机械波产生的条件

篇一：机械波知识点

第一节 机械振动

物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧所做的往复运动，就叫做机械振动，简称为振动．

第二节简谐运动

一、简指运动

1．简谐运动的定义及回复力表达式

（1）物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的力作用下的振动，叫做简谐运动．

（2）回复力是按力的作用效果命名的力，在振动中，总是指向平衡位置、其作用是使物体返回平衡位置的力，叫回复力．

（3）作简谐运动的物体所受的回复力F大小与物体偏离平衡位置的位移X成正比，方向相反，即F=－kx．K是回复力常数．

1．简谐运动的位移、速度、加速度

(1)位移：从平衡位置指向振子所在位置的有向线段，是矢量．方向为从平衡位置指向振子所在位置．大小为平衡位置到该位置的距离．位移的表示方法是：以平衡位置为坐标原点，以振动所在的直线为坐标轴，规定正方向，则某一时刻振子(偏离平衡位置)的位移用该时刻振子所在的位置坐标来表示．

振子在两“端点”位移最大,在平衡位置时位移为零。振子通过平衡位置，位移改变方向．

(2)速度：在所建立的坐标轴上，速度的正负号表示振子运动方向与坐标轴的正方向相同或相反．速度和位移是彼此独立的物理量．如振动物体通过同一个位置，其位移矢量的方向是一定的，而其速度方向却有两种可能：

机械波

1 波的产生、传播、分类、描述的物理量

一、规律 技巧

1、机械振动在介质中的传播就形成机械波。

2、机械波的产生条件：振源和介质。

振源——产生机械振动的物质，如在绳波中绳子端点在手的作用下不停抖动就是振源。 介质——传播振动的介质，如绳子、水。

3、对机械波概念的理解

(1)机械波是构成介质的无数质点的一种共同运动形式；

(2)当介质发生振动时，各个质点在各自的平衡位置附近往复运动，质点本身并不随波迁移，机械波向外传播的只是机械振动的形式。

(3)波是传播振动形式和能量的一种方式。

(4)沿波传播方向，介质中各质点依次开始振动，距波源愈近，愈先开始振动． 4、波的分类：

按波的传播方向和质点的振动方向可以将波分为两类：横波和纵波。 (1)横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。 如绳波。 (2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上。如声波。 5．描述机械波的物理量

(1)波长λ：沿着波的传播方向，两个相邻的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。

单位：米（m） 符号：λ

①在横波中波长等于相邻两个波峰或波谷之间的距离；

在纵波中波长等于相邻两个密部或疏部的中央之间的距离。

②质点振动一个周期，振动形

机械波

1 波的产生、传播、分类、描述的物理量

一、规律 技巧

1、机械振动在介质中的传播就形成机械波。

2、机械波的产生条件：振源和介质。

振源——产生机械振动的物质，如在绳波中绳子端点在手的作用下不停抖动就是振源。 介质——传播振动的介质，如绳子、水。

3、对机械波概念的理解

(1)机械波是构成介质的无数质点的一种共同运动形式；

(2)当介质发生振动时，各个质点在各自的平衡位置附近往复运动，质点本身并不随波迁移，机械波向外传播的只是机械振动的形式。

(3)波是传播振动形式和能量的一种方式。

(4)沿波传播方向，介质中各质点依次开始振动，距波源愈近，愈先开始振动． 4、波的分类：

按波的传播方向和质点的振动方向可以将波分为两类：横波和纵波。 (1)横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。 如绳波。 (2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上。如声波。 5．描述机械波的物理量

(1)波长λ：沿着波的传播方向，两个相邻的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。

单位：米（m） 符号：λ

①在横波中波长等于相邻两个波峰或波谷之间的距离；

在纵波中波长等于相邻两个密部或疏部的中央之间的距离。

②质点振动一个周期，振动形

第1页共6页 5 机械波习题详解 习题册-上-5

习题五

一、选

x解：令波的表达式为 y?acos[2π(?t?)??]

?x当t?t?， y?acos[2π(?t??)??]

