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1、机机械械振振动动 机机械械波波2机械波机械波第六章一、机械波一、机械波1.定定义义：在在介介质质中中的的传传播称为机械波播称为机械波.2.产产生生条条件件：要要有有；要要有传播振动的有传播振动的.3.产产生生的的原原因因：介介质质中中各各个个质质点点间间存存在在，前前一一质质点点带带动动后后一一质质点的振动点的振动.机械振动机械振动波源波源介质介质相互作用相互作用4.机械波的特点：机械波的特点：(1)各各质质点点只只在在各各自自的的附附近近做做.各各质质点点的的振振动动频频率率等等 于于的振动频率的振动频率.(2)波波是是大大量量质质点点的的集集体体振振动动行行为为，但但各各质质点点的的振振动
2、动有有差差，离离波波源源越越远远，质质点点的的振振动动越越.但但各各质质点点的的起起振振方方向一致向一致.(3)波波传传播播的的是是，质质点点并不随波迁移，而且波还可以传递并不随波迁移，而且波还可以传递.平衡位置平衡位置机械振动机械振动波源波源时间时间晚晚振动的形式振动的形式能量能量二、机械波的分类二、机械波的分类1.横横波波：质质点点的的振振动动方方向向与与波波的的传传播播方方向向相相互互的的波波，凸凸起起的的最最高高处处叫叫，凹凹下下的的最最低低处处叫叫，这这种波在传播时呈现出凹凸相间的波形种波在传播时呈现出凹凸相间的波形.2.纵纵波波：质质点点的的振振动动方方向向与与波波的的传传播播方方
3、向向在在的的波波，质质点点分分布布最最密密的的位位置置叫叫，质质点点分分布布最最疏疏的的位位置置叫叫，纵纵波波在在传传播播时时呈呈现现出出疏疏密密相间的波形相间的波形.垂直垂直波峰波峰波谷波谷同一直线上同一直线上密部密部疏部疏部三、波的描述三、波的描述：波波速速、波波长长、频频率率在在波波动动中中，相相对对平平衡衡位位置置的的位位移移总总是是相相同同的的两两个个相相邻邻质质点间的距离，叫做点间的距离，叫做.波波的的振振动动形形式式在在介介质质中中推推进进的的速速度度叫叫做做波波速速.波波动动中中各各质质点点的的振振动动频频率率叫叫做波的做波的.波波速速、波波长长、频频率率这这三三个个物物理理量
4、量之之间的关系：间的关系：v= (或或v=).波长波长频率频率f/T四、波的叠加、干涉和衍射四、波的叠加、干涉和衍射1.波波在在相相遇遇时时保保持持各各自自的的运运动动状状态态继继续续传传播播，在在相相遇遇的的区区域域里里，介介质质内内部部的的质质点点参参加加相相遇遇的的波波列列的的振振动动，质质点点的的位位移移等等于于相相遇遇波波列列单单独独存存在在时时到到达达该该处处引引起起的的.相相遇遇的的波波一一旦旦脱脱离离接接触触又又会会按按照照继继续续传传播播.这就是波的叠加原理这就是波的叠加原理.仍然能够仍然能够同时同时位移的叠加位移的叠加原来的运动状态原来的运动状态2.振振动动和和振振动动相相
5、同同的的两两列列波波叠叠加加后后，振振动动加加强强和和振振动动减减弱弱的的区区域域 、的的现现象象，叫叫做做波波的的干干涉涉.只只有有相同的波才会互相干涉相同的波才会互相干涉.3.波波绕绕过过继继续续传传播播的的现现象象，叫叫做做波波的的衍衍射射.当当障障碍碍物物或或狭狭缝缝的的尺尺寸寸比比波波长小或相差不多时，衍射现象十分明显长小或相差不多时，衍射现象十分明显.4.干涉、衍射现象是干涉、衍射现象是所特有的性质所特有的性质.频率频率方向方向互相间隔互相间隔稳定分布稳定分布频率频率障碍物障碍物波波五、多普勒效应五、多普勒效应1.由由于于波波源源和和观观察察者者之之间间有有而而使使观观察察者者接接
6、收收到到的的波波的的现现象象称为多普勒效应称为多普勒效应.2.当当波波源源与与接接收收者者相相互互接接近近时时，接接收收者者接接收收到到的的频频率率；当当波波源源与与接接收收者者相相互互远离时，接收者接收到的频率远离时，接收者接收到的频率.3.多普勒效应是多普勒效应是共有的特征共有的特征.相对运动相对运动频率发生变化频率发生变化增大增大减小减小波波波的形成条件波的形成条件 关关于于振振动动和和波波的的关关系系，下下列列说说法法中中正确的是正确的是()A.有机械波必有振动有机械波必有振动B.有机械振动必有波有机械振动必有波C.离波源远的质点振动周期长离波源远的质点振动周期长D.波源停振时，介质中
