高中物理機械波

關(guān)于高中物理機械波第1頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六問：質(zhì)點本身有沒有隨波遷移？傳出去的是什么？質(zhì)點做什么運動？沒有！機械振動機械振動的運動形式能量和信息問：在機械波的傳播中，存在著哪兩種運動？波的傳播：勻速直線運動質(zhì)點的振動：機械振動（周期性非勻變速運動）問：由波的形成可推知機械波波速取決于什么？機械波波速僅取決于介質(zhì)一個周期內(nèi)波推進的距離是一個波長第2頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六三、機械波的分類1、橫波：質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直。如：繩波在橫波中，凸起部分的最高點叫做波峰，凹下部分的最低點叫做波谷波峰波谷第3頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六2、縱波：質(zhì)點振動方向與波的傳播方向在同一直線上。

如：彈簧波、聲波在縱波中，質(zhì)點分布最密的部分叫密部，質(zhì)點分布最疏的部分叫疏部。橫波和縱波可以同時存在，例如：地震波既有橫波又有縱波。注意：橫波只能在固體中傳播，而縱波可以在固、液、氣中傳播。密部疏部演示彈簧波第4頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六四、機械波和機械振動的關(guān)系類別振動波動運動現(xiàn)象運動成因聯(lián)系單個質(zhì)點的周期性運動所有質(zhì)點共同的周期性運動質(zhì)點受到指向平衡位置的回復(fù)力作用介質(zhì)中質(zhì)點受到相鄰質(zhì)點的帶動1.振動是波動的起因,波動是振動的傳播2.有波動一定有振動,有振動不一定有波動書P26123第5頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六例1.關(guān)于振動和波的關(guān)系，下列說法正確的是（）A．如果波源停止振動，在介質(zhì)中傳播的波也立即停止B．發(fā)聲體在振動時，一定會產(chǎn)生聲波C．波動的過程是介質(zhì)質(zhì)點由近及遠的傳播過程D．波動的過程是質(zhì)點的振動形式及能量由近及遠的傳播過程E．如果沒有機械振動，一定沒有機械波F．只要物體做機械振動，一定有機械波產(chǎn)生G．機械波的傳播速度與振源的振動速度一樣H．機械波的頻率與振源的頻率一樣DEH第6頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六例2.關(guān)于橫波與縱波的說法中，正確的是（）A．振源上下振動形成的波是橫波B．振源左右振動形成的波是縱波C．振源振動方向與波的傳播方向互相垂直形成的是橫波D．在固體中傳播的波一定是橫波C第7頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六例3.關(guān)于機械波在傳播過程中的特點，以下說法正確的是（）A．后振動的質(zhì)點總是跟著重復(fù)前一個帶動它振動的質(zhì)點振動B．振動質(zhì)點的頻率隨波的傳播而降低C．介質(zhì)中的各個質(zhì)點只在自己的平衡位置附近做振動D．機械波的傳播必須有介質(zhì)E．介質(zhì)中的質(zhì)點隨波遷移F．波源的振動能量隨波傳遞G．波源的能量隨振動質(zhì)點的遷移而隨波傳遞ACDF第8頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六一、振動圖象1、物理意義：描述一質(zhì)點在各時刻離開平衡位置的位移2、由圖可以讀出：

1）該質(zhì)點在任一時刻的位移x2）振幅A周期T3）加速度a的方向：總指向平衡位置

4）比較速度v的大小

5）速度v的方向： （在其上，v方向向上；在其下，v方向向下）注意：圖象上的縱坐標(biāo)表示位移，并不表示質(zhì)點在空間的實際位置。xtO看下一時刻所處的位置第9頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六二、波的圖象1、物理意義：描述某時刻各個質(zhì)點偏離平衡位置的位移橫波的圖象與波形相似。對橫波:對縱波:波形——疏密相間的波形波的圖象——正弦（或余弦）圖象YXOv第10頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六2、由圖可以得出？1）振幅A波長YXOvA2）該時刻任一質(zhì)點的位移x3）該時刻任一質(zhì)點加速度a的方向：4）該時刻任一質(zhì)點速度v的方向：

