课件11张PPT。第十二章 机械波第一节 波的形成和传播1．波的产生：
振动在媒质中的传播，形成波。2．产生波的条件：
1）波源；2）媒质。 一、机械波的产生和传播 机械波传播的只是振动状态，媒质中各质元并未“随波逐流”。 波动伴随着能量的传播。时刻：机械波传播过程中质点并不随波迁移。二、横波与纵波 横波：质元的振动方向与波的传播方向垂直
纵波：质元的振动方向与波的传播方向平行 横波只能在固体中传播，而纵波可以在固体、液体和气体中传播横波和纵波的比较横波和纵波可以同时存在，例如地震波既有横波又有纵波。三、机械波波传播要通过介质，绳、水、弹簧、空气等是波借以传播的物质，叫做介质。
组成介质的质点之间由于相互作用,一个质点的运动会引起相邻质点的振动。
机械振动在介质中传播，形成了机械波。说明：波是传递能量的一种方式。
波不但能传递能量，而且可以传递信息。再见课件13张PPT。第十二章 机械波第二节 波的图像波的图像波的图像表示某一时刻各个质点相对平衡位置的位移。横坐标x表示波在传播方向上各个质点的平衡位置
纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移波的图像与振动图像的区别波的图像与振动图像是完全不同的二种图象。波的图像的应用已知波的传播方向，求某一时刻各个质点的运动方向以波传播的方向为前，则某个质点的运动结果是使它偏离平衡位置的位移朝着它后面的质点偏离平衡位置的位移改变。波的图像的应用已知波的传播方向和波速，根据某一时刻波的图像求任一时刻波的图像已知波在t时刻的图像则使波的图像沿波的传播方向移动vΔt的距离，就得到了t+Δt时刻波的图像。波的图像质点的加速度方向总是指向平衡位置要点·疑点·考点1.横波的传播方向与质点振动方向的关系.
已知波的传播方向，判断某一质点的振动方向，或反过来由某一质点振动方向判断波的传播方向，方法互逆，主要有两种：(1)波形平移法：将原波形(图7-4-1中实线)沿波的传播方向平移?/4(图7-4-1中虚线)，则某一质点的运动方向就由实线上的位置指向虚线上对应位置的方向，图中A、B、C各点运动方向如图所示:图7-4-1(2)“上下坡法”：沿着波的传播方向走波形状“山路”，从“谷”到“峰”的上坡阶段上各点都是向下运动的，从“峰”到“谷”的下坡阶段上各点都是向上运动的，即“上坡下，下坡上”，图中A、B点即为“下坡上”；C点为“上坡下”.
其中方法(1)有助理解，方法(2)简捷.2.已知波速v和某一时刻波形，画出再经△t时间的波形图，方法有二：
(1)平移法：先算出经△t时间波传播的距离△x=v·△t，再把波形沿波的传播方向平移△x即可.因为波动图像的重复性，若已知波长?，则波形平移n?时波形不变，当△x=n?+x?时，可采取去整(n?留0(x)的方法，只需平移x?即可.3.已知振幅A和周期T，求振动质点在△t时间内的路程和位移
求振动质点△t时间内的路程和位移，由于牵涉质点的初始状态，需用正弦函数，较复杂；但△t若为半周期T/2的整数倍则很容易.
在半周期内质点的路程为2A，若△t=n· T/2，n=1,2,3……则路程s=2A·n，当质点的初始位移(相对平衡位置)为x0时，经T/2的奇数倍时位移为-x0，经T/2的偶数倍时位移仍为x0. (2)特殊点方法：在波形上找两特殊点，如过平衡位置的点和与它们相邻的峰(谷)点，先确定这两点的振动方向，再将Δt换算为nT+xT，其中n为正整数，T为周期，x为真分数.由于经nT波形不变，所以也采取去整(nT)留0(xT)的方法，分别做出两特殊点经xT后的位置，然后按正弦规律画出新波形.再见课件17张PPT。第十二章 机械波第三节 波长、频率和波速
（第1课时）一、波长在波动中对平衡位置的位移总是相等（包括大小和方向）的两相邻质点间的距离叫做波的波长．用 λ表示。“位移总是相等”的含义是“每时每刻都大小相等，方向相同”．
位移总是相等的两个质点速度也总是相等的．在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离等于波长，在纵波中，两个相邻的密部（或疏部）之间的距离等于波长．
在波的传播方向上（或平衡位置之间）相距的两质点振动步调总是相反的．
相距整数倍两质点（同相质点）的振动步调总是相同的．在波的传播方向上相距奇数倍的两质点（反相质点）振动步调总是相反的．二、周期和频率波的周期（或频率）：波源振动的周期（或频率）就是波的周期T（或频率）．
波的周期（或频率）等于波源的振动周期（或频率）．波的周期由波源决定，同一列波在不同介质中传播时周期（或频率）保持不变．
每经历一个周期的时间，当前的波形图与原有的波形图相同．三、波速单位时间内振动所传播的距离叫波速．它反映振动在介质中传播的快慢程度.
