• / 52
  • 下载费用:10 金币  

周期运动4:机械波.ppt

关 键 词:
周期运动4:机械波.ppt
资源描述:
,机械波,一、机械波,(2)机械波产生的条件:①波源、②介质,1.机械波的形成,(1)机械波形成的原因,由于介质中各质点间存在弹力,波源质点振动时必然牵动相邻质点随其振动,波源质点的振动形式和能量就由近及远向外传播进而形成机械波。,(学前运动、平移),波动与振动的区别:,根据波动的定义,波的产生条件有两个:第一,有起振的波源;第二,有传播振动的介质。因此:振动是单个质点在其平衡位置附近做往复运动的“个体行动”,波动是大量的、彼此相联系的质点将波源的振动在空间传播的“群体行为”。,从波的产生过程还可以知道:有波动就一定有振动(因为波动中的各个质点都是重复波源的振动);有振动却不一定有波动,还要看是否有传播振动的介质。,(3)机械波的分类,①横波:,质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波。横波有凸部(波峰)和凹部(波谷)。如绳上波。,③注意:液体、气体不能传播横波,水波不是横波,地震波即有横波又有纵波,纵波速度较快。,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.如空气中传播的声波等。,③机械波在传播过程中参加振动的各质点的振动周期、振动频率、开始振动的方向都与波源质点相同。,④机械波在传播过程中各质点参加振动的起始时刻随着与波源的距离增大依次滞后。,(4)机械波在介质中传播的特点:,①机械波在介质中传播的是振动的形式和能量,质点只在各自的平衡位置附近振动,本身并不随波的传播而迁移。,②机械波在介质中可以传递信息,机械波相当于载体。,⑤对理想的简谐波,介质中的各质点振幅相同.,[例1]关于振动和波的关系,下列说法正确的是A. 有机械波必有振动 B.有机械振动必有波C.离波源远的质点振动得慢 D. 波源停振时,介质中的波动立即停止,A,例2. 关于机械波,下列说法正确的是A.只要物体做机械振动,就一定有机械波产生B.振源开始时怎样振动,其他质点开始时就怎样振动C.相邻的质点要相互做功D.机械波的传播速度与振源振动速度一样,答案:B、C.,1.关于振动和波的关系,下列几种说法中正确的是 A、有振动就一定有波; B、波动是质点由近及远的移动过程 C.波动是能量由近及远的传递过程; D.如果波源停止振动,则波动也会停止 2.区分横波与纵波的依据是 A.质点沿水平方向还是沿竖直方向振动 B.波沿水平方向还是沿竖直方向传播 C.质点振动方向和波传播的方向在一直线还是互相垂直 D.波传播的距离远还是近 3.有一个圆形的湖,湖水平静,在湖中心用一物体不断地拍击水面,击水频率是4Hz,激起的水波的波长是25 cm,湖半径R=10m,在离圆心 8 m处有一小木片浮于水B,问多少时间后小木片到达湖岸?,( CD ),( C ),【不会到达】,(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间的距离叫波长.,② 波在一个周期内传播的距离等于一个波长。,③对于横波,相邻两个波峰(或波谷)之间的距离等于一个波长;对于纵波,相邻两个密部(或疏部)之间的距离等于一个波长。,①在波的传播方向上,相邻的两个振动情况始终相同的质点间的距离等于一个波长。,2.描述机械波的物理量,理解波长:,(2)波速:波在均匀介质中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:波的频率始终等于波源的振动频率,也是所有质点的振动频率,在任何介质中不变。,(4)三者关系:v=λf=λ/T=S/t,(5)注意事项:,①波速与质点振动速度的区别。,②机械波的波速只有介质本身决定,频率等于波源的频率,而波长与介质和频率都有关。,二、波的图象,1.什么叫波动图像?,3.波的图像能反映的物理量:,①直接读出振幅和波长.,②该时刻介质各质点的位移x.,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. (学前),介质中各质点在某一时刻相对平衡位置的位移的规律.,2.波的形状:正(余)弦曲线。,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.,⑤*已知波传播的速度大小和方向,可确定图像上介质各质点的振动图像.,④从图象中可以定性地比较各质 点在该时刻的振动速度、动能、 势能、回复力、加速度等量的大小.,⑥如已知波传播速度的大小和方向,更可利用图象所得的相关信息进一步求得各质点振动的周期和频率.,4.