3.2 机械波的描述（1）波的基本参数 课件-2022-2023学年高二上学期物理沪科版（2020）选择性必修第一册

第三章 机械波 第二节 机械振动的描述（1） 选修系列 波的基本参数 电磁波的频率范围极为宽广，电磁波在日常生活中有广泛的应用，我们的生活离不开电磁波。 那不同参数的机械波是否有不同的应用呢？ 仿生学和声呐 海洋生物的回声定位 超声波清洗机 超声波检测 一、波的图像 波在介质中传播时，不同位置的质点都在振动。 t/s y/m 波是大量质点的集体运动 我们发现各个点的节奏不一样，但是振动规律是一样的。 该如何得到某一时刻介质中各质点在空间的分布呢？ x/m 一、波的图像 O y/m 某时刻1 某时刻2 O y/m O x/m x/m 波形描述了某一时刻介质中所有质点的位置，即所有质点相对其平衡位置的位移，是介质运动的整体表现。 两个时刻波形的差异反映了波形随时间发生了平移 y/m 一、波的图像 O x/m y/m 各个质点的平衡位置坐标 各质点相对平衡位置的位移 这些大量质点的集合就是这个时刻波的图像，称为波形图 又称为“波动图像”（横轴是位置轴），区别于某个质点的“振动图像”（横轴是时间轴） 波形图描述了某一时刻介质中所有质点的位置，即所有质点相对其平衡位置的位移，是介质运动的整体表现。 y1 y2 F回1 F回2 二、机械波的物理量 请观察，第一个绿色的质点和其他点有什么同异 各质点具有与波源相同的振幅、周期或频率 波源 该波的振幅、周期或频率由波源决定 右图是无阻尼情况 若存在阻尼，则该波的振幅、周期或频率还是由波源决定吗？ 绳波演示 请点击超链接 二、机械波的物理量 O x/m y/m λ λ λ 波长 振动在介质中经过一个周期 T 传播的距离 用符号 λ 表示，单位为米（m） 横波，相邻波峰或者相邻波谷间的距离等于波长 纵波，相邻疏部或者相邻密部间的距离等于波长 周期和波长分别描述了机械波在时间和空间上的周期性。 二、机械波的物理量 O x/m y/m λ λ λ 相距 整数倍的质点振动步调总是相同的 相距 奇数倍的质点振动步调总是相反的 每经历一个周期，原有的波形图不改变。 x/m O y/m 二、机械波的物理量 Δx 波速 波需要花费一段时间Δt才可以平移到其他位置 机械波在均匀介质中沿传播方向传播速度 用符号 v 表示 由于每经过一个周期振动在介质中的传播距离为一个波长，波速也可以表示为 二、机械波的物理量 频率和周期由波源决定 波速与介质的性质有关 波的频率只取决于波源，与波速、波长无关。波在传播过程中、从一种介质进入另一种介质时频率不变。对于机械波，介质密度大，波速快。 波长由介质和波源共同决定 波长则决定于v和T。波从一种介质进入另一种介质波速发生变化，周期不变，波长发生变化；波在同一介质中传播，当周期发生变化，波长也发生变化。 典型示例 已知一横波某时刻波形如图所示，波的传播方向向右，该时刻波恰好传到质点P，质点P振动频率为5Hz，质点Q的振幅为10cm。 (1)请判断波的波长、频率、周期和振幅? (2)请判断质点Q此时刻的振动方向? (3)请判断波源的起始振动方向? y/cm P v Q O 10 -10 2 三、拓展（下课时） x t O y x O 波形图和振动图象的区别 振动图像 波动图像 研究对象 一个质点 无数个质点 物理意义 一个质点各时刻的位移 一个时刻各质点的位移 图象变化 随时间延长图象延伸，但原来部分保持不变 随时间延伸波形沿传播方向平移 课堂小结 机械波的描述 波长 周期频率 波速 波的图像 振幅 课堂作业 作业12 Lavf57.83.100 $