機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播機(jī)械波的產(chǎn)生和傳播一一 機(jī)械波產(chǎn)生的條件機(jī)械波產(chǎn)生的條件1 波源波源： 作機(jī)械振動(dòng)的物體作機(jī)械振動(dòng)的物體,如聲帶、樂(lè)如聲帶、樂(lè)器等器等 2 介質(zhì)：介質(zhì)： 能傳播機(jī)械振動(dòng)的媒質(zhì)能傳播機(jī)械振動(dòng)的媒質(zhì),一切氣體一切氣體、液體、固體都可以傳播機(jī)械振動(dòng)、液體、固體都可以傳播機(jī)械振動(dòng),如空氣、水、鋼鐵、地殼等如空氣、水、鋼鐵、地殼等第1頁(yè)/共21頁(yè)4Tt 23y0t1471013162342Tt 2343Tt 23Tt 45Tt 二二 橫波與縱波橫波與縱波1 橫波橫波 第2頁(yè)/共21頁(yè)第3頁(yè)/共21頁(yè) 特點(diǎn)特點(diǎn): 波傳播方向上各點(diǎn)的振動(dòng)方向與波傳播方向上各點(diǎn)的振動(dòng)方向與波傳播方向

2、垂直波傳播方向垂直2 縱波縱波(又稱疏密波又稱疏密波) 例如：彈簧波、例如：彈簧波、 聲波聲波 特點(diǎn)特點(diǎn):質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波傳播方向一致質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波傳播方向一致第4頁(yè)/共21頁(yè)0t1471013164Tt 42Tt 43Tt Tt y23232323232345Tt 第5頁(yè)/共21頁(yè) 波是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的傳播波是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的傳播,介質(zhì)介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波傳播的質(zhì)點(diǎn)并不隨波傳播.注意注意第6頁(yè)/共21頁(yè)三三 波速、波長(zhǎng)、頻率波速、波長(zhǎng)、頻率(或周期或周期)波的特征波的特征:具有空間和時(shí)間上的周期性具有空間和時(shí)間上的周期性 在單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)狀態(tài)在單位時(shí)間內(nèi)振動(dòng)狀態(tài)(或相位或相位)傳播的傳播的距離稱為波

3、的傳播速度距離稱為波的傳播速度,也稱為相速也稱為相速波速?zèng)Q定于介質(zhì)的性質(zhì)波速?zèng)Q定于介質(zhì)的性質(zhì)(彈性和慣性彈性和慣性)固體中的橫波固體中的橫波其中其中 G是介質(zhì)的切變模量是介質(zhì)的切變模量Gv1 波波速速v第7頁(yè)/共21頁(yè)固體中的縱波固體中的縱波其中其中Y為楊氏模量為楊氏模量氣體、液體中的縱波氣體、液體中的縱波其中其中B為容變模量為容變模量YvBv第8頁(yè)/共21頁(yè)2 波長(zhǎng)波長(zhǎng) 在波的傳播方向上相鄰的兩個(gè)振動(dòng)狀態(tài)在波的傳播方向上相鄰的兩個(gè)振動(dòng)狀態(tài)相同相同(相位差為相位差為 )的質(zhì)點(diǎn)間的距離的質(zhì)點(diǎn)間的距離(一個(gè)完一個(gè)完整波的長(zhǎng)度整波的長(zhǎng)度)2xyA A -o第9頁(yè)/共21頁(yè)橫波：橫波：相鄰相鄰 波峰波

4、峰波峰波峰 波谷波谷 波谷波谷 縱波：縱波：相鄰相鄰 波疏波疏波疏波疏 波密波密波密波密波長(zhǎng)與介質(zhì)有關(guān)波長(zhǎng)與介質(zhì)有關(guān)第10頁(yè)/共21頁(yè) (1)周期周期:波前進(jìn)一個(gè)波長(zhǎng)所需的時(shí)間波前進(jìn)一個(gè)波長(zhǎng)所需的時(shí)間,或一個(gè)完整波通過(guò)波線上某點(diǎn)的時(shí)間或一個(gè)完整波通過(guò)波線上某點(diǎn)的時(shí)間波的周期等于波源或介質(zhì)中質(zhì)元振動(dòng)的周期波的周期等于波源或介質(zhì)中質(zhì)元振動(dòng)的周期 (2)頻率頻率:單位時(shí)間內(nèi)波前進(jìn)距離中包含的單位時(shí)間內(nèi)波前進(jìn)距離中包含的波長(zhǎng)個(gè)數(shù)波長(zhǎng)個(gè)數(shù),或者單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)波線上某點(diǎn)的或者單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)波線上某點(diǎn)的波長(zhǎng)個(gè)數(shù)波長(zhǎng)個(gè)數(shù).它與周期的關(guān)系是它與周期的關(guān)系是3 波的周期波的周期 、頻率、頻率TvT第11頁(yè)/共21