波的图象的画法(平移),在波的图象中,如已知某时刻波的图形、波的传播方向、某一介质质点的瞬时速度方向,这三者中的任意两者,就可以画出另一个时刻的波形图线.,横波的形成过程,,,,,,t=0,t=T/4,t=T/2,t=3T/4,t=T,t=5T/4,,,,,,,,,,,,,,,5.波动图象与振动图象的比较,例1.一列简谐波沿轴直线传播,某时刻的波形如图所示。质点A的位置与坐标原点O相距0.5m,此时质点A沿y轴正方向运动,经0.01s质点A第一次到达最大位移处,则这列波 ( )A.波长是2mB.频率是50HzC.波速是50m/sD.传播方向为轴的负方向,A C D,练.如图所示,位于介质I和II分界面上的波源S,产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波。若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2,则 A.f1=2f2,v1=v2 B.f1=f2,v1=0.5v2C.f1=f2,v1=2v2D.f1=0.5f2,v1=v2,C,例2. 一列横波沿x轴传播,波速10 m/s.已知t=0时刻的波形图像如图所示,图中M处的质点此时正经过平衡位置沿y轴正方向运动,在图中画出t=1.5s时的波形图像.,解:由M点的速度方向可知波向右传播,方法1:移动波峰法,波长λ=4m,T=0.4s A=10cm t=1.5s=3.75T,t=1.5s时的波形为原波形向右移动3.75λ,如图中的虚线所示.(向左1/4个λ),,方法2:移动质点法,练. 如图示,S 为上下振动的波源,频率为100Hz,所激起的波向左右传播,波速为80m/s,其振动先后传到A、B两个质点,当S 通过平衡位置向上振动时,则A、B质点的位置是: ( )A. A在波谷,B在波峰 B . A、B都在波峰C.A在波峰,B在波谷 D. A、B都在波谷,,,C,练. 一列沿直线传播的横波,某一时刻直线上相距为d的AB两点处于平衡位置,如图示,且AB之间只有一个波峰,若经过时间t后,质点B 第一次到达波峰位置,则这列波可能的波速为: ( ) A. d/2t B. d/4t C. 3d/4t D. 3d/2t,λ=2d t=T/4 T=4t v=λ/T=2d/4t=d/2t,λ=d t=3T/4 T=4t /3 v= λ /T= 3d/4t,λ =d t=T/4 T=4t v= λ /T=d/4t,λ =2d /3 t=3T/4 T=4t/3 v= λ /T=2d/4t=d/2t,选A B C,例3、一列简谐波在x轴上传播,图中的实线波形与虚线波形对应的时刻分别是t1=0,t2=0.05s. (1)若波沿+X方向传播,波速多大? (2)若波沿-x方向传播,波速多大? (3)若波速的大小是280m/s,波速方向如何?,解析:(1)在Δt=t2-t1内,振动向右传播的距离,,波速,,,代入λ=8m,Δt=0.05s得v1=40(4n+1)m/s,(n=0、1、2……),(2)在Δt内,振动向左传播的距离,(n=0、1、2……),波速,(n=0、1、2……),(3)由波速v=280m/s,故在Δt内,振动传播的距离: Δx=vΔt=(280×0.05)=14m,把Δx与λ相比:,故知Δx符合(2)中的Δx2当n=1的情况,所以波沿-x方向传播。,例4*(07全国卷)一列简诸横波沿x轴负方向传播,波速v=4 m/s,已知坐标原点 ( x=0 ) 处质点的 振动图象如图a所示,在下列4 幅图中能够正确表示t=0.15s时 波形的图是 ( ),解:,由振动图像得到原点处的质点在t=0.15s时在y正半轴向下运动,由于波沿负x轴传播,所以只有A选项正确.,A,练.已知平面简谐波在x轴上传播,原点O的振动图线如图a所示,t 时刻的波形图线如图b 所示,则 t′=t+0.5S 时刻的波形图线可能是( ),C D,三、波的特性,2.波的叠加原理,两列波在空间相遇与分离时都保持其原来的特性(如f、T、 A 、振动方向等)沿原来的方向传播,而不相互干扰,在两列波重叠的区域里,任何一个质点都同时参与两个振动,其振动位移等于这两列波分别引起的位移的 矢量和。,1.独立传播原理,①波的叠加原理的描述,②判断下列情况下重叠区域质点的位移和速度情况.,3.