Ⅰ 求助,关于物理中机械波的问题
机械波与机械振动的关系
机械振动产生机械波,机械波的传递一定要有介质,有机械振动但不一定有机械波产生。
形成条件
波源
波源也称振源,指能够维持振动的传播,不间断的输入能量,并能发出波的物体或物体所在的初始位置。波源即是机械波形成的必要条件,也是电磁波形成的必要条件。
波源可以认为是第一个开始振动的质点,波源开始振动后,介质中的其他质点就以波源的频率做受迫振动,波源的频率等于波的频率。
介质
广义的介质可以是包含一种物质的另一种物质。在机械波中,介质特指机械波借以传播的物质。仅有波源而没有介质时,机械波不会产生,例如,真空中的闹钟无法发出声音。机械波在介质中的传播速率是由介质本身的固有性质决定的。在不同介质中,波速是不同的。
下表给出了0℃时,声波在不同介质的传播速度,数据取自《普通高中课程标准实验教科书-物理(选修3-4)》(2005年)[2]。单位v/m·s^-1
质点运动
机械波在传播过程中,每一个质点都只做上下(左右)的简谐振动,即,质点本身并不随着机械波的传播而前进,也就是说,机械波的一质点运动是沿一水平直线进行的。例如:人的声带不会随着声波的传播而离开口腔。简谐振动做等幅震动,理想状态下可看作做能量守恒的运动.阻尼振动为能量逐渐损失的运动.
为了说明机械波在传播时质点运动的特点,现已绳波(右下图)为例进行介绍,其他形式的机械波同理[2]。
绳波
绳波是一种简单的横波,在日常生活中,我们拿起一根绳子的一端进行一次抖动,就可以看见一个波形在绳子上传播,如果连续不断地进行周期性上下抖动,就形成了绳波[2]。
把绳分成许多小部分,每一小部分都看成一个质点,相邻两个质点间,有弹力的相互作用。第一个质点在外力作用下振动后,就会带动第二个质点振动,只是质点二的振动比前者落后。这样,前一个质点的振动带动后一个质点的振动,依次带动下去,振动也就发生区域向远处的传播,从而形成了绳波。如果在绳子上任取一点系上红布条,我们还可以发现,红布条只是在上下振动,并没有随波前进[2]。
由此,我们可以发现,介质中的每个质点,在波传播时,都只做简谐振动(可以是上下,也可以是左右),机械波可以看成是一种运动形式的传播,质点本身不会沿着波的传播方向移动。
对质点运动方向的判定有很多方法,比如对比前一个质点的运动;还可以用“上坡下,下坡上”进行判定,即沿着波的传播方向,向上远离平衡位置的质点向下运动,向下远离平衡位置的质点向上运动。
传播本质
在机械波传播的过程中,介质里本来相对静止的质点,随着机械波的传播而发生振动,这表明这些质点获得了能量,这个能量是从波源通过前面的质点依次传来的。所以,机械波传播的实质是能量的传播,这种能量可以很小,也可以很大,海洋的潮汐能甚至可以用来发电,这是维持机械波(水波)传播的能量转化成了电能。
惠更斯原理(Huygens principle)
惠更斯原理用于解释球面波和平面波的传播,此外还可以解释波的反射、衍射的现象
在总结许多实验的基础上,荷兰科学家惠更斯提出:介质中波阵面上每一个点(有无数个)都可以看成一个新的波源,这些新的波源发出的子波。经过一定时间后,这些子波的包络面就构成下一时刻的波面[2]。
根据惠更斯原理,我们可以解释球面波的波面是怎样形成的,右图中,点波源O发出的波在t时刻的波面是一个球面S1,该球面上每一个点都可以看成一个新的点波源,它们各自向前发出球面子波,下一时刻(t+△t)新的波面S2,就是这些子波波面相切的包络面;平面波同理。
惠更斯原理的局限
①没有说明子波的强度分布问题;
②没有说明波为什么只能向前传播,而不向后传播的问题。
后来,菲涅耳对惠更斯原理作了重要的补充,形成惠更斯-菲涅耳原理,这些缺陷才被克服。
随着机械波的传播,介质中的分子振动起来。根据分子的振动方向和波传播的传播方向之间的关系,可以把机械波分为横波和纵波两类。
物理学中把分子的振动方向与波的传播方向垂直的波,称作横波。在横波中,凸起的最高处称为波峰,凹下的最低处称为波谷。绳波是常见的横波。
物理学中把分子的振动方向与波的传播方向在同一直线的波,称作纵波。分子在纵波传播时来回振动,其中分子分布最密集的地方称为密部,分子分布最稀疏的地方称为疏部。
声波是常见的纵波。
波形曲线
