机械波复习

• C．这列波的周期可能是3s 波的波长可能是 24 m
D．这列
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答案：ABD
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3．已知波速V和波形，画出再经Δt 时间波形图的方法．
• 【例】图是某时刻一列横波在空间传播的 波形图线。已知波是沿x轴正方向传播，波 速为4m/s，试计算并画出经过此时之后 1.25s的空间波形图。
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4．已知振幅A和周期T，求振动质 点在Δt时间内的路程和位移．
机械波复习
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复习目标:
• 1、机械波的产生条件 • 2、机械波的类型 • 3、波长、频率和波速的关系 • 4、声波，超声波,多普勒效应及其应用
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基本知识：
1.机械波 (1)机械振动在介质中的传播形成机械波. (2)机械波产生的条件：①波源，②介质.
2.机械波的分类 (1)横波：质点振动方向与波的传播方向垂直
• D、在0到0.1s的时间内路程是4cm;
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·P ·Q
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• 解析:,P与Q相距λ/2,先画出若干个波长的波 形,经过0.1s也就是T/4后,Q点将回到平衡位 置,且向上运动,B项正确;在0到0.1s时间内通 过的路程为振幅,即4cm,D项正确
• 拓展:若求经Δt=2.5s时Q的路程和Q的位移, 如何求?
【例】如图所示,在xOy平面内有一沿x轴正方 向传播的简谐振动横波,波速为1m/s,振幅为 4cm,频率为2.5Hz,在t=0时刻,P点位于其平 衡位置上方最大位移处,则距P点为0.2m的Q 点
• A、在0.1s时的位移是4cm; ·P
• B、在0.1s时的速度最大;
·Q
• C、在0.1s时的速度向下;
A、频率变小，波长变大 B、波长变小，频率变大 C、频率不变，波长变大 D、频率不变，波长变小
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练2、简谐波在传播过程中，关于波上各质点 的运动情况，下列说法正确的是： （ ）
A、各质点的位移、加速度都相等 B、同一时刻各质点运动的速率都相等 C、同一时刻各质点传播的速率都相等 D、各质点振动的周期、振幅都相等
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2、质点振动方向和波的传播方向的 判定
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• 【例】如图所示，a、b是一列横波上的两个
质点，它们在X轴上的距离s=30m，波沿x轴
正方向传播，当a振动到最高点时b恰好经过 平衡位置，经过3s，波传播了30m，并且a 经过平衡位置，b恰好到达最高点，那么．
• A．这列波的速度一定是10 m／s B．这 列波的周期可能是0．8s
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1、机械波的理解
• 【例】地震震动以波的形式传播，地震波有纵波 和横波之分。
• 图中是某一地震波的传播图，其振幅为A，波长 为λ，某一时刻某质点的坐标为（λ，0）经1/4周 期该质点的坐标是多少？该波是纵波还是横波。
• A．纵波（5λ/4．0） B．横波（λ，－A） • C．纵波（λ，A） D．横波（5λ/4．A）
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７、声波： （1）、声波是纵波，
（2）、可闻波的频率范围是： 20Hz-20000Hz （3）、次声波：频率小于20Hz的声波；
超声波：频率大于20000Hz的声波。 （4）、应用：
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• (5)．多普勒效应 • (1)由于波源和观察者之间有相对运动，使
观察者感到频率发生变化的现象．实质是： 波源的频率没有变化，而是观察者接收到 的频率发生了变化． • (2)多普勒效应的产生原因
(1)求这个观测站距南投的距离. (2)观测站首先观察到的是上下振动还是左右晃 动?
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【解析】(1)设观测站距南投的距离为s, 则s/v横-s/v纵=t.
s=[v横v纵/(v纵-v横)]t =[9.1×3.7/(9.1-3.7)]×5.4km=34km
(2)因为纵波先到观测点，因而先观察到 的是左右晃动.
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4.波长、波速和频率及关系
①波长：两个相邻的且在振动过程中对平 衡位置的位移总是相等的质点平衡位置间的 距离叫波长.