波的干涉,频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动始终加强,某些区域的振动始终减弱,并且振动的加强区与减弱区互相间隔的现象叫做波的干涉,形成的图样是稳定的,叫干涉图样.,①波的干涉的描述,②什么叫振动加强和振动减弱?,两列波在某处振动位移总是同向,则振动相互加强; 两列波在某处振动位移总是相反,则振动相互减弱.,干涉图样: 由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样.,振动加强,振动加强,振动加强,振动加强,振动减弱,振动减弱,振动减弱,,,,P点振动最强(振幅为A1+A2),,A,,-A,,,,Q点振动最弱(振幅为|A1-A2|),,A,,-A,,,,Q点不振动(振幅为零),若A1=A2,,M点振幅介于(A1+A2)与|A1-A2|之间,2、干涉的解释,如果在某一时刻,在水面上的某一点是两列波的波峰和波峰相遇,经过半个周期,就变成波谷和波谷相遇.波峰和波峰、波谷和波谷相遇时,质点的振幅最大,等于两列波的振幅之和;因此在这一点,始终是两列波干涉的加强点,质点的振动最激烈.,如果在某一时刻,在水面上的某一点是两列波的波峰和波谷相遇,经过半个周期,就变成波谷和波峰相遇,在这一点,两列波引起的振动始终是减弱的,质点振动的振幅等于两列波的振幅之差,如果两列波的振幅相同,质点振动的振幅就等于零,水面保持平静.,,,,③产生稳定干涉的条件两相干波源必满足频率相同,④振动强弱与振动位移大小的区别,,,,,,,,,在理解波的干涉时,必须注意振动加强区的质点仍然振动,位移不是一直最大,而是随时间变化,某些时刻的位移可以为0.,4.波的衍射:,波在传播过程中偏离直线传播,绕过障碍物的现象叫做波的衍射,波的衍射现象总是存在的,只有明显与不明显的差异,波发生明显衍射现象的条件是:障碍物(或小孔)的尺寸比波的波长小或能够与波长相比拟.,5*.多普勒效应:,当波源和观察者互相靠近或者互相远离时,观察者感觉到的波的频率会发生变化,这种现象就叫做多普勒效应,一切波都存在多普勒效应.,例9.一根细绳正在传播着正立和倒立的两个三角形波A和B,设在t=0时的波形如图甲示,而在t=T时的波形如图乙示,试在图丙中画出t=1/4 T的波形。,练.A、B两波相向而行,在某时刻的波形与位置如图所示.已知波的传播速度为v,图中标尺每格长度为l,在图中画出又经过t=7l/v 时的波形.,解:经过t=7l/v 时,波传播的距离为Δx=vt=7l,即两波分别向中间平移7格,如图示虚线所示:,由波的叠加原理,作出合位移的波形如图所示,1.关于两列波的干涉现象,下列说法中正确的是( ) A.任意两列波都能产生干涉现象 B.发生干涉现象的两列波,它们的频率一定相同 C.在振动减弱的区域,各质点都处于波谷 D.在振动加强的区域,有时质点的位移等于零,练习:,答案:BD,2.如图所示,是水波干涉示意图,S1、S2是两波源,A、D、B三点在一条直线上,两波波源频率相同,振幅等大,就图中标出的各点,回答振动加强点是 ,振动减弱点是 (图中实线表示波峰,虚线表示波谷)。,ADB,CE,练. 右图表示两列频率相同的相干水波在t=0时刻的叠加情况,图中实线表示波峰位置,虚线表示波谷位置,已知两列波的振幅均为3cm ,波速是3m/s,波长是0.3m,E点是BD连线和AC连线的交点,下列说法正确的是 ( ) A. E点是振动加强的点 B. A、C点是振动加强的点 C. B、D 两点在该时刻的竖直高度差为4cm在0.05s时,E点的位移大小是6cm,A,练.由两个完全相同的波源S1与S2发出的两列机械波在同种介质中传播,某时刻的情况如图所示,其中实线表示波峰,虚线表示波谷,下列说法正确的是( ) A.处于波峰与波峰相遇处的质点振动一定最强 B.处于波谷与波谷相遇处的质点振动一定最弱 C.振动最强的质点的位移始终最大,大小为每一列波振幅的2倍 D.振动最弱的质点就是该时刻处于波峰与波谷的交点, 除此之外没有其它质点,A,一、机械振动: 1、定义 2、原因 3、回复力的来源 4、物理量 5、简谐振动的概念和证明 6、振动的能量 7、弹簧振子的分析 F,a,x,v,EK,EP 8、振动图像 9、单摆的概念、回复力来源 10、简谐振动的条件和证明 11、周期公式及理解 12、单摆的应用:摆钟和测g题型: 1、弹簧振子的分析 2、振动图像分析 3、周期性和对称性 4、单摆周期的计算和变化 5、摆钟问题 6、等效摆,二、机械波 1、形成条件 2、基本形式 3、物理量及其影响因素和相互关系 4、波的特点: 波传播的是。。。。不是。。。。。 各质点的。。。。与波源相同 后质点总是。。。于前质点 波长的意义: 5、波形图:定义、判断两种方向 6、波的干涉和衍射 7、波的独立性和叠加原理题型: 1、作图、基本计算 2、确定传播方向 3、波动情况求振动情况 4、多解性,例1 弹簧振子以O点为平衡位置,在B、C两点间做简谐运动,在t=0时刻,振子从O、B间的P点以速度v向B点运动;在t=0.20 s时,振子速度第一次变为-v;在t=0.50 s时,振子速度第二次变为-v. (1)求弹簧振子振动周期T. (2)若BC之间的距离为25 cm,求振子在4.00 s内通过的路程. (3)若BC间的距离为25 cm,从振子经过平衡位置开始计时写出其位移表达式,并画出运动图象. 