?ππ由图知，此时x?0处的初相 2π?t?????， 所以 ????2π?t?，

22由图得 ??2b，

故x?0处 y?acos[2π?t??]?acos[??u??u 2bπuπ(t?t?)?] b2

4．当一平面简谐机械波在弹性媒质中传播时，下述各结论哪个是正确的？［ ］

（A）媒质质元的振动动能增大时，其弹性势能减小，总机械能守恒； （B）媒质质元的振动动能和弹性势能都作周期性变化，但二者的相位不相同； （C）媒质质元的振动动能和弹性势能的相位在任一时刻都相同，但二者的数值不等；（D）媒质质元在其平衡位置处弹性势能最大。 答案：D

解：当机械波传播到某一媒质质元时，媒质质元在平衡位置处形变最大，因此其弹性势能也最大。运动到最大位移处形变最小

机械波复习一

整理：熊亮

教学目标：

1．掌握机械波的产生条件和机械波的传播特点（规律）； 2．掌握描述波的物理量——波速、周期、波长；

3．正确区分振动图象和波动图象，并能运用两个图象解决有关问题 4．知道波的特性：波的叠加、干涉、衍射；了解多普勒效应

教学重点：机械波的传播特点，机械波的三大关系（波长、波速、周期的关系；空间距离和时间的

关系；波形图、质点振动方向和波的传播方向间的关系）

教学难点：波的图象及相关应用 教学方法：讲练结合，计算机辅助教学 教学过程：

一、机械波

1．机械波的产生条件：①波源（机械振动）②传播振动的介质（相邻质点间存在相互作用力）。2．机械波的分类

机械波可分为横波和纵波两种。

（1）质点振动方向和波的传播方向垂直的叫横波，如：绳上波、水面波等。 （2）质点振动方向和波的传播方向平行的叫纵波，如：弹簧上的疏密波、声波等。 分类 质点的振动方向和波的传播方向关系 形状 举例 横波 垂直 凹凸相间；有波峰、波谷 绳波等 纵波 在同一条直线上 疏密相间；有密部、疏部 弹簧波、声波等 说明：地震波既有横波，也有纵波。 3．机械波的传播

（1）在同一种均

第1页共6页 5 机械波习题详解 习题册-上-5

习题五

一、选

x解：令波的表达式为 y?acos[2π(?t?)??]

?x当t?t?， y?acos[2π(?t??)??]

?ππ由图知，此时x?0处的初相 2π?t?????， 所以 ????2π?t?，

22由图得 ??2b，

故x?0处 y?acos[2π?t??]?acos[??u??u 2bπuπ(t?t?)?] b2

4．当一平面简谐机械波在弹性媒质中传播时，下述各结论哪个是正确的？［ ］

（A）媒质质元的振动动能增大时，其弹性势能减小，总机械能守恒； （B）媒质质元的振动动能和弹性势能都作周期性变化，但二者的相位不相同； （C）媒质质元的振动动能和弹性势能的相位在任一时刻都相同，但二者的数值不等；（D）媒质质元在其平衡位置处弹性势能最大。 答案：D

解：当机械波传播到某一媒质质元时，媒质质元在平衡位置处形变最大，因此其弹性势能也最大。运动到最大位移处形变最小

1．一质量为m的物体置于水平台面上，台面沿竖直方向作简谐运动，其频率为?，振幅为A，求

(1)若振动中物体与平台不分离，振动中物体对平台压力的最大值和最小值各为多少?

(2)为使物体不与平台分离，振幅A的最大值为多少? 2．如图所示，在倾角为?的光滑斜面上放置一质量为m的物体，物体与一轻弹簧相连，弹簧的另一端固定在斜面的上端，弹簧的劲度系数为k。今将重物从其平衡位置沿斜面向下拉下一小距离然后由静止释放，重物将在斜面上作简谐运动，试求其振动周期。

3．如图所示，劲度系数为k的轻弹簧连着一个质量为M的物体在光滑水平面上振动，其振幅为A。若一块质量为优的粘土由静止状态粘到振子上，随后系统继续进行振动，试求在下列两种情况下系统继续振动的周期和振幅： (1)当振子通过平衡位置时与粘土相粘；