如果在绳子波动的某个时刻拍下照片,就能得到该时刻的波形。这个波形是由同一时刻具有不同位移的绳上各质点组成的。如果在波形上添加一个坐标系,就可以得到该时刻这个波的图像。用横坐标x表示沿波传播方向上各个质点的平衡位置,用纵坐标y表示各个质点离开平衡位置的大小,规定位移方向向上为正值。在坐标平面上,以某一时刻各个质点的x、y值描出各对应点,在用光滑的曲线连接起来,就得到该时刻波的图像,也称波形曲线或波形。在波的图像上,通常用箭头表示出波的传播方向。
波形曲线与振动图像有差别,振动图像是振动物体在不同时刻的位移,而波形曲线则是一个特定时刻所有质点的位移。
波形曲线上,我们可以读出同一时刻所有质点的位移、方向,以及波长、周期等物理量。
简谐波(simple harmonic wave)
如果介质中各个质点做简谐运动,它所形成的波就是一种最基本、最简单的波,称为简谐波,它的波形是正弦(或余弦)曲线。其他波可以看成是若干个简谐波合成的[2]。
物理描述
描述机械波的物理量同样适用于电磁波,因此,这里“机械波”简称“波”
波长(wave length)
沿着波的传播方向,两个相邻的、相对平衡位置的位移和振动方向总是相同的质点间的距离称作波长,常用λ表示[2]。在横波中,波长等于“波峰-波峰”的长度或“波谷-波谷”的长度;在纵波中,波长等于“密部-密部”或“疏部-疏部”的长度。
频率与周期
波上任意一个质点完成一次全振动所需时间称为周期,常用T表示,单位是s;介质中的质点单位时间内完成全振动的次数叫做波的频率,常用f表示,单位是Hz。频率是周期的倒数。
波速(wave speed)
波速是单位时间内波在介质中传播的距离,为波长和频率的乘积(v=λf),表示波在的传播速度。机械波在特定介质中的传播速度是固定的。
希望我能帮助你解疑释惑。
Ⅱ 高中物理机械波影象怎么看,比如什么位移方向之类的
机械波影象描述某一时刻给个质点的振动情况
1、位移y:质点到平衡位置的距离,方向指向平衡位置
2、从影象可以直接确定,波长λ,振幅A,根据波的传播方向确定质点的振动方向;根据质点振动方向确定波的传播方向
3、振动和波的联络:在机械波的传播过程中,振源振动带动周围腔羡质点做受迫振动,每个质点的振动周期相同 ,由v=λ/T=λf 求波速。
·那你要回归课本看看他们之间的概念区别了
横波:质点的振动方向和波的传播方向垂直
纵波:质点的振动方向和波的传播方向在一条直线上
·那么对于传播来说,对于横波的要求就苛刻了一些,不是什么介质都可以让横波传播的
·而且,横波不在考试大纲里涉及,没必要扣这个知识点
·希望对你有帮助
·学习进步
振动方向是指质点,速度方向是指能量传播。
波形影象是s/x图,指不同质点在同一时间的位移;
振动影象是s/t图,指一个质点在不同时间的位移。
没记错的话就是这样。呵呵~~
不对再同一介质中速度相同而波长不同,如声波速度340米每秒而频率不同波长=V/f
先回答第一个问题,绳子的震动,其介质是绳子,而不是空气,因为参与震动的单元(质元)就是绳子,与空气无关,将绳子放在真空中,让绳子的一端做机械振动,则这种机械振动会沿着绳子传播,这是你所谓的“绳波”的介质为绳子本身而不是空气的最直接的证据。
机械波只的是介质由于机械振动而产生的波,机械波的波源必须是做机械振动的,不管它是做规则还是不规则的机械振动,只要它是做机械振动,它就是机械波。比如你所说的“绳波”,其一段必定有做机械振动,再比如声波、地震波等等 都是机械波
机械波的判定的原则只有一个:波源是做机械振动的,并且波传播的能量也正是这种振动的能量。机械波与波是否能在真空和空气中传播没有任何关系
机械波是区别于电磁波等一些其他的不以机械振动为震源传播的波的。电磁波的波源不是做机械振动,二十有与电磁的变化而产生的。
对一楼的某些观点纠正如下:
1.“绳子扭来扭去根本不是波 但是它扭来扭去是会带动空气 使空气产生震动形成机械波 ”这句话貌似是说绳子本身的振动不能形成波吧??呵呵 ,这个…………我表示…… 先举个例子吧,琴弦!琴弦可以看作是绳子,但是琴弦能不能做振动形成波,这个大家有目共睹(答案自然是肯定的),当然,琴弦为什么能发出声音,这就不得不提到空气了,但是,琴弦本身的振动以及在琴弦上面传播的波与空气无任何关系,将琴弦放在真空中,弹拨琴弦仍然会有振动,只不过你不能直接听到它的声音罢了。
