高二物理競賽機械波的產生和傳播課件

1波動

振動在空間的傳播過程叫做波動。波動是一種重要的運動形式。2.常見的波基本概念（1）機械波：機械振動在媒質中的傳播。（2）電磁波：變化電場和變化磁場在空間中的傳播。

機械波與電磁波的本質不同，傳播機理不同，但其基本傳播規(guī)律相同。一、機械波的產生1.產生條件：1）波源；2）彈性媒質.§13-1機械波的產生和傳播2.簡諧波：若媒質中的所有質元均按一定的相位傳播規(guī)律做簡諧振動，此種波稱為簡諧波.

彈性媒質：質元之間以彈性力相聯(lián)系。波源：作機械振動的物體。簡諧波是一種最簡單、最重要的波，一切復雜的波都是由簡諧波合成的結果。以下我們主要討論簡諧波。二、橫波和縱波橫波:質元振動方向垂直于波的傳播方向。（僅在固體中傳播）特征：具有交替出現(xiàn)的波峰和波谷.縱波:質元振動方向平行于波的傳播方向。（可在固體、液體和氣體中傳播）特征：具有交替出現(xiàn)的密部和疏部.2)媒質中各質元在各自平衡位置附近運動.

1)媒質中各質元受到彈性力作用.3）上游的振動狀態(tài)被下游重復,所以“波是振動狀的傳播”。

5）有些質元的振動狀態(tài)相同，這些點稱作同相位點。結論：4）沿波的傳播方向，各質元的相位依次落后。三、波的幾何描述波線：沿波的傳播方向作的一些帶箭頭的線。波線的指向表示波的傳播方向。波陣面：波在同一時刻到達的各點組成的面。一個波面上各點是同時開始振動的，具有相同的相位，波面又稱同相面。波前：最前方的波面即是波前。平面波：波面為平面球面波：波面為球面柱面波：波面為柱面平面波球面波波線波陣面波陣面波線1、在各向同性煤質中傳播時，波線和波陣面垂直。2、在遠離波源的球面波波面上的任何一個小部份，都可視為平面波。四、波的特征量2、頻率單位時間內波動所傳播的完整波的數(shù)目.媒質中各質元的振動頻率。3、波速

波動過程中，某一振動狀態(tài)（即振動相位）單位時間內所傳播的距離.1.波長同一波線上兩個相鄰同相點間的距離。波形曲線上一個完整波形的長度.一個振動周期內波傳過的距離。

例1

一平面簡諧縱波沿著線圈彈簧傳播，設波沿著軸正向傳播，彈簧中某圈的最大位移為3cm，振動頻率為25Hz，彈簧中相鄰兩疏部中心的距離為24cm，當t=0時，在x=0處質元的位移為零并向軸正向運動，試寫出該波的波動方程。解：

x=0處，t=0時波動方程x=0點的振動方程

解：這是一列向x軸負向傳播的波,將波方程變成例2

已知一平面簡諧波的方程為求：(1)求該波的波長，頻率和波速u的值；與標準形式比較得

求：(2)寫出t=4.2s時刻各波峰位置的坐標表達式，并求出此時離坐標原點最近的那個波峰的位置；解

波動方程為波峰位置即y=A處此時離坐標原點最近的那個波峰的位置在x=-0.4m處。(3)求t=4.2s時離坐標原點最近的那個波峰通過坐標原點的時刻t。解

該波峰由原點傳播到x=-0.4m所需要的時間

Ot=4.2s-0.4mt=4s