高二物理競(jìng)賽機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播課件

1波動(dòng)

振動(dòng)在空間的傳播過(guò)程叫做波動(dòng)。波動(dòng)是一種重要的運(yùn)動(dòng)形式。2.常見的波基本概念（1）機(jī)械波：機(jī)械振動(dòng)在媒質(zhì)中的傳播。（2）電磁波：變化電場(chǎng)和變化磁場(chǎng)在空間中的傳播。

機(jī)械波與電磁波的本質(zhì)不同，傳播機(jī)理不同，但其基本傳播規(guī)律相同。一、機(jī)械波的產(chǎn)生1.產(chǎn)生條件：1）波源；2）彈性媒質(zhì).§13-1機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播2.簡(jiǎn)諧波：若媒質(zhì)中的所有質(zhì)元均按一定的相位傳播規(guī)律做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，此種波稱為簡(jiǎn)諧波.

彈性媒質(zhì)：質(zhì)元之間以彈性力相聯(lián)系。波源：作機(jī)械振動(dòng)的物體。簡(jiǎn)諧波是一種最簡(jiǎn)單、最重要的波，一切復(fù)雜的波都是由簡(jiǎn)諧波合成的結(jié)果。以下我們主要討論簡(jiǎn)諧波。二、橫波和縱波橫波:質(zhì)元振動(dòng)方向垂直于波的傳播方向。（僅在固體中傳播）特征：具有交替出現(xiàn)的波峰和波谷.縱波:質(zhì)元振動(dòng)方向平行于波的傳播方向。（可在固體、液體和氣體中傳播）特征：具有交替出現(xiàn)的密部和疏部.2)媒質(zhì)中各質(zhì)元在各自平衡位置附近運(yùn)動(dòng).

1)媒質(zhì)中各質(zhì)元受到彈性力作用.3）上游的振動(dòng)狀態(tài)被下游重復(fù),所以“波是振動(dòng)狀的傳播”。

5）有些質(zhì)元的振動(dòng)狀態(tài)相同，這些點(diǎn)稱作同相位點(diǎn)。結(jié)論：4）沿波的傳播方向，各質(zhì)元的相位依次落后。三、波的幾何描述波線：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。波陣面：波在同一時(shí)刻到達(dá)的各點(diǎn)組成的面。一個(gè)波面上各點(diǎn)是同時(shí)開始振動(dòng)的，具有相同的相位，波面又稱同相面。波前：最前方的波面即是波前。平面波：波面為平面球面波：波面為球面柱面波：波面為柱面平面波球面波波線波陣面波陣面波線1、在各向同性煤質(zhì)中傳播時(shí)，波線和波陣面垂直。2、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。四、波的特征量2、頻率單位時(shí)間內(nèi)波動(dòng)所傳播的完整波的數(shù)目.媒質(zhì)中各質(zhì)元的振動(dòng)頻率。3、波速

波動(dòng)過(guò)程中，某一振動(dòng)狀態(tài)（即振動(dòng)相位）單位時(shí)間內(nèi)所傳播的距離.1.波長(zhǎng)同一波線上兩個(gè)相鄰?fù)帱c(diǎn)間的距離。波形曲線上一個(gè)完整波形的長(zhǎng)度.一個(gè)振動(dòng)周期內(nèi)波傳過(guò)的距離。

例1

一平面簡(jiǎn)諧縱波沿著線圈彈簧傳播，設(shè)波沿著軸正向傳播，彈簧中某圈的最大位移為3cm，振動(dòng)頻率為25Hz，彈簧中相鄰兩疏部中心的距離為24cm，當(dāng)t=0時(shí)，在x=0處質(zhì)元的位移為零并向軸正向運(yùn)動(dòng)，試寫出該波的波動(dòng)方程。解：

x=0處，t=0時(shí)波動(dòng)方程x=0點(diǎn)的振動(dòng)方程

解：這是一列向x軸負(fù)向傳播的波,將波方程變成例2

已知一平面簡(jiǎn)諧波的方程為求：(1)求該波的波長(zhǎng)，頻率和波速u的值；與標(biāo)準(zhǔn)形式比較得

求：(2)寫出t=4.2s時(shí)刻各波峰位置的坐標(biāo)表達(dá)式，并求出此時(shí)離坐標(biāo)原點(diǎn)最近的那個(gè)波峰的位置；解

波動(dòng)方程為波峰位置即y=A處此時(shí)離坐標(biāo)原點(diǎn)最近的那個(gè)波峰的位置在x=-0.4m處。(3)求t=4.2s時(shí)離坐標(biāo)原點(diǎn)最近的那個(gè)波峰通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的時(shí)刻t。解

該波峰由原點(diǎn)傳播到x=-0.4m所需要的時(shí)間

Ot=4.2s-0.4mt=4s