E.机械波的描述(自编)上海版

上节回顾•机械振动在介质中由近及远的传播形成了机械波，简称波。•机械波的产生条件：①波源；②介质。（两者缺一不可！）•机械波传播的只是一种运动形式和能量。介质中质点本身并不随波传播而迁移。•规律：前带后，后跟前，振动形式向后传。•按质点振动方向与波的传播方向的关系，机械波分为横波和纵波。第四章周期运动E机械波的描述和建伟一、波的图象（视频）Y位移1.横坐标表示各质点的平衡位置2.纵坐标表示某时刻各质点离开平衡位置的位移X平衡位置正方向负方向3.在XOY坐标平面上画出某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移4.波的图象的画法：将某时刻各质点偏离平衡位置的位移矢量的末端用光滑的曲线连接起来。y/(m)（某一时刻各质点偏离平衡位置的位移）x/(m)（平衡位置）波峰波谷sss-s-s-s为正弦（或余弦）图振幅一、波的图象（1）波的图象表示某一时刻各个质点相对于平衡位置的位移.（2）波的图象（随时间）的变化情况.yx0时刻t的波形时刻t+Δt的波形v234515.物理意义二、波的描述•波长；•周期；•频率；•波速。波的描述——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。•波长用符号λ表示，单位是m，是标量。λλλy/mx/m小结：相邻波峰（或波谷）间的距离就是波的波长！波的描述——周期•波的周期是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。y/mx/m波的描述——频率•波的频率是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波的频率与波源振动频率有关，与传播的介质无关！③当波由一种介质进入另一种介质时，波的频率是不变的。波的描述-波速•单位时间内振动所传播的距离叫波速。它反映振动在介质中传播的快慢程度。单位是m/s.•波速的大小由介质的性质决定。•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。•波在均匀介质中是匀速传播的，即，它向外传播的是振动的形式，而不是将质点向外迁移。•波速与质点的振动速度不同。fTvtsv振动形式匀速传播例.关于一列机械波,下列正确的是（）A、前一质点的振动带动相邻的后一质点振动，后一质点的振动必须落后于前一质点B、波动过程是能量由近及远传播的过程C、振动状态完全相同的两个质点间的距离等于一个波长D、波源振动一个周期，振动向前传播一个波长的距离E、波源停止振动，在介质中传播的振动也立即停止F、波的传播速度等于波源的振动速度G、波在介质中的传播频率，与介质性质无关仅由波源的振动频率决定ABDG三．应用1.直接描述量：①振幅A:图像的峰值.②波长λ:相邻两个波峰或波谷之间的距离.x/my/cm5-50246③各个质点的位移x:对应于图像上某一点的坐标（x，y）．通过波的图像还能间接描述哪些物理量呢？2.波的传播方向和质点的振动方向之间的关系。⑴波的成因法:步骤1：明确波的传播方向，确定波源方位；步骤2：在某质点P靠近波源一方（紧挨着P点）图像上找另外一点P′；步骤3：若P′在P上方，则P′带动P向上运动；若P′在P下方，则P′带动P向下运动。x/my/cm5-50246v．P．P′．Q′．Q思考：如果已知P点的振动方向向下，判断波的传播方向。前一质点依次带动后一质点延迟振动前带后，后跟前,运动状态向后传。⑵微平移法:做出经微小时间后的波形,就知道了各质点经过Δt时间达到的位置,运动方向就可确定。YXOv思考：如果已知P点的振动方向向下，判断波的传播方向．P(3)同侧法:YXOv思考：如果已知P点的振动方向向下，判断波的传播方向．P波形图的同一侧，画垂直符号。同一侧（4）上下坡法:将波的图像视为蜿蜒起伏的“山坡”，逆波的传播方向看，“上坡路段”上的各质点都向上振动，“下坡路段”上的各质点都向下振动．简称“上坡上，下坡下”YXOv上坡上下坡下下坡下思考：如果已知P点的振动方向向下，判断波的传播方向．P课堂例题1•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）质点A在0.25s通过的路程？m4mA8.0HzTf51ssvT2.0204mATtAnsA444•一列简谐横波的波形图如图所示，波沿+x轴方向传播，在图中标出各质点A、C、F的速度方向；质点B、D、E的加速度方向。课堂例题2vAaBvCvFaDaE巩固1．一列机械横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图所示，a、b、c为三个质点，a正向上运动。由此可知()A、该波沿x轴正方向传播B、c正向上运动C、该时刻以后，b比c先到达平衡位置D、该时刻以后，b比c先到达离平衡位置最远处AC★例题1•一列沿X轴正向传播的横波，某时刻的波形图如图Ⅰ所示，经过0.2S后，波形图如图Ⅱ所示，求这列波的波速。t=(n+1/4)T)210(),14(10nnTv148.0144nntTtsv2.028n)14(10n课堂小结1•波的图像表示的是机械波在某一时刻各质点所在的位置。（即各质点偏离平衡位置的距离）•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。课堂小结2•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。波长是标量，符号λ，单位米；•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。波速是矢量。波速的大小由传播波的介质的性质决定。•波的周期是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。•波的频率是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。•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！课堂小结3•波长、波速和周期的关系：•波长、波速和频率的关系：Ttsvfv确定质点运动方向形象记忆图线变化物理意义y/mλx/mx/mTt/s图线研究内容研究对象波动图象振动图象拓展单一振动质点沿波传播方向的所有质点一质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律表示各质点在某时刻的位移表示一个质点在各时刻的位移随时间推移图象延伸，但已有的图象形状不变随时间推移图象沿传播方向平移比喻为一个质点的“录像带”比喻为无数质点某一时刻拍摄的“照片”根据下一时刻的位移来判断根据“质点带动原理”来判断经过时间，波在传播方向移动的距离,因此，把图象沿传播方向平移即得到相对应的图象.txtVxx/my/m01234v机械波的振动状态和波形以波速匀速传播。