2.“机械波的传播需要特定的介质,在不同介质中的传播速度也不同,在真空中根本不能传播”这句话自身矛盾!机械波传播需要特性的介质与它不能在真空中传播有什么关系??!(我这里只想对一楼说,不知道就不要乱说)机械波在真空中不是不能传播,只不过传播过程中传播的介质不是空气罢了,比如,将一钢管放在真空中,敲击一段,则敲击形成的机械波肯定会沿着钢管传播到另一端,在另一端肯定能接收到钢管机械振动的资讯!其它例子我也就不多举了。你可以自己想想,很多,真空中,只要不是靠空气传播的机械波,而是靠其他固体或者液体传播的机械波,都能传播。真空中,肯定也能产生水波之类的机械波(只不过水波的形成需要兆毁重力……)
机械能是动能与部分势能的总和,这里的势能分为重力势能和弹性势能。决定动能的是质量与速度;决定重力势能的是高度和质量;决定弹性势能的是劲度系数与形变数。动能与势能可相互转化。机械能只是动能与势能的和。
是的。
皮带把物体匀速带上的过程中,物体所受摩擦力是沿皮带向上的,所以皮带所受摩擦力向下,所以皮带克服物体所给摩擦力做功
机械波中的质点总会重复前一质点的运动,前一个质点的运动也就是所求质点的运动趋势
有一个口诀 "上坡下,下坡上"
就是根据图象,波的传播方向,是上坡质点就向下运动,是下坡质点就向上运动
高尔基说过:“(开头)好像音乐里定调族圆备一样,全曲的音调都是它给予的,也是作者花功夫的所在。”议论文的开头要讲究“短、快、靓”。短,即要简捷,最好三两句成段,引入本论。开头短,可避免冗长之赘,而且短句成段,在空间上突出其内容的重要性。快,即入题要快,最好三言两语就点明文章的基本观点或议论的话题。
因为评分标准中有“中心明确”的细则。开篇确定中心,有利于阅卷者按等计分,也有利于作者展开论述,不致出现主旨不清、中途转换论题等作文大忌。靓,即要精彩。这也是传统文论中所说的“凤头”。精彩的开头,最突出的效果是吸引阅卷者,给阅卷者留下好的印象。文章开头要精彩,多用比喻、类比、排比等修辞引入论点,还可引述名言,讲述寓言故事汇入话题。
波长的定义 ---- 波长:沿着 波 的传播方向,在波的图形中相对 平衡位置 的位移时刻相同的两个质点之间的距砻。 横波与纵波的波长 ---- 在横波中波长通常是指相邻两个 波峰 或 波谷 之间的距离。在纵波中波长是指相邻两个 密部 或 疏部 之间的距离
Ⅲ 高中人教版教材物理机械波和热能两章的公式知识点
你来找我了 我就帮帮 你 把
、振动和波(机械振动与机械振动的传播)
1.简谐振动F=-kx {F:回复力,k:比例系数,x:位移,负号表示F的方向与x始终反向}
2.单摆周期T=2π(l/g)1/2 {l:摆长(m),g:当地重力加速度值,成立条件:摆角θ<100;l>>r}
3.受迫振动频率特点:f=f驱动力
4.发生共振条件:f驱动力=f固,A=max,共振的防止和应用
5.机械波、横波、纵波
6.波速v=s/t=λf=λ/T{波传播过程中,一个周期向前传播一个波长;波速大小由介质本身所决定
7.声波的波速(在空气中)0℃:332m/s;20℃:344m/s;30℃:349m/s;声波是纵波
8.波发生明显衍射(波绕过障碍物或孔继续传播)条件:障碍物或孔的尺寸比波长小,或者相差不大
9.波的干涉条件:两列波频率相同(相差恒定、振幅相近、振动方向相同)
10.多普勒效应:由于波源与观测者间的相互运动,导致波源发射频率与接收频率不同
{相互接近,接收频率增大,反之,减小}
注:(1)物体的固有频率与振幅、驱动力频率无关,取决于振动系统本身;
(2)加强区是波峰与波峰或波谷与波谷相遇处,减弱区则是波峰与波谷相遇处;
(3)波只是传播了振动,介质本身不随波发生迁移,是传递能量的一种方式;
(4)干涉与衍射是波特有的;
(5)振动图象与波动图象;
(6)其它相关内容:超声波及其应用 / 振动中的能量转化。
热力学第一定律:W+Q=ΔU
{(做功和热传递,这两种改变物体内能的方式,在效果上是等效的),W>0:外界对物体做正功(J),Q>0:物体吸收热量(J),ΔU>0:内能增加(J),涉及到第一类永动机不可造出}
6.热力学第二定律
克氏表述:不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其它变化(热传导的方向性);
开氏表述:不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其它变化(机械能与内能转化的方向性){涉及到第二类永动机不可造出}
7.热力学第三定律:热力学零度不可达到{宇宙温度下限:-273.15摄氏度(热力学零度)}
注:(1)布朗粒子不是分子,布朗颗粒越小,布朗运动越明显,温度越高越剧烈;