(2)当振子在最大位移处时与粘土相粘。

_4．质量分别为M和m的两物块用劲度系数为忌的轻弹簧相连而置于光滑水平面上，弹簧的自然长度为l。今将两物体拉开使弹簧长度变为(l?l0)，然后同时将两物体由静止释放。试求释放后两物块振动的周期和振幅。

5．如图所示，一列火车以惯性向前行驶，冲上一个与水平面成?角的山坡，火车的速度逐渐减小。当火

机械波多解问题分析

机械波多解问题成因分析

机械波传播过程中在时间和空间上的周期 性、传播方向上的双向性、质点振动方向的 不确定性都是形成波动问题多解的主要原因。

一、传播方向导致的多解问题 波源起振后产生的波可以在介质中向四周 传播。若题中没有特别注明传播方向，则求解 时必须讨论其传播方向，从而导致了波的多解 问题 如图所示，绳中有一列正弦横波，沿x轴传 播，ɑ,b是绳上两点，它们在x轴上的距离小 于一个波长，当ɑ点振动到最高点时，b点恰好 经过平衡位置向上运动。试在图上ɑ、b之间画 出波形图。 (1)为波沿+x轴传播时的波形 (2)为波沿-x轴传播时的波形

机械波多解问题中物理量的处理 机械波在一个周期内不同时刻图象的形状是不 同的，但在相隔时间为周期整数倍的不同时刻图 象的形状则是相同的。机械波的这种周期性必然 导致波的传播距离、时间和速度等物理量有多值 与之对应。即三个物理量可分别表示为：

s = nλ + s

t = kT + t

s nλ + s v= = t kT + t

其中n=0,1,2,3,…; k=0,1,2,3,….

二、波形周期导致的多解问题 简谐机械波是周期性的，每经过一个周期 波形与原波形重复，从而导致了问题的多解性 一列

第7章 机械波

7.1 选择题

(1)已知一平面简谐波的波函数为y?Acos?at?bx?，其中a、b为正值，则[D] (A)波的频率为a (B)波的传播速度为

b2?? (C)波长为 (D)波的周期为 aba(2)传播速度为100m/s、频率为50Hz的平面简谐波，在波线上相距为0.5m的两点之间的相

位差是[C] (A)

???? (B) (C) (D) 3624(3)一平面简谐波沿x轴负方向传播，其振幅A=0.01m，频率?=550Hz，波速u=330m/s。若t=0时，坐标原点处的质点达到负的最大位移，则此波的波函数为[A] (A)y?0.01cos?2??550t?1.67x???? (B)y?0.01cos?2??550t?1.67x???? (C)y?0.01cos?2??550t?1.67x??(D)y?0.01cos?2??550t?1.67x??????2??

??3?? ?2?(4) 在下列的平面简谐波的波函数中，选出一组相干波的波函数[AC]. (A)y?Acos?4?x?20t?

(B) y?Acos2??x?5t? (C) y?Acos2??2

机械波多解问题分析

机械波多解问题成因分析

机械波传播过程中在时间和空间上的周期 性、传播方向上的双向性、质点振动方向的 不确定性都是形成波动问题多解的主要原因。

一、传播方向导致的多解问题 波源起振后产生的波可以在介质中向四周 传播。若题中没有特别注明传播方向，则求解 时必须讨论其传播方向，从而导致了波的多解 问题 如图所示，绳中有一列正弦横波，沿x轴传 播，ɑ,b是绳上两点，它们在x轴上的距离小 于一个波长，当ɑ点振动到最高点时，b点恰好 经过平衡位置向上运动。试在图上ɑ、b之间画 出波形图。 (1)为波沿+x轴传播时的波形 (2)为波沿-x轴传播时的波形

机械波多解问题中物理量的处理 机械波在一个周期内不同时刻图象的形状是不 同的，但在相隔时间为周期整数倍的不同时刻图 象的形状则是相同的。机械波的这种周期性必然 导致波的传播距离、时间和速度等物理量有多值 与之对应。即三个物理量可分别表示为：

s = nλ + s

t = kT + t

s nλ + s v= = t kT + t

其中n=0,1,2,3,…; k=0,1,2,3,….

二、波形周期导致的多解问题 简谐机械波是周期性的，每经过一个周期 波形与原波形重复，从而导致了问题的多解性 一列