7、的波动立即停止波源停振时，介质中的波动立即停止要要分分清清振振动动与与波波动动的的关关系系，必必须须明明确确其其产产生生机机理理及及产产生生条条件件，一一个个质质点点的的振振动动会会带带动动邻邻近近质质点点的的振振动动，使使振振动动这这种种运运动动形形式式向向外外传传播播出出去去而而形形成成机机械械波波，但但在在缺缺少少介介质质的的情情况况下下，波波动动现现象象就就无无法法发发生生，故故A对对B错错；波波动动形形成成以以后后，各各质质点点的的振振动动都都先先后后重重复复波波源源的的振振动动，故故各各质质点点的的振振动动周周期期是是一一样样的的,C错错;大大量量质质点点的的振振动动所所形形成成的
8、的波波动动不不会会因因波波源源的的停停振振而而消消失失，因因为为能能量量不不会会无无缘无故地消失，故缘无故地消失，故D错错.故选故选A.在在敲敲响响古古刹刹里里的的大大钟钟时时，有有的的同同学学发发现现，停停止止对对大大钟钟的的撞撞击击后后，钟钟声仍余音缭绕，分析其主要原因是声仍余音缭绕，分析其主要原因是()A.大钟的回声大钟的回声B.大钟在继续振动大钟在继续振动C.人的听觉发生人的听觉发生“暂留暂留”的缘故的缘故D.大钟虽停止振动，但空气仍在振动大钟虽停止振动，但空气仍在振动 停止撞钟后，大钟的振动不会立即消失，因停止撞钟后，大钟的振动不会立即消失，因为振动能量不会凭空消失，再振动一段时间为
9、振动能量不会凭空消失，再振动一段时间后，由于阻尼作用，振动才逐渐消失故后，由于阻尼作用，振动才逐渐消失故B正确正确 波的传播规律波的传播规律如如图图6-2-1所所示示，A是是波波源源，各各质质点点之之间间的的距距离离为为1m,当当t=0时时，A开开始始向向上上振振动动，经经过过0.1s第第一一次次到到达达最最大大位位移，此时波传播到移，此时波传播到C点，点，图图6-2-1则下列说法中正确的是则下列说法中正确的是( )A.波波的的传传播播速速度度是是10m/s，周周期期是是0.4sB.波的频率是波的频率是2.5Hz,波长是波长是4mC.再再经经0.2s，波波传传播播到到G点点，F到到达达最大的位
10、移最大的位移D.波波传传播播到到J点点时时共共历历时时0.45s，这这时质点时质点H到达最大位移到达最大位移 依依题题意意建建立立t=0.1s时时的的机机械械波波的的模模型型，如如图图a所所示示，再再经经过过0.2s即即从从t=0开开始始到到t=0.3s,此此时时刻刻机机械械波波的的模模型型如如图图b所所示示.由由此此可可推推算算出出传传播播到到质质点点J时时，机机械械波波的的模模型型如如图图c所所示示，建建立立起起这这样样的的动动态态物物理理模模型型，本本题题的的问问题题就就明明朗朗化了化了.由于波动的形式是匀速地由由于波动的形式是匀速地由A传播传播到到C点，则波速点，则波速v=m/s=20
11、m/s由由图图可可知知，波波源源A第第一一次次到到达达正正上上方的最大位移处时，方的最大位移处时，t=T,所以知所以知T=4t,即即T=4t=40.1s=0.4ssAC= ,则则=4sAC=42m=8m又又f= = Hz=2.5Hz由由以以上上分分析析知知,t=0.3s和和t=0.45s时时刻刻波波的的图图象象分分别别如如图图b和和图图c所所示示，从从中中可可知知，t=0.3s时时刻刻，波波传传播播到到质质点点G，质质点点E到到达达最最大大位位移移处处.t=0.45s时时刻刻，波波传传播播到到质质点点J,质质点点H到到达达正正最最大大位位移移处处，所以该题正确答案为选项所以该题正确答案为选项D
12、.下下列列关关于于横横波波与与纵纵波波的的说说法中，正确的是法中，正确的是( )A.质点上下振动形成的波是横波质点上下振动形成的波是横波B.质点水平振动形成的波是纵波质点水平振动形成的波是纵波C.波波沿沿水水平平方方向向传传播播，质质点点在在竖竖直直方向上下振动，这类波一定是横波方向上下振动，这类波一定是横波D.质质点点沿沿水水平平方方向向振振动动，波波沿沿水水平平方向传播，这类波一定是纵波方向传播，这类波一定是纵波 D选项中注意空间的想象比如，质选项中注意空间的想象比如，质点左右振动而波前后传播时仍为横波点左右振动而波前后传播时仍为横波波的干涉、衍射波的干涉、衍射 关关于于波波的的叠叠加加和
