约8690字。
§2 机械波
教学目标:
1.掌握机械波的产生条件和机械波的传播特点(规律);
2.掌握描述波的物理量——波速、周期、波长;
3.正确区分振动图象和波动图象,并能运用两个图象解决有关问题
4.知道波的特性:波的叠加、干涉、衍射;了解多普勒效应
教学重点:机械波的传播特点,机械波的三大关系(波长、波速、周期的关系;空间距离和时间的关系;波形图、质点振动方向和波的传播方向间的关系)
教学难点:波的图象及相关应用
教学方法:讲练结合,计算机辅助教学
教学过程:
一、机械波
1.机械波的产生条件:①波源(机械振动)②传播振动的介质(相邻质点间存在相互作用力)。
2.机械波的分类
机械波可分为横波和纵波两种。
(1)质点振动方向和波的传播方向垂直的叫横波,如:绳上波、水面波等。
(2)质点振动方向和波的传播方向平行的叫纵波,如:弹簧上的疏密波、声波等。
分类 质点的振动方向和波的传播方向关系 形状 举例
横波 垂直 凹凸相间;有波峰、波谷 绳波等
纵波 在同一条直线上 疏密相间;有密部、疏部 弹簧波、声波等
说明:地震波既有横波,也有纵波。
3.机械波的传播
(1)在同一种均匀介质中机械波的传播是匀速的。波速、波长和频率之间满足公式:v=λf。
(2)介质质点的运动是在各自的平衡位置附近的简谐运动,是变加速运动,介质质点并不随波迁移。
(3)机械波转播的是振动形式、能量和信息。
(4)机械波的频率由波源决定,而传播速度由介质决定。
4.机械波的传播特点(规律):
(1)前带后,后跟前,运动状态向后传。即:各质点都做受迫振动,起振方向由波源来决定;且其振动频率(周期)都等于波源的振动频率(周期),但离波源越远的质点振动越滞后。
(2)机械波传播的是波源的振动形式和波源提供的能量,而不是质点。
5.机械波的反射、折射、干涉、衍射
一切波都能发生反射、折射、干涉、衍射。特别是干涉、衍射,是波特有的性质。
(1)干涉 产生干涉的必要条件是:两列波源的频率必须相同。
需要说明的是:以上是发生干涉的必要条件,而不是充分条件。要发生干涉还要求两列波的振动方向相同(要上下振动就都是上下振动,要左右振动就都是左右振动),还要求相差恒定。我们经常列举的干涉都是相差为零的,也就是同向的。如果两个波源是振动是反向的,那么在干涉区域内振动加强和减弱的位置就正好颠倒过来了。
干涉区域内某点是振动最强点还是振动最弱点的充要条件:
①最强:该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍,即δ=nλ
②最弱:该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍,即
根据以上分析,在稳定的干涉区域内,振动加强点始终加强;振动减弱点始终减弱。
至于“波峰和波峰叠加得到振动加强点”,“波谷和波谷叠加也得到振动加强点”,“波峰和波谷叠加得到振动减弱点”这些都只是充分条件,不是必要条件。
【例1】 如图所示,S1、S2是两个相干波源,它们振动同步且振幅相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的a、b、c、d四点,下列说
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