(2)温度是分子平均动能的标志;
(3)分子间的引力和斥力同时存在,随分子间距离的增大而减小,但斥力减小得比引力快;
(4)分子力做正功,分子势能减小,在r0处F引=F斥且分子势能最小;
(5)气体膨胀,外界对气体做负功 W < 0;温度升高,内能增大ΔU > 0;吸收热量,Q > 0;
(6)物体的内能是指物体内所有分子的分子动能和分子势能的总和,对于理想气体分子间作用力为零,分子势能为零;
(7)r0为分子处于平衡状态时,分子间的距离;
(8)其它相关内容:能的转化和定恒定律/能源的开发与利用、环保/物体的内能、分子的动能、分子势能。
电场
1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷:(e=1.60×10-19C);带电体电荷量等于元电荷的整数倍
2.库仑定律:F=kQ1Q2/r2 (在真空中)
{F:点电荷间的作用力(N),k:静电力常量k=9.0×109N•m2/C2,Q1、Q2:两点电荷的电量(C),r:两点电荷间的距离(m),方向在它们的连线上,作用力与反作用力,同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引}
3.电场强度:E=F/q(定义式、计算式)
{E:电场强度(N/C),是矢量(电场的叠加原理),q:检验电荷的电量(C)}
4.真空点(源)电荷形成的电场E=kQ/r2 {r:源电荷到该位置的距离(m),Q:源电荷的电量}
5.匀强电场的场强E=UAB/d {UAB:AB两点间的电压(V),d:AB两点在场强方向的距离(m)}
6.电场力:F=qE {F:电场力(N),q:受到电场力的电荷的电量(C),E:电场强度(N/C)}
7.电势与电势差:UAB=φA-φB,UAB=WAB/q=-ΔEAB/q
8.电场力做功:WAB=qUAB=Eqd
{WAB:带电体由A到B时电场力所做的功(J),q:带电量(C),UAB:电场中A、B两点间的电势差(V)(电场力做功与路径无关),E:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)}
9.电势能: EA=qφA {EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)}
10.电势能的变化ΔEAB=EB-EA {带电体在电场中从A位置到B位置时电势能的差值}
11.电场力做功与电势能变化ΔEAB=-WAB=-qUAB (电势能的增量等于电场力做功的负值)
12.电容C=Q/U(定义式,计算式) {C:电容(F),Q:电量(C),U:电压(两极板电势差)(V)}
13.平行板电容器的电容C=εS/4πkd (S:两极板正对面积,d:两极板间的垂直距离,ω:介电常数)
常见电容器
14.带电粒子在电场中的加速(Vo=0):W=ΔEK 或 qU=mVt2/2, Vt=(2qU/m)1/2
15.带电粒子沿垂直电场方向以速度Vo进入匀强电场时的偏转(不考虑重力作用的情况下)
类平抛 垂直电场方向:匀速直线运动L=Vot(在带等量异种电荷的平行极板中:E=U/d)
运动 平行电场方向:初速度为零的匀加速直线运动d=at2/2,a=F/m=qE/m
注:(1)两个完全相同的带电金属小球接触时,电量分配规律:原带异种电荷的先中和后平分,原带同种电荷的总量平分;
(2)电场线从正电荷出发终止于负电荷,电场线不相交,切线方向为场强方向,电场线密处场强大,顺着电场线电势越来越低,电场线与等势线垂直;
(3)常见电场的电场线分布要求熟记;
(4)电场强度(矢量)与电势(标量)均由电场本身决定,而电场力与电势能还与带电体带的电量多少和电荷正负有关;
(5)处于静电平衡导体是个等势体,表面是个等势面,导体外表面附近的电场线垂直于导体表面,导体内部合场强为零,导体内部没有净电荷,净电荷只分布于导体外表面;
(6)电容单位换算:1F=106μF=1012pF;
(7)电子伏(eV)是能量的单位,1eV=1.60×10-19J;
(8)其它相关内容:静电屏蔽 / 示波管、示波器及其应用 / 等势面。
Ⅳ 物理机械波
经典波:又分机械波、电磁振荡波(无线电波)等。
机械波: 机械振动所形成的波,如:水波、声波、地震波等。
粒子波:又称物质波,是一种量子概率波,与经典波不同。