《机械波》实用教案

机械振动和机械波

波的形成和传播

波的形成-------------------------------------------------------------------------------------->分解传播过程波的形成过程：（图演示）波源的振动带动周围质点做受迫振动。

波的形成条件：波源+介质

波的传播

各质点振动的T、f、A与波源相同，起振时状态相同；

离开波源越远，起振越慢开始，相位落后越多（下表）；----------------------->相位即“弧度”

时刻P0P1P2P3P4

0 0 ————

T/8 π/4 0 ———

T/4 π/2 π/4 0 ——

3T/8 3π/4 π/2 π/4 0 —

T/2 π3π/4 π/2 π/4 0

机械波传递波源的振动形式、能量和信息，不传播质点；

每个质点在各自的平衡位置附近振动

波形向传播方向“平移”

起振时间相差T的整数倍的质点，运动状态总相同。

波的分类

横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直 特征：波形具有波峰和波谷相间 实例：绳波，水波

纵波：质点的振动方向雨波的传播方向相同 特征：波形具有密部和疏部相间 实例：声波，弹簧波动

y

x 0

v

<练习>

1．下列关于振动和波的关系，正确的是（ ）

A 、有机械波必有机械振动

B 、有机械振动必有波

C 、离波源越远的质点振动周期越长

D 、波源停止振动时，介质中的波动立即停止 2．下列关于机械波的说法正确的是（ ）

A 、相邻的质点要互相做功

B 、纵波的质点可以随波迁移

C 、振源开始时怎样振动，其它质点开始时就怎样振动

D 、波中各质点的振动频率是相同的

3．如图所示，是一列沿绳子向右传播的横波，除去第1点，在途中速度最

大的点是第（ ）点，加速度最大的点是第（ ）点。

4．一列横波某时刻的波形如图所示，经过0.25s 途中P 点第一次到达波峰，此后在经过0.75s ，P 点的位移和速度可能是（ ）

A 、位移是2cm ，速度为零

B 、位移是零，速度方向沿+y 方向

C 、位移是-2cm ，速度为零

D 、位移是零，速度方向沿-y 方向

5．如图为波沿一条固定的绳子向右刚传播到B 点时的情形，由图可判

别A 点刚开始振动时的振动方向是（ ） A 、向左 B 、向右 C 、向上 D 、向下 答案：A ；ACD ；3，5；BD ；D ；

1

2 3 4 5 6

7 v A

B y/cm

0x/cm

123A -A

P

波的图像

图象的建立

画出波在某时刻的波形 将波形置于x y -坐标系中

意义：描述某时刻．．．介质中各个质点的分布情况 纵波和横波图象

纵波的图象 密部和疏部

波长λ：相邻．．两个运动状态总相同的点间的距离．．。（例如：相邻的两个疏部或密部） 横波的图象 波峰和波谷

波长λ：相邻．．两个运动状态总相同的点间的距离．．

。（例如：相邻两个波峰或波谷） 图象中的物理量

读取：振幅A 、波长λ

波速v ：单位时间内机械波向前传播的位移。x v t T

λ∆==∆ 意义：描述波传播的快慢 周期、频率和波速：v f T

λ

λ=

=∴v vT f

λ==

周期和频率：由振源决定； 波速：由介质决定；

波长：由周期（频率）和波速共同决定 常用推论：

由x v t ∆=∆得：波源振动t kT ∆=，波向前传播()x v kT k vT k λ∆==⋅=。 相隔n λ⋅的质点，运动状态总相同

<练习>

1、关于波的周期，下列说法正确的是（ ABD ）

A 、质点的振动周期就是波源的周期

B 、波的周期是由博源驱动力的频率决定的

C 、波的周期与形成波的介质密度有关

D 、经历整数个周期波形图重复出现 2、关于波速，下列说法正确的是（ ABD ）

A 、波速表示振动在介质中传播的快慢

B 、波速跟波元振动的快慢无关

C 、波速表示介质质点振动的快慢

D 、波速表示波形图向前平移的快慢

3、（画图）教材P28.4.如图横波正沿x 轴正方向传播，波速为0.5m/s ，试画出经

过1s 后和4s 后的波形曲线。

4、（计算）一艘渔船停泊在岸边，如果海浪的两个相邻的波峰距离是6m ，海浪的速度是15m/s ，求渔船摇晃的周期。（0.4s ）

y

x 1.00

v 2.0

波速方向与振动方向的判别

平移法：

已知波速方向：向波速方向微平移，得到下一时刻的波形图； 已知某质点振动方向：画出该质点下一时刻位置，将波形图补齐； 同侧法：波速的矢量箭头与质点瞬时速度的矢量箭头居于波形图的同一侧。

<例题> 1、一列横波某时刻的波形图如图，质点A 的平衡位置与坐标原点O 相距0.5m ，此时质点A 沿y 轴正方向运动，经过0.02s 第一次到达最大位移。由此可见（ D ） A 、这列波波长为2m

B 、这列波频率为50Hz

C 、这列波的波速为25m/s

D 、这列波沿x 轴正方向传播

2、一列波在介质中向某一方向传播，如图所示时刻该振动还只发生在M 、N 之间，已知此波的周期为T ，Q 点速度方向向下，则（ C ）

A 、波源是M ，由波源起振开始计时，P 点已经振动时间T

B 、波源是N ，由波源起振开始计时，P 点已经振动时间3

4T

C 、波源是N ，由波源起振开始计时，P 点已经振动时间1

4T

D 、波源是M ，由波源起振开始计时，P 点已经振动时间1

4

T

波的图象和振动图象

波的图象x y -：⎧⎨

⎩

某时刻各个质点的位移；

传播时图象平移； 振动图象x t -：⎧⎨

⎩

某质点各个时刻的位移；

传播时图象延伸；

<练习>

1、平静的水面上，某一时刻，一个浮标开始做竖直方向上的简谐运动，运动规律为2sin()x t ππ=+，水波波长为0.2m 。以浮标为原点建立平面直角坐标系，则

（1）画出t=2s 时刻水波传播范围内某一切面的波形图，并说明浮标起振时的运动方向； （2）画出1~4t s =时间内，0.1x m =位置，质点的x t -图象。 2、《全解》P87.例4：一列简谐波在t=0时刻的波形图如左图，右图表示该波传播的介质中某质点此后一段时间内的振动图象，则（ B ） A 、若波沿x 轴正方向传播，b 图为a 点的振动图象

B 、若波沿x 轴正方向传播，b 图为b 点的振动图象

C 、若波沿x 轴正方向传播，b 图为c 点的振动图象

D 、若波沿x 轴正方向传播，b 图为d 点的振动图象

y x

A

0 M

Q

P

N

y 0x

2A -A a b c

d y

0t A -A

(a)

(b)