波速的大小由介质的性质决定，同一列波在不同介质中传播速度不同．波在均匀介质中是匀速传播的，即，它向外传播的是振动的形式，而不是将质点向外迁移．
波速与质点的振动速度不同，质点的振动是一种变加速运动，因此质点的振动速度时刻在变．第十二章 机械波第三节 波长、频率和波速（第2课时）长郡中学 扈炳芳
2009-02-12一、波长、周期（频率）和波速的关系 波速等于波长和频率的乘积.
经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于一个波长.对三者关系的理解:波速由介质决定，周期（或频率）由振源决定．当一列波从一种介质进入另一种介质传播时，周期（或频率）保持不变．但由于波速的变化而导致波长的变化． 波速等于波长和频率的乘积这一关系虽从机械波得到，但对其他形式的彼（电磁波、光波）也成立．
波速的计算既可用也可用例题: 如图在一条直线上有三点S、M、N，S为波源，距M点为12m，距N点为21m．由于波源S的振动在直线上形成一列横波，其波长为8m，波速为4m/s，下列说法中正确的是（ ）A．M点先开始振动，N点后振动，振动时间相差2.25s，但振动周期都为2s
B．M点在最高点时，N点在平衡位置以上向下振动
C．M点在最高点时，N点在平衡位置以上向上振动
D．振动过程中M、N两点的位移有可能在某时刻相同正确选项为A、C、D．再见课件12张PPT。第十二章 机械波第四节 波的反射和折射振动相位相同的各点组成的曲面。球面波一、波动中的几个概念1波面2.波线与波面垂直的线代表了波的传播方向叫做波线。 介质中波动传播到的各点都可以看作是发射子波的波源，而在其后的任意时刻，这些子波的包络就是新的波前. 根据惠更斯原理，只要知道某一时刻的波阵面就可以用几何做图法确定下一时刻的波阵面。因此这一原理又叫惠更斯作图法，它在很大程度上解决了波的传播方向问题。二、 惠更斯原理两种形式的波1）反射线、入射线和界面的法线在同一平面内反射定律当波传播到两种介质的分界面时，一部分反射形成反射波，另一部分进入介质形成折射波。三、波的反射用惠更斯原理解释波的反射折射定律1）折射线、入射线和界面的法线在同一平面内；2） 四、波的折射用惠更斯原理解释波的折射v1/v2为第二种介质相对第一种介质的折射率。（相对折射率）结论：水波反射问题与练习P．36
1、2、3再见课件16张PPT。第十二章 机械波第五节 波的衍射波的衍射 波的衍射：波可以绕过障碍物继续传播的现象
实验一、水波的衍射现象及在波长一定的情况狭缝宽对衍射实验的影响（链接动画） 现象：水波绕过小孔或障碍物继续传播． 说明:
①衍射是波特有的现象;一切波都能发生衍射．
②衍射现象总是存在的,只有明显和不明显的差异. 实验二、在狭缝宽度一定的情况下，波长对衍射实验的影响结论：
障碍物较大时对波有影响,较小时对波没有影响,即障碍物比较小时能发生明显衍射.
窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象结论：窄缝宽度比波长大得越多，衍射现象越不明显；
窄缝宽度跟波长相比非常大时，水波将直线传播，观察不到衍射现象．发生明显衍射现象的条件： 说明:①障碍物或孔的尺寸大小,并不是决定衍射能否发生的条件,仅是衍射现象是否明显的条件.一般情况下,波长较大的波容易产生显著的衍射现象.
