第一節(jié) 機械波 波的描述

1、第十二章第十二章波動波動第一節(jié)第一節(jié)機械波機械波波的描述波的描述[知識要點知識要點]（一）機械波機械振動在媒質(zhì)中的傳播過程叫做機械波。可見產(chǎn)生機械波的兩個條件是機械振動和傳播機械振動的媒質(zhì)。（二）橫波和縱波媒質(zhì)中各質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直，這種波叫橫波；媒質(zhì)中各質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在一條直線上，這種波叫縱波。（三）波的描述周期T：媒質(zhì)中質(zhì)點完成一次全振動所經(jīng)歷的時間。頻率f：媒質(zhì)中質(zhì)點每秒鐘完成的全振動次數(shù)。波長λ：兩個

2、相鄰的在振動過程中相對平衡位置的們移總是相等的質(zhì)點之間的距離，叫做波長。波在一個周期的時間里傳播過的距離，必等于一個波長。波速v：波在單位時間里傳播的距離。波長、波速和頻率的關(guān)系：v=λf=λT（四）波的圖象用橫坐標x表示媒質(zhì)中各質(zhì)點的平衡位置，縱坐標y表示各質(zhì)點相對平衡位置的位移，將某時刻各質(zhì)點所在位置連結(jié)起來，就是該時刻的波的圖象（yx圖象）。簡諧振動產(chǎn)生的簡諧波圖像（簡稱波的圖像）是一條正弦或余弦曲線，如圖121所示。[疑難分析疑

3、難分析]1.對機械波的產(chǎn)生和傳播應(yīng)掌握哪幾點？應(yīng)掌握：（1）波傳播的僅是波源的振動形式和能量，而媒質(zhì)各質(zhì)點都各自在平衡位置附近振動，本身并不隨波遷移。（2）媒質(zhì)各質(zhì)點開始振動的時刻總是落后于帶動它振動的前質(zhì)點。（3）媒質(zhì)各質(zhì)點開始振動的方向、振幅和頻率都跟作為波源的質(zhì)點相同。（4）波的頻率就是波源的頻率。2關(guān)于機械波的傳播速度。機械波的傳播速度決定于彈性媒質(zhì)的力學性質(zhì)。媒質(zhì)的彈性系數(shù)越大，因形變而引起的彈力越大，波的傳播速度就越大；媒質(zhì)

4、的密度越大，慣性也越大，波的傳播速度就越小。因此波速由媒質(zhì)的這兩種性質(zhì)共同決定，而與波的種類、頻率、波長等無關(guān)。公式v=λf僅是關(guān)于波速的計算式，不是決定式。一列波在不同的媒質(zhì)中傳播，頻率將保持不變，改變的是波速和波長。3.正確應(yīng)用波的圖像。在理解波的圖像物理意義的基礎(chǔ)上，要知道：（1）不同時刻波的圖像是不同的，但有周期性變化的規(guī)律。每經(jīng)一個周期，波形就恢復原狀，同時波向前推進一個波長的距離。如圖122所示分別為t時刻，t時刻和t時刻的

5、波4T2T形圖。（2）能識別圖象直接反映出的物理量，如波長、振幅、應(yīng)再過=0.2s，時間t第一次到達波谷，即Δt=0.90.2=1.1(s)也可通過將B點的狀態(tài)2T傳到Q點求出時間也為1.1s≠t3.3.如圖127中所示實線為t=0時的一列簡諧波圖像，虛線為經(jīng)過Δt=0.01s時刻的波形。（1）若波向左傳播，周期為T，且0ΔtT，求波速。（2）若波速為1500（ms），波向哪個方向傳播。解：（1）由題意，0ΔtT，且波向左傳播，由圖可知

6、波在Δt=0.01s時間內(nèi)只能向左傳過Δt==5m14?的距離。所以v=5500()0.01xmst????（2）當v=1500ms時，在Δt=0.01s內(nèi)，波只能傳過ΔS=vΔt=15000.01=15(m)的距離，由圖λ=20m，所以ΔS=，波只能向右傳播。34?[知識拓寬知識拓寬]1.關(guān)于地震波。地震是地殼內(nèi)積蘊的巨大能量，通過振動，以波的形式傳向四面八方，這種波叫地震波。就震源而言，它主要發(fā)出縱波和橫波兩種最基本的波。當它們傳到

7、地面時，便激發(fā)出兩種沿地面?zhèn)鞑サ姆Q作面波的波，分別能使地面質(zhì)點作橢圓形運動的震動和水平運動的震動。因此地震波是比較復雜的，對地面物體的破壞性相當強，對地震波的研究，有助于人類防止地震的危害，減少損失。2.波動時，為什么波動質(zhì)點的動能最大時，勢能也最大？若做這樣一道題：如圖128所示的波的圖像中，該時刻哪些質(zhì)點動能最大？哪些質(zhì)點熱能最大？如果輕易地根據(jù)簡諧振動規(guī)律得出：在振幅位置的A，C點動能為零，勢能最大；在平衡位置的B，D點動能最大，

8、勢能為零的結(jié)論，是錯誤的。正確的結(jié)論應(yīng)該是A，C點的動能為零、勢能也為零，B，D點的動能最大、勢能也最大。原因就是需將波動和孤立質(zhì)點的簡諧振動兩種情況區(qū)別開來，波動是彈性媒質(zhì)的質(zhì)點一個牽連一個的振動，振動質(zhì)點的勢能不決定于與平衡位置的相對位移的大小，而是決定于它與鄰近質(zhì)占煌相對形變的大小。當一質(zhì)點在振幅位置時，雖然位移最大，但與其鄰近的質(zhì)點也均在同方向上幾乎發(fā)生了同樣大小的位移，相對形變?yōu)榱悖瑒菽芤矠榱?；反之，當一個質(zhì)點在平衡位置時，在