指向平衡位置（在其上，v方向向上；在其下，v方向向下）看該質(zhì)點的前一質(zhì)點的位置，注意：波不一定沿x軸正方向傳播，不指定波的傳播方向，波可能沿x軸正方向或負方向傳播。注意波的雙向性方法1第11頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六vvvv上坡下坡上坡上坡下坡vABCD方法二：看下一時刻的波的圖象方法三：沿波的傳播方向看，“上坡”的點向下運動，“下坡”的點向上運動方法四：在圖象上的一點畫出波的傳播方向(水平箭頭)、質(zhì)點的振動方向(豎直箭頭)，這兩個箭頭總在曲線的同側(cè)第12頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六方法1、平移法0xy△xt△xt+△t△x＝v△tv5）若知道傳播方向，可以畫出經(jīng)△t后的波形YXOv?T后的波形？第13頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六YXO方法2、特殊質(zhì)點法v一般用于畫經(jīng)T/4,T/2,3T/4…后的波的圖象經(jīng)T/4后經(jīng)T/2后第14頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六四、振動圖象與波的圖象的比較XtOYXO振動圖象波的圖象研究對象一個質(zhì)點一段時間許多質(zhì)點一個時刻坐橫標(biāo)縱時間各質(zhì)點的平衡位置位移位移判斷質(zhì)點的振動方向看下一時刻看前一質(zhì)點經(jīng)△t后的圖象繼續(xù)延伸波形沿傳播方向平移什么情況下已振質(zhì)點的波形不變？第15頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六表示了兩個質(zhì)點的振動哪個質(zhì)點振動超前？甲乙表示了同一列波在兩個時刻的波形，經(jīng)多久甲波形變?yōu)橐也ㄐ蔚?？甲乙乙超前?/4T向右傳，經(jīng)(n+3/4)T向左傳，經(jīng)(n+1/4)T第16頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六例.一列向右傳播的簡諧波在某時刻的波形圖試畫出再經(jīng)過T/4、3T/4和5T/4時的波形圖.YXO波的傳播方向1234第17頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六例.一列向右傳播的簡諧波在某時刻的波形圖試畫出再經(jīng)過T/4、3T/4和5T/4時的波形圖.YXO波的傳播方向試畫出該時刻前T/4、3T/4和5T/4時刻的波形圖1234第18頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六例.一列橫波沿繩子向右傳播，某時刻繩子形成如圖所示的形狀，對此時繩上A、B、C、D、E、F六個質(zhì)點（）A．它們的振幅相同B．質(zhì)點D和F的速度方向相同C．質(zhì)點A和C的速度方向相同D．從此時算起，質(zhì)點B比C先回到平衡位置AD第19頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六例.一機械橫波在x軸上傳播，在某時刻的波形如圖所示，已知此時質(zhì)點f的運動方向向下，則（）A．此波朝x軸的負方向傳播B．質(zhì)點d此時向下運動C．質(zhì)點b將比質(zhì)點c先回到平衡位置D．質(zhì)點e此時的位移為零BCD第20頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六一、波長λ

-------在波動中，兩個相鄰?fù)噘|(zhì)點間的距離1)在橫波中，兩個相鄰波峰（或波谷）間的距離等于λ；2)在縱波中，兩個相鄰密部（或疏部）間的距離等于λ；

思考:兩個相鄰反相質(zhì)點間的距離為多少？ λλλλ第21頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六二、頻率-----波的頻率等于質(zhì)點振動的頻率注意：波的頻率只與振源有關(guān)，與介質(zhì)無關(guān)例如：同一聲音在空氣、水、鋼管中傳播，音調(diào)（頻率）不變。第22頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六三、波速------振動在介質(zhì)中傳播的速度1)波速取決于介質(zhì)的性質(zhì)；2)波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時，頻率f不變，波速v變化，因而波長λ也變 例如：某聲音f＝100HZ， 在空氣中傳播v1＝340m/s,其波長λ1＝3.4m； 在鋼管中傳播v2＝1500m/s,其波長λ2＝15m第23頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六例1、一個周期為0.1s的波源，在甲介質(zhì)中形成一列波長為10m的簡諧波，該波傳到乙介質(zhì)中傳播速度為200m/s，則下列敘述中正確的是（）A、在甲介質(zhì)中波速為100m/sB、在甲介質(zhì)中頻率為10HzC、在乙介質(zhì)中波長為20mD、在乙介質(zhì)中周期為0.2sABC第24頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六例2.如圖，為某一時刻橫波的圖象，圖中位于a、b兩處的質(zhì)點經(jīng)過1/4周期后分別運動到a′、b′處。則由圖可知（）A.波的周期B.波的傳播速度C.波的傳播方向D.波的波長x/my/cm01234567a′