障碍物或孔的尺寸比波长小,或跟波长相差不多.
②波传到小孔(或障碍物)时,小孔(或障碍物)仿佛是一个新的波源,由它发出与原来同频率的波(称子波)在孔后传播,于是就出现了偏离直线传播的衍射现象.
③当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出,但由于衍射波的能量很弱,衍射现象不容易观察到.
一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象 .
例1.下列现象或事实属于衍射现象的是( )
A.风从窗户吹进来
B.雪堆积在背风的屋后
C.水波前进方向上遇到凸出水面的小石子,小石子对波的传播没有影响.
D.晚上看到水中月亮的倒影C例2.下列关于波的衍射的说法正确的是( )
A.衍射是一切机械波特有的现象
B.对同一列波,缝或孔(障碍物)越小,衍射现象越明显
C.只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发生衍射现象
D.声波容易发生衍射是由于声波波长较大BD例3.在水波槽的衍射实验中,若打击水面的振子的频率是5HZ,水波在槽中的传播速度为0.05m/s,为观察到显著的衍射现象,小孔直径d应为( )
10cm
5cm
d>1cm
d<1cmD例4：如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O为波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下述描述正确的是（ ） A．此时能明显观察到波的衍射现象
B．挡板前波纹间距离相等
C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象
D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察衍射现象 解析：由图可看出孔AB与波长相比小于一个波长，则A对.
介质及波源不变则不变，B对．
将孔变大，若孔的大小比较大则不能看到明显衍射现象，C对．
增大频率，更不容易看到衍射现象，D错.
所以，正确选项为A．B、C.再见课件16张PPT。第十二章 机械波第六节 波的干涉一、波的叠加1、波传播的独立性 几列波相遇之后， 仍然保持它们各自原有的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照原来的方向继续前进，好象没有遇到过其他波一样.2、叠加原理 在相遇区域内任一点的振动，为各列波单独存在时在该点所引起的振动位移的矢量和. 当波峰与波峰、波谷与波谷相遇时振动加强。 当波峰与波谷相遇时振动减弱。波的叠加过程（链接机械波的叠加） 加强:两列波引起的振动方向始终相同。 减弱：两列波引起的振动方向始终相反。二 、波的干涉(波的干涉WMV)解释(水波的干涉swf) (一) 频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫做干涉图样。（二）干涉图样的特点：
1、两列频率相同的波叠加，振动加强点始终加强，振动减弱点始终减弱。 2、振动加强点和振动减弱点是间隔出现的。 3、振动加强点是指振幅较大的点，不是位移始终最大。 4、干涉图样中，不只有振动加强的质点和振动减弱的质点。（三） 产生干涉的 必要条件：两波源的频率相同。1、若两波源振动情况完全相同（四）加强点和减弱点的分布规律——加强——减弱到两波源的路程差（波程差）△s满足:若两波源振动情况完全相同——减弱——加强到两波源的路程差（波程差）△s满足:若两波源振动情况完全相反2、若两波源振动情况完全相反例1. 如图所示两列波相向传播，当它们相遇时在图所示的甲、乙、丙、丁中，可能的是( )A．图乙、丙 B．图甲、乙
C．图乙、丙、丁 D．图甲、乙A例2．如图所示，两列简谐波均沿x轴传播，传播速度的大小相 等，其中一列沿x方向传播(图中实线所示)，一列沿负x方向传播(图中虚线所示)，这两列波的频率相同，振动方向均沿y轴，则图中x=1、2、3、4、5、6、7、8各点中振幅最大的是x= 的点，振幅最小的是x= 的点。4、82、6例3．如图所示，在x轴上的P、Q两点位置上有两个频率相同、振动方向也相同的相干波源，它们激起的机械波长是2m，P、Q两点的横坐标分别是xp=1m，xQ=6m，那么在y轴上从-∞へ+∞的位置上会出现振动减弱的区域有多少个?5个再见课件19张PPT。第十二章 机械波第七节 多普勒效应点击下图观看视频，留意听到的声音的声调的变化现象：当发声物体向你驶来时，感觉音调变高；当发声物体离你远去时，感觉音调变低（音调由频率决定，频率高音调高；频率低音调低）．
多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应．奥地利物理学家多普勒（1803——1853）二、多普勒效应的成因声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数，因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数，而观察者听到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间接收到的完全波的个数决定的．1、当波源和观察者相对介质都静止不动.即二者没有相对运动时单位时间内波源发出几个完全波，观察者在单位时间内就接收到几个完全波．观察者接收到的频率等于波源的频率．2、波源相对介质不动，观察者朝波源运动时（或观察者不动，波源朝观察者运动时） 观察者在单位时间内接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大． 3、波源相对介质不动，观察者远离波源运动时（或观察者不动，波源远离观察者运动时） 观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小． 总之：当波源与观察者有相对运动时，如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小．
练习注意：在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感到频率发生了变化．
多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应． 多普勒效应是指由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，它是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的． 三、多普勒效应的应用有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断火车的运动方向和快慢.
