進(jìn)入下一節(jié)11-0 11-0 教學(xué)基本要求教學(xué)基本要求11-1 11-1 機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播11-2 11-2 平面簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)平面簡(jiǎn)諧波的波函數(shù)11-3 11-3 波動(dòng)方程波動(dòng)方程 波速波速11-4 11-4 波的能