振动在一个周期里在介质中传播的距离 等于一个波长。对于横波，相邻的两个波峰 或相邻的两个波谷之间的距离等于一个波长. 对于纵波，相邻的两个密部或相邻的两个疏 部之间的距离等于一个波长。
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• 干涉强、弱区的判断方法有两种： • （1）在波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇
处是干涉加强区；在波峰与波谷相遇或波 谷与波峰相遇处是干涉减弱区。 • （2）与相同波源的距离差为半波长的偶数 倍处是干涉加强区；与相同波源的距离差 为半波长的奇数倍处是干涉减弱区。
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练1.声波在钢轨中传播的速度远大于在空气中传 播的速度，则当声音从空气传到钢轨中时（ ）
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多普勒效应
• 【例】一机车汽笛频率为650Hz，机车以 v=15m/s的速度观察者驶来，设空气中的声 速是V=340m/s，观察者听到的声音频率为 多少？
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• 解答：机车静止时，汽笛声的波长为λ，由 于机车（波源）向观察者运动，波长应减 小vT，则单位时间内通过观察者的波数变 为即观察者听到的声音频率变大了，音调 变高了。
的波叫横波.横波有凸部(波峰)和凹部(波谷). (2)纵波：质点振动方向与波的传播方向在同
一直线上的波叫纵波.纵波有密部和疏部.
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3.机械波的特征
①机械波传播的是振动形式和能量。质 点只在各自的平衡位置附近振动，并不随 波迁移.
②介质中各质点的振动周期和频率都与 波源的振动周期和频率相同.
③由波源向远处的各质点都依次重复波 源的振动.
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5.波动图像：表示介质各质点在某一时刻相对平衡位 置的位移。其中：横坐标表示各质点的位置；纵坐标 表示该时刻介质各质点偏离各自的平衡位置的位移。
波的图像能反映的物理量
①振幅和波长.
②该时刻介质各质点的位移. ③已知波的传播方向，可确定该时刻介质各质点的 振动方向，也可反过来运用. ④已知波的传播方向，可确定任一时刻的波形图. ⑤已知波的传播速度大小和方向，可确定图像上介 质各质点的振动图像.
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• 【解析】在X轴上任取点C，连接CA、CB．如图 所示，由图可知CB－CA≤AB＝3m（由三角形任 意两边之差小于第三边原理得出左式），所以 （CB－CA）的值可以取lm、2m、3m．而A、B 两波源激起的水波波长为2m，则只有当（CB－ CA）值为半波长的奇数倍时，两列波相遇才是减 弱的，故取lm、3m时两列波叠加后是减弱的，由 于是在x轴上从－∞到十∞范围内寻找，以及关于y 轴对称的关系，故减弱点共有3个．
f'V.f 34 0 65 60(8 H 0 ) Vv 34 105
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5.波的叠加与波的干涉
• 【例】如图所示，在坐标xoy的y轴上有两 个相同的波源A、B，它们激起水波波长为 2m，A、B的坐标分别为（0，2m）和（0， 5m）．在x轴上从－∞到十∞范围内两列波 叠加相减弱的点的个数为多少个？
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• 解析:由题图知，该地震波为横波，即传播 方向与振动方向垂直。
• 某质点的坐标（λ，0）即为图中a点，经 1/4周期，a点回到平衡位置下面的最大位移 处，即位移大小等于振幅，坐标为（λ，－ A），（水平方向质点并不随波逐流）。 故答案为B
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【例】1999年9月21日台湾南投地区发生了里氏7.6 级大地震，已知地震中的纵波和横波在地表附近 （即深度h约为零）的传播速度为9.1km/s和 3.7km/s，在某地的观测站中，记录了南投地震的 纵波和横波达该地的时间差为5.4s.
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６、机械波的反射、折射、干涉和衍射 一切波都能发生反射、折射、干涉和衍射。干涉
和衍射是波特有的性质。
⑴干涉：
①产生干涉的必要ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ件：两列波源的频率必须相同。
②在稳定的干涉区域内，振动加强点始终加强；振动 减弱点始终减弱。
⑵衍射：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做 波的衍射。
发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波长 小或与波长差不多．
波长由波速和频率共同决定。
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②波速：指振动的状态在介质中的传播 速度。波在同一种均匀介质中是匀速传播 的。速率只与介质有关，而与频率无关。 注意：波速与质点振动速度不是同一概念.
③频率：指参与波动的所有质点的振动 频率。等于波源的振动频率．频率只与波 源有关，与介质无关。
④三者关系：v=f，f和v决定.