2.有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去.3.由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远天体相对于地球的运动速度.
4.交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变化，由此可指示汽车的速度.
多普勒效应的应用多普勒天气雷达 多普勒颈脑血液测速仪 多普勒水流测速仪美国AH-64“阿帕奇”直升机 多普勒导航系统法国幻影2000战斗机GPS技术 (多普勒频移观测法) 再见课件19张PPT。习题课方法一：上下坡法xyOv上坡下行下坡上行xyOvvv图12－1－2 一、横波的传播方向与质点振动方向的判断方法甲乙方法二：同侧法方法三：微平移法xyQOv图12－2－1P 变式练习1：
图所示是一列沿
x轴负方向传播
的波在某一时刻
的波形图，此时，
A点的速度方向是__________，B点速度方向是___________，C点的加速度方向是____________。 变式练习2：图
所示为一简谐横波的
图象，波沿x轴正方
向传播，下列说法
中正确的是( )
A.质点A、D振幅相同
B.在该时刻质点B、E速度的大小和方向都相同
C.在该时刻质点C、F加速度为零
D.在该时刻质点D正向下运动 【例2】振源A带动细绳振动，某时刻形成的横波如图所示，则在波传播到细绳上一点P时开始计时，下列四个图形中能表示P点振动图象的是( ) 变式练习3：在波的传播方向上，距离一定的P、Q两点之间只有一个波谷的四种情况如下图所示，这四列波在同一介质中向右传播，则P点首先到达波谷的是( )PQPQPQABDC 5.如图所示是
一列向右传播的简
谐波在某一时刻的
波形图，则( )
A.C点的振幅是0
B.B点比C点早振动T/4
C.该时刻速度最大的点是A、C、E
D.当A振动了一周期时间，波由A点传到E点x/my/cmDOECAB1357图12－1－7 7.一
列简谐波，
在t=0时刻
的波形如
图所示，波
自右向左传播，已知在t1=0.7s时P点出现第二次波峰(0.7s内P点出现两次波峰)，Q点的坐标是(-7，0)，则以下判断中正确的是( )图12－1－8x/my/cmBQA1335P1-7C A.质
点A和质
点B在t=0
时刻的位
移是相等的
B.在t=0时刻，质点C向上运动
C.在t2=0.9s末，Q点第一次出现波峰
D.t3=1.26s末，Q点第一次出现波峰图12－1－8x/my/cmBQA1335P1-7C 8.如图所示，图甲为某一波动在t=0.1s时的图象，图乙为参与该波动的某质点的振动图象， (1)说出AA'在两图中的意义；
(2)说出甲图中OA'B的意义。Bt/ sOy/ mCDA0.2-0.2A'240.51.0甲乙 9.一个观察者在高处用望远镜观察地面上木工以每秒2次的频率击钉子，他听到声音时，恰好看到击锤动作。若观察者距工人680m远，当木工停止击钉后，观察者还能听到几次击锤声？ 如图所示为波沿着一条右端固定的绳子传播到B点的波形示意图，由图可判断出A点开始振动的方向是( )
A.向左 B.向右
C.向上 D.向下AB 已知平面简谐波在x轴上传播，原点O的振动图线如图甲所示，t时刻的波形图线如图乙所示，则t'=t+0.5s时刻的波形图线可能是( ) 图(a)中有一条均匀的绳，1、2、3、4、…是绳上一系列等间隔的点。现有一列简谐横波沿此绳传播。某时刻，绳上9、10、11、12四点的位置和运动方向如图(b)所示(其他点的运动情况未画图)，其中点12的位移为零，向上运动，点9的位移达到最大值。试在图(c)中画出再经过 周期时点3、4、5、6的位置和速度方向，其他点不必画。[图(c)的横、纵坐标与图(a)、(b)完全相同。]再见课件17张PPT。习题课 1.质点在O点附近做简谐运动，由O点开始计时，质点第一次到达O点附近的M点需时6s，又经过4s再一次通过M点，则质点第三次通过M点还要经过______s。 2.某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆线长为97.50cm，摆球直径为2.0cm，然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为99.9s。则