13、和干干涉涉，下下列列说法中正确的是说法中正确的是()A.两两列列频频率率不不相相同同的的波波相相遇遇时时，因因为为没没有有稳稳定定的的干干涉涉图图样样，所所以以波波没没有叠加有叠加B.两两列列频频率率相相同同的的波波相相遇遇时时，振振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点动加强的点只是波峰与波峰相遇的点C.两两列列频频率率相相同同的的波波相相遇遇时时，如如果果介介质质中中的的某某点点振振动动是是加加强强的的，某某时时刻刻该该质点的位移可能是零质点的位移可能是零D.两两列列频频率率相相同同的的波波相相遇遇时时，振振动动加加强强的的质质点点的的位位移移总总是是比比振振动动减减弱弱的的质质点的位移大点的位
14、移大根根据据波波的的叠叠加加原原理理，只只要要两两列列波波相相遇遇就就会会叠叠加加，所所以以A错错；两两列列频频率率相相同同的的波波相相遇遇时时，振振动动加加强强的的点点不不只只是是波波峰峰与与波波峰峰、波波谷谷与与波波谷谷相相遇遇的的点点，所所以以B错错；振振动动加加强强的的点点仅仅是是振振幅幅加加大大，但但仍仍在在平平衡衡位位置置附附近近振振动动，也也一一定定有有位位移移为为零零的的时时刻刻，所所以以选选项项C正正确确，选选项项D错误错误.波波的的叠叠加加原原理理是是几几列列波波相相遇遇时时的的一一般般规规律律，而而干干涉涉现现象象是是频频率率相相同同的两列特殊波叠加的结果的两列特殊波叠加
15、的结果. 如如图图6-2-2所所示示是是观观察察水水面面波波衍衍射射的的实实验验装装置置,AC和和BD是是两两块块挡挡板板,AB是是一一个个孔孔,O是是波波源源.图图中中已已画画出出波波源源所所在在区区域域的的波波的的传传播播情情况况,每每两两条条相相邻邻的的波波纹纹(图图中中曲曲线线)之之间间距距离离表表示示一一个个波波长长,则则波经过孔之后的传播情况波经过孔之后的传播情况,图图6-2-2下列描述正确的是下列描述正确的是( )A.此此时时不不能能观观察察到到波波的的明明显显衍衍射射现现象象B.挡板前后波纹间距离相等挡板前后波纹间距离相等C.如如果果将将孔孔缩缩小小,将将观观察察不不到到明明显
16、显的衍射现象的衍射现象D.如如果果孔孔的的大大小小不不变变,而而波波的的频频率率增加增加,能更明显观察到衍射现象能更明显观察到衍射现象 根据能有明显衍射现象的条件：障碍根据能有明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多图中两波纹物或孔的尺寸比波长小或差不多图中两波纹之间距离即为一个波长，从图中可看出孔之间距离即为一个波长，从图中可看出孔AB的的尺寸小于一个波长，所以此时能明显地观察到尺寸小于一个波长，所以此时能明显地观察到波的衍射现象，波的衍射现象，A错误；错误；因为穿过挡板小孔后的波速不变，频率相同，因为穿过挡板小孔后的波速不变，频率相同，所以波长也相同，所以波长也相同，B正确；若
17、将孔正确；若将孔AB缩小更能缩小更能满足明显衍射现象的条件，能观察到明显的衍满足明显衍射现象的条件，能观察到明显的衍射现象，射现象，C错误；若将波源频率增大，由于波速错误；若将波源频率增大，由于波速不变，所以波长变小，将可能不满足明显衍射不变，所以波长变小，将可能不满足明显衍射现象的条件，也有可能观察不到明显的衍射现现象的条件，也有可能观察不到明显的衍射现象，象，D错误错误9、静夜四无邻，荒居旧业贫。2024/9/172024/9/17Tuesday, September 17, 202410、雨中黄叶树，灯下白头人。2024/9/172024/9/172024/9/179/17/2024 1
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