E机械波的描述

第四章周期运动E机械波的描述上节回顾：•机械波的形成：机械振动在介质中由近及远的传播。•机械波产生和传播的条件：（1）波源：产生机械振动的物体（2）介质：传播机械振动的物质•横波：介质质点的振动方向与波的传播方向垂直，这样的波叫做横波。•声纳：利用声波探测水中目标及其状态的仪器。•主动式声纳工作时发出的超声波，遇到敌方潜艇时会反射到接收器，根据接收器荧光屏上显示的发射波和反射波的位置，可以探测到敌方潜艇离我方声纳的距离。机械波的研究与利用：机械波的描述：•细绳上的横波演示照片上的波形：是由同一时刻具有不同位移的绳上许多质点所共同组成的波的图像：y/(m)（某一时刻各质点偏离平衡位置的位移）x/(m)（平衡位置）波的图像：反映是各质点在同一时刻不同位移的曲线，叫做波的图像，简称波形图。波峰波谷sss-s-s-s波形图与振动图像的比较：波形图振动图像形状：纵坐标：横坐标：对象：意义：正(余)弦曲线都表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移X（波上各质点的平衡位置）t（质点振动的时间）某一个质点沿着波动的传播方向上的所有质点表示各质点在同一时刻的位移。表示某一个质点不同时刻的位移。所有波峰处质点的振动情况完全相同，所有波谷处质点的振动情况也完全相同，故相邻两个波峰或相邻两个波谷之间的距离就叫做一个波长波长：从波形图象看λx(m)y(m)010-105-5ABCDEFGHIJKλ波长：•定义：在一列波中，偏离平衡位置的位移和速度总是（时时刻刻）相同的两个相邻质点间的距离，叫做波长。•波长用符号λ表示，单位是米（m）λλλy/mx/m波的频率：•定义：介质中任一质点在单位时间内完成的全振动次数。•用符号f表示，单位是Hz。•注意点：①波的频率与波源的振动频率相同。对一列波而言，各质点的振动频率等于波源的振动频率。②波的频率决定于波源振动频率，与传播的介质无关！同一波源发出的波在不同介质中频率保持不变。波的周期：•定义：介质中任一质点完成一次全振动需要的时间。•用符号T表示，单位是s。•T=1/fy/mx/m波的振幅=介质质点振动的振幅波速：•定义：单位时间内波在介质中传播的距离，也就是波在介质中传播的速度叫做波速。•用符号v表示，单位是m/s。•注意点：机械波的波速与介质的性质有关。通常情况下，波在固体中的传播速度比在液体中大，在液体中的传播速度又比气体中大。声波在钢铁中的传播速度约为5000m/s，在水中约为1500m/s，而空气中约为340m/s。波速和波长、频率、周期的关系：•波长、波速和周期的关系：•波长、波速和频率的关系：Tvfv由图像可知，波在一个周期内传播的距离恰为一个波长。课堂例题1：•关于波的频率，下列说法中正确的是（）A.波的频率由波源决定，与介质无关；B.波的频率与波速没有必然关系；C.波由一种介质传到另一种介质时，频率会变大；D.以上说法均不正确。AB分析：波的频率与波源振动频率有关，与传播的介质无关！当波由一种介质进入另一种介质时，波的频率是不变的。课堂例题2：•已知一列波在某时刻的波形如图所示，波的传播方向水平向左，求：（1）波的波长；（2）波的振幅；（3）如果该波的波速v=20m/s，那么介质质点的振动频率是多少？（4）经过1/4周期时，质点A离平衡位置的位移是多少？m4mA0.1f=5Hz1m课堂小结：•波的图像表示的是各质点在同一时刻不同位移的曲线。•x轴表示各质点的平衡位置。y轴表示各质点偏离平衡位置的位移。•波长：在一列波中，偏离平衡位置的位移和速度总是相同的两个相邻质点间的距离，叫做波长。•波的周期：介质中任一质点完成一次全振动需要的时间。•波的频率：介质中任一质点在单位时间内完成的全振动次数。频率和周期的大小与波源振动频率有关，与传播的介质无关！•波速：单位时间内波在介质中传播的距离，也就是波在介质中传播的速度叫做波速。Tvfv根据波的图像判断质点的振动方向：x(m)y(m)010-105-5ABCDEFGHIv1.明确波的传播方向，由此确定波源的方位；2.所研究质点（E）下一时刻的位移矢量，即为此时靠近波源的临近质点的位移矢量根据运动趋势，便可确定所研究质点此时刻的运动方向。拓展练习：•在波的传播方向上有相距2m的A、B两个质点，当A处于波峰位置时，B也刚好处于波峰位置，则这列波的波长可能值为（）A.1m；B.2m；C.2.5m；D.4m。ABABABABmk21.3,2,1,0，k