bb′

aCD第25頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六y/cmx/m021046-10例3.一列簡諧機械橫波某時刻的波形圖如圖所示，波源的平衡位置坐標(biāo)為x=0。當(dāng)波源質(zhì)點處于其平衡位置上方且向下運動時，介質(zhì)中平衡位置坐標(biāo)x=2m的質(zhì)點所處位置及運動情況是（）A.在其平衡位置下方且向上運動B.在其平衡位置下方且向下運動C.在其平衡位置上方且向上運動D.在其平衡位置上方且向下運動A

相距為λ/2的兩質(zhì)點振動反向！在同一時刻，兩者的位移（速度、加速度）大小相等、方向相反。第26頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六例4.一列簡諧橫波在x軸上傳播,t=0時刻的波形圖如甲圖所示,x=2cm的質(zhì)點P的振動圖像如圖乙所示,由此可以判斷()A.該波的傳播方向是沿x軸的負方向.B.該波在2s時間內(nèi)傳播的距離是2cm.C.在t=1.5s時P點的速度最大D.在0到1.5s時間內(nèi)質(zhì)點P通過的路程是12cmABt/s甲乙第27頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六

例5.一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，傳播速度為10m/s。當(dāng)波傳到x=5m處的質(zhì)點P時，波形如圖所示。則以下判斷正確的是（）

A．各質(zhì)點的起振方向向下

B．再經(jīng)過0.4s，質(zhì)點P第一次回到平衡位置

C．再經(jīng)過0.7s，x=9m處的質(zhì)點Q到達波峰處

D．質(zhì)點Q到達波峰時，質(zhì)點P恰好到達波谷處y/mx/mP06248100.2-0.2QvAC第28頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六例6.在某介質(zhì)中形成一列簡諧波，t=0時刻的波形如圖中的實線所示。若波向右傳播，零時刻剛好傳到A點，且再經(jīng)過0.6s，P點也開始起振，求：（1）該列波的周期T=？（2）從t=0時起到P點第一次達到波峰時止，O點對平衡位置的位移y0及其所經(jīng)過的路程s0各為多少？0x/my/cm-1172-2PA（2）y0=-0.02m

s0=0.3mT＝0.2s第29頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六例7.在均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個質(zhì)點，相鄰兩質(zhì)點的距離均為L，如圖（a）所示。一列橫波沿該直線向右傳播，t=0時到達質(zhì)點1，質(zhì)點1開始向下運動，經(jīng)過時間?t第一次出現(xiàn)如圖（b）所示的波形，則該波的()A．周期為?t，波長為8L.B．周期為2?t/3，波長為8L.C．周期為2?t/3，波速為12L/Δt.D．周期為?t，波長為8L/Δt123456789圖(a)123456789v圖(b)BC第30頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六例8、如圖所示，波源S從平衡位置y=0開始振動，運動方向豎直向上（y軸的正方向），振動周期T=0.01s，產(chǎn)生的簡諧波向左、右兩個方向傳播，波速均為v=80m/s，經(jīng)過一段時間后，P、Q兩點開始振動。已知距離SP=1.2m、SQ=2.6m，(1)畫出S開始振動t=0.04S時的波形；(2)畫出在Q剛開始振動時刻的波形；SPQQSP第31頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六（3）若以Q點開始振動的時刻作為計時的零點，則在下圖的振動圖像中能正確描述，P、Q兩點振動情況的是（）A、甲是Q點的振動圖像B、乙是Q點的振動圖像C、丙是P點的振動圖像D、丁是P點的振動圖像AD第32頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六波的多解問題經(jīng)過nT或傳了后的波形（前段）不變雙向性第33頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六例9.一列橫波在x