①该摆摆长为_______cm。
②如果他测得的g值偏大，可能的原因是( ) A.测摆线长时摆线拉得过紧
B.摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了
C.开始计时，秒表过迟按下
D.实验中误将50次全振动数为49次 3.有一单摆，在山脚下测得周期为T1，移到山顶测得周期为T2，设地球半径为R，求山的高度。 4.如图4所示，单
摆摆长为1m，做简谐
运动，C点在悬点O的
正下方，D点与C相距
为2m，C、D之间是光
滑水平面，当摆球A到右侧最大位移处时，小球B从D点以某一速度匀速地向C点运动，A、B二球在C点迎面相遇，求小球B的速度大小。 5.如图所示，两个相同
的弹性小球，分别挂在不能
伸长的细线上，两线互相平
行，两球重心在同一水平线
上且互相接触，第1个球摆
长为L1，第2个球摆长为4L1。现将第1个球拉一个很小的角度后释放，在第1个球摆动周期的两倍时间内，两球碰撞的次数为________次。 6.一个准备装到人造卫星上的仪器将承受10g的加速度，为了试验它是否能承受这样大的加速度，将它装到一个在水平方向做简谐运动的试验台上，已知简谐运动的加速度a=qx，其中q=kf 2，式中x是试验台相对平衡位置的位移，k是比例常数，f是简谐运动的频率，若该试验台的频率f=10Hz，要使试验台的加速度达到10g，其振幅应为多大？(g=10m/s2) 7.如图所
示，S是上下
振动的波源，振动频率为f=100Hz，它所产生的横波向左、右传播，波速v=80m/s。在波源左、右两侧有Q、P两点，与波源S在同一水平直线上，且SP=17.4m，SQ=16.2m，当S通过平衡位置向上振动时( ) A.P在波峰、Q在波谷
B.PQ都在波峰
C.P在波谷、Q在波峰
D.P通过平衡位置向上振动、Q通过平衡位置向下振动 8.如图所示，甲图为一列简谐横波在t=20s时的波形图，乙图是这列波中P点的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是( )A.v=25cm/s，向左传播
B.v=50cm/s，向左传播
C.v=25cm/s，向右传播
D.v=50cm/s，向右传播 9.两列横波在
x轴上沿相反方向
传播，如图所示，
传播速度都是6m/s，
频率都是30Hz。在t=0时刻，两列波分别从左和右传到S1和S2处，使S1和S2都开始向上做简谐运动，S1的振幅为2cm，S2的振幅为1cm。质点A与S1和S2的距离分别为S1A=2.95m，S2A=4.25m，当两列波都到达A点时，A点的振幅多大。 10.利用超声波遇到物体发生反射，可测定物体运动的有关参量。图甲中仪器A和B通过电缆线连接，B为超声波发射与接收一体化装置，而仪器A为B提供超声波信号源而且能将B接收到的超声波信号进行处理并在屏幕上显示其波形。现固定装置B，并将它对准匀速行驶的小车C使其每隔固定时间T0发射一短促的超声波脉冲，如图乙中幅度大的波形。而B接收到的由小车C反射回的超声波经仪器A处理后显示，如图乙中标出幅度较小的波形，反射滞后的时间已在乙中标出，其中T和ΔT为已知量，另外还知道该测定条件下，声波在空气中的速度为v0，则根据所给信息，可判断小车的运动方向为_______，速度为_______。再见