5、頁(yè)波的頻率等于波源或介質(zhì)中質(zhì)元振動(dòng)的頻率波的頻率等于波源或介質(zhì)中質(zhì)元振動(dòng)的頻率4 波速、波長(zhǎng)、周期或頻率的關(guān)系波速、波長(zhǎng)、周期或頻率的關(guān)系記住記住T1Tvvv T介質(zhì)決定介質(zhì)決定波源決定波源決定介質(zhì)決定介質(zhì)決定第12頁(yè)/共21頁(yè)四四 介質(zhì)的彈性和決定波速大小的因素介質(zhì)的彈性和決定波速大小的因素1 物質(zhì)的彈性物質(zhì)的彈性(彈性模量彈性模量) 楊氏模量描述了材料抵抗拉壓形變的楊氏模量描述了材料抵抗拉壓形變的能力大小能力大小楊氏模量：楊氏模量：LSFLLLSFY應(yīng)應(yīng)變變應(yīng)應(yīng)力力(1) 楊氏模量楊氏模量Y第13頁(yè)/共21頁(yè)(2)體變模量體變模量B(或容變模量或容變模量) 容變模量描述了材料抵抗體積形變的

6、容變模量描述了材料抵抗體積形變的能力大小能力大小 VVSFBFS第14頁(yè)/共21頁(yè)(3)切變模量切變模量G 這種只改變形狀不改變體積的形變稱為這種只改變形狀不改變體積的形變稱為切變切變 切變模量描述了材料抵抗切變能力的切變模量描述了材料抵抗切變能力的大小大小SFADDDSFGCDCDFABFs第15頁(yè)/共21頁(yè)2 傳播橫波和縱波的介質(zhì)傳播橫波和縱波的介質(zhì) 橫波在介質(zhì)中傳播時(shí)橫波在介質(zhì)中傳播時(shí),介質(zhì)發(fā)生切變介質(zhì)發(fā)生切變,所以所以橫波只能在固體中傳播橫波只能在固體中傳播 縱波在介質(zhì)中傳播時(shí)縱波在介質(zhì)中傳播時(shí),介質(zhì)發(fā)生的拉伸和介質(zhì)發(fā)生的拉伸和壓縮形變壓縮形變,所以所以縱波可以在固體、液體、氣體縱波可

7、以在固體、液體、氣體中傳播中傳播第16頁(yè)/共21頁(yè) 固體的楊氏模量大于切變模量固體的楊氏模量大于切變模量,所以在所以在固體中縱波的傳播速度大于橫波的傳播速度固體中縱波的傳播速度大于橫波的傳播速度 對(duì)于大多數(shù)金屬材料來(lái)說(shuō)對(duì)于大多數(shù)金屬材料來(lái)說(shuō), 和和 可認(rèn)為可認(rèn)為近似相等近似相等BY第17頁(yè)/共21頁(yè)五五 波動(dòng)的幾個(gè)概念波動(dòng)的幾個(gè)概念 1 波面波面:在波的傳播過(guò)程中在波的傳播過(guò)程中,振動(dòng)狀態(tài)相同振動(dòng)狀態(tài)相同的各點(diǎn)組成的面的各點(diǎn)組成的面(即各點(diǎn)的相差為零即各點(diǎn)的相差為零)2 波前波前:最前面的那個(gè)波面最前面的那個(gè)波面.又稱為波陣面又稱為波陣面 3 波射線波射線:在波傳播過(guò)程中在波傳播過(guò)程中,與波面垂直與波面垂直,表示波傳播方向的射線表示波傳播方向的射線,簡(jiǎn)稱波線簡(jiǎn)稱波線 第18頁(yè)/共