上傳播，t

時刻與t+0.4s時刻在x

軸上0--6m區(qū)間內(nèi)的波形圖如圖中同一條圖線所示，由圖可知()A.該波最大波速為10m/sB.質(zhì)點振動周期的最大值為0.4sC.在t+0.2s時，x=6m的質(zhì)點位移為零

D.若波沿x

軸正方向傳播，各質(zhì)點剛開始振動時的方向向上x/my/m0123456BC解：nT=0.4sT=0.4/n(s)λ=4mv=λ/T=10n(m/s)第34頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六例10.一列簡諧波沿一直線傳播，當(dāng)直線上某質(zhì)點a向上運動到達最大位移時，a點右方相距0.15m的b點恰經(jīng)平衡位置向上運動，則這列波的波長可能是（）

A．0.6mB．0.3mC．0.2mD．0.12mb

aACDb

a第35頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六例11、如圖所示，實線是一列簡諧波在某一時刻的波形圖線，虛線是0.2s后它的波形圖，這列波可能的傳播速度是多少？=(20n+15)m/s（n=1,2,3,…）向右傳播：=(20n+5)m/s向左傳播：第36頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六例4、如圖，一根水平長繩上的a、b兩點相距14m，b點在a點的右方，波長λ＞14m。當(dāng)一列簡諧橫波沿此長繩向右傳播時，若a點的位移達到正極大時，b點的位移為零，且向下運動，經(jīng)過1.0s后，a點的位移第一次為零，且向下運動，而b點的位移達到負極大，則這列簡諧波的波速等于多少？T/4=1.0sab3/4λ=14m所以v=λ/T=(14/3)m/s第37頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六例4原題：如圖，一根水平長繩上的a、b兩點，相距為14m，b點在a點的右方，波長λ＞１４ｍ。當(dāng)一列簡諧橫波沿此長繩向右傳播時，若a點的位移達到正極大時，b點的位移為零，且向下運動，經(jīng)過1.0s后，a點的位移第一次為零，且向下運動，而b點的位移達到負極大，則這列簡諧波的波速等于多少？ab變化一：若把原題中“波長λ＞１４ｍ”的條件取消，則波速可能等于多少？解答：考慮空間上的周期性，（n+3/4）λ=14mT/4=1.0s，故波速：v=λ/T=14/（4n+3）m/s（n=0、1、2、3……），第38頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六變化二：若把原題中“a點的位移第一次為零”改為“a點的位移為零”呢？解答：考慮時間上的周期性，即：（n+1/4）T=1s，

3λ/4=14m，故波速：v=λ/T=14（4n+1）/3m/s例4原題：如圖，一根水平長繩上的a、b兩點，相距為14m，b點在a點的右方，波長λ＞１４ｍ。當(dāng)一列簡諧橫波沿此長繩向右傳播時，若a點的位移達到正極大時，b點的位移為零，且向下運動，經(jīng)過1.0s后，a點的位移第一次為零，且向下運動，而b點的位移達到負極大，則這列簡諧波的波速等于多少？ab第39頁，共44頁，2022年，5月20日，17點30分，星期六變化三：若把原題中“a點的位移第一次為零”改為“a點的位移為零”，并取消“波長λ＞１４ｍ”的條件呢？解答：a、b間距離為（n+3/4）λ=14m（n=0、1、2…）a回到平衡位置經(jīng)過的時間為（k+1/4）T=1s（k=0、1、2…）所以v=λ/T=14（4k+1）/（4n+3）m/s例4原題：如圖，一根水平長繩上的a、b兩點，相距為14m，b點在a點的右方，波長λ＞１４ｍ。當(dāng)一列簡諧橫波沿此長繩向右傳播時，若a點的位移達到正極大時，b點的位移為零，且向下運動，經(jīng)過1.00s后，a點的位移第一次為零，且向下運動，而b點的位移達到負極大，則這列簡諧波的波速等于多少