【点拨】(1)根据运动的对称性确定周期. (2)根据一个周期的路程为4A确定总路程. (3)从平衡位置计时,简谐运动的表达式x=Asin ωt,并据此画出图象.,【解析】(1)根据运动的对称性,振子在t=0.50 s时运动到P关于O的对称点,且速度方向相反,故历时1/2T,如图故周期T=2t=1.0 s.(2)振子通过的路程为s=t4A/T=4.00/1.00×4× 25/2 cm=200 cm. (3)振子的振幅A=1/2×25 cm=12.5 cm,角速度ω=2π/T=2πrad/s,从平衡位置计时其位移表达式为x=12.5sinωt=12.5sin 2πt.图象如图所示:,简谐运动不同于前面学习的直线运动,不能用旧的思维模式分析新问题,不要形成思维定势,要善于接受新知识、新方法,并运用到实际问题中去,才能开拓我们分析、解决问题的思路.一个弹簧振子,第一次被压缩x后释放做自由振动,周期为T1,第二次被压缩2x后释放做自由振动,周期为T2,则两次振动周期之比T1∶T2为( ) A.1∶1 B.1∶2 C.2∶1 D.1∶4 【错解】B,例1 (2009·上海)弹性绳沿x轴放置,左端位于坐标原点,用手握住绳的左端,当t=0时使其开始沿y轴做振幅为 8 cm的简谐振动,在t=0.25 s时,绳上形成如图所示的波形,则该波的波速为 cm/s,t= 时,位于x2=45 cm的质点N恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置.,【点拨】(1)根据已知形成的波形计算波长和周期. (2)根据波的传播特点计算波速,进而判断N的振动情况. 【解析】由图可知,这列简谐波的波长为20 cm,周期 T=4 t=0.25×4 s=1 s,所以该波的波速v=λ/T =20/1 cm/s=20 cm/s;从t=0时刻开始到N质点开始振动需要时间t1=x2/v=45/20 s=2.25 s,再振动到沿y轴正向通过平衡位置又需要经过t2=T/2=0.5 s,所以当t=(2.25+0.5)s=2.75 s,质点N恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置. 答案:20 2.75 s,例2 已知在t1时刻简谐横波的波形如图中实线所示,在时刻t2该波的波形如图中虚线所示.t2-t1= 0.02 s.求: (1)该波可能的传播速度. (2)若已知T t2-t12T,且图中P质点在t1时刻的瞬时速度方向向上,求可能的波速. (3)若0.01 sT0.02 s,且从t1时刻起,图中Q质点比R质点先回到平衡位置,求可能的波速.,【点拨】(1)分析(1)时注意波传播的双向性和时间上的周期性造成的多解. (2)在(2)(3)中根据题意判断出波的传播方向. (3)在(2)(3)中根据周期条件判断出波传播距离与波长的关系. 【解析】(1)如果这列简谐横波是向右传播的,在t2-t1内波形向右传播了(n+1/3)λ,所以波速v=(n+1/3)λ/(t2-t1)=100(3n+1) m/s(n=0,1,2…);同理可得若该波是向左传播的,可能的波速v=100(3n+2) m/s(n=0,1,2…) (2)P质点速度向上,说明波向左传播,T t2-t12T,说明这段时间内波只可能是向左传播了5/3个波长,所以速度是唯一的,即v=500 m/s. (3)“Q比R先回到平衡位置”,说明波只能是向右传播的,而0.01 sT0.02 s,也就是T0.02 s2 T,所以这段时间内波只可能向右传播了4/3个波长,解也是唯一的,即v=400 m/s.,
展开阅读全文
  微传网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:周期运动4:机械波.ppt
链接地址:https://www.weizhuannet.com/p-9838725.html
微传网是一个办公文档、学习资料下载的在线文档分享平台!

网站资源均来自网络,如有侵权,请联系客服删除!

 网站客服QQ:80879498  会员QQ群:727456886

copyright@ 2018-2028 微传网络工作室版权所有

     经营许可证编号:冀ICP备18006529号-1 ,公安局备案号:13028102000124

收起
展开