机械波的基本概念

1、机械波的基本概念要点疑点考点课 前 热 身能力思维方法延伸拓展要点疑点考点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：波源，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.要点疑点考点3.机械波的特征 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. 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. 由波源向远处的各质点都依次重复波源的振动.要点疑点考点4.波长、波速和频率及关系

2、 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. 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.要点疑点考点 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. 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 三者关系：v=f，f和v决定.要点疑点考点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的规律.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

3、自的平衡位置的位移. 波的图像能反映的物理量 振幅和波长. 该时刻介质各质点的位移.要点疑点考点 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. 已知波的传播方向，可确定任一时刻的波形图. 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.课 前 热 身1.在传播方向上任意两个振动情况完全一致的质点间的距离是(A)A.波长的整数倍B.半波长的整数倍C.只可能是一个波长D.可能是半个波长，也可能是一个波长课 前 热 身2.关于机械波，下列说法中正确的是(C)A.波的传播过程不是能量的传播过程B.在波的传播过程中，介质和运动形式一起传播C.在波的传播过程中，所有振

4、动质点都在各自平衡位置振动D.机械波在真空中也能传播课 前 热 身3.关于机械波的概念，下列说法中正确的是(B) 质点的振动方向总是垂直于波的传播方向 简谐波沿绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动位移的大小相等 任一振动质点，每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长 相隔一个周期的两时刻，简谐波图像相同 A. B. C. D.课 前 热 身4.如图7-4-1所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图，此时刻质点F的运动方向如图所示，则(ACD)图7-4-1课 前 热 身A.该波向左传播B.质点B和D的运动方向相同C.质点C比质点B先回到平衡位置D.此时质点F和H的加速度相同能力思维方法【例1】有一列

5、简谐波频率为0.5Hz，沿某方向传播，在传播方向上有距离为2m的两个质点，它们相继到达波峰的时间差为0.5s，已知波长大于2m，则该波波长为多少?能力思维方法【解析】解此题的关键是理解“相继到达波峰的时间差为0.5s”的含义波在这两点间传播所需的时间为0.5s，根据波在传播方向上的传播可看为匀速运动，求得该波的传播速度为:v=s/t=2/0.5m/s=4m/s. 又由波长大于2m条件可知这两个点间的距离不足一个波长，因而有=v/f=8m.能力思维方法【例2】一列横波沿直线传播，在波的传播方向上有A、B两个质点，A、B相距1.2m.当波恰好到达其中某一点开始计时，波向另一点传播，在4s内A点完成

6、4次全振动，B点完成6次全振动.则该波的传播方向是自 点向 点；传播速度是 m/s.能力思维方法【解析】依题意，波传到其中一点开始计时，这样A、B两点中的一点已开始振动，另一点尚未开始振动；当先振动点完成2次全振动时，后振动的点才开始振动.可见先振动的点振动次数多，依题意可知是B点先振动，则波的传播方向是由B点向A点. 4s的时间内B点完成6次全振动，质点B的周期T=4s/6=2/3s，振动由B传到A的时间内B完成2次全振动，所以波速: v=s/t=1.2m/2(2/3)s=0.9m/s.能力思维方法【解题回顾】题中涉及波传播的时空关系，我们在分析时应有一种身临其境的体验，理解其中的时空关系，

7、才能更好地联系有关知识求解.能力思维方法【例3】1999年9月台湾南投地区发生了里氏7.4级大地震，已知地震中的纵波和横波在地表附近的传播速度为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. (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?能力思维方法【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 =9.13.7/(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.能力思维方法【例4】振源S上下振动，频率为10Hz

8、，产生一列水平向右传播的横波，波速为20m/s，沿波传播方向上依次有a、b两个质点，相距5.5m.当a质点具有向上的最大速度时，b质点应具有( ) A.向上的最大速度 B.向上的最大加速度 C.向下的最大速度 D.向下的最大加速度能力思维方法【解析】根据波的传播方向和质点a的运动情况，可以作出该时刻的波形图.然后在波形图上确定b点的位置，或者找到a点附近与b振动情况一致的质点进行分析. 该时刻的波形图如图7-4-2所示.能力思维方法由=v/f=20/10=2m ab相距x=5.5m= 在波的传播方向上离a点3/4的b的振动情况与b点振动情况相同，即b也在波峰处. 所以b的速度为0，加速度最大且向下，选项D正确.432能力思维方法【解题回顾】依据已知条件作出波形图，或依据波形图找出已知条件等，再应用波的传播规律和周期性之间关系特点进行分析计算，是处理波动问题的重要方法.延伸拓展【例5】从甲地向乙地发出频率f=50Hz的简谐波，当波速为330m/s时，刚好在甲、乙两地之间形成一列有若干个完整波形的波，当波速为340m/s时，完整的波形数减少两个.问甲、乙两地距离为多少?延伸拓展【解析】所谓“有若干个完整波形的波”意指甲、乙两地间距离恰为这一列波波长的整数倍.