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机械波有哪些物理量

发布时间:2022-08-28 08:01:57

① 机械波概念

机械振动在介质中的传播称为机械波。
机械波与电磁波既有相似之处又有不同之处,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;而电磁波(例如光波)可以在真空中传播。机械波与电磁波的许多物理性质,如:折射、反射等是一致的,描述它们的物理量也是相同的。
常见的机械波有:水波、声波、地震波。

机械波 - 形成与传播

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)[1]。单位v/m·s^-1

介质
空气 纯水
盐水 橡胶 软木 铜 铁
波速 332 1490 1531 30--50 480 3800 4900

机械波 - 传播方式与特点
绳波质点的运动
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,例如:人的声带不会随着声波的传播而离开口腔。
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[1]。
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[1]。
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[1]。
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。

机械波 - 机械波传播的本质
惠更斯原理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[1]。
惠更斯原理根据惠更斯原理,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S,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S',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[2]。

机械波 - 基本分类

横波与纵波

机械波波长随着机械波的传播,介质中的质点振动起来。根据质点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。
横波(transverse wave)
物理学中把质点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。

纵波(longitudinal wave)
物理学中把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线的波,称作纵波。质点在纵波传播时来回振动,其中质点分布最密集的地方称为密部,质点分布最稀疏的地方称为疏部。
声波是常见的纵波。

② 描述机械波的物理量有哪几个

波速与波长和频率的关系:v=λf,波速大小由介质决定. 4.机械波的特点:(1)每一质点都以它的平衡位置为中心做简谐运动;后一质点的振动总是落后于

③ 机械波知识点有哪些

机械波知识点有:

1、机械波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。

2、机械波与电磁波既有相似之处又有不同之处,机械波由机械振动产生,电磁波由电磁振荡产生。

3、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,而电磁波(例如光波)可以在真空中传播。

4、机械波可以是横波和纵波,但电磁波只能是横波。

5、机械波与电磁波的许多物理性质,如:折射、反射等是一致的,描述它们的物理量也是相同的。

④ 描述机械波的物理量:(1)波长λ:两个相邻的,在振动过程中相对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离

(1)据波长的定义可知,在横波中,两个相邻波峰或相邻波谷之间的距离.
(2、3)频率由波源决定,波速由介质决定;据波速公式得:v=

λ
T
=λf.
故答案为:(1)相邻波峰;相邻波谷;(2)波源;(3)由介质;
λ
T
;λf.

⑤ 机械波的介绍

机械振动在介质中的传播称为机械波(mechanical wave)。机械波与电磁波既有相似之处又有不同之处,机械波由机械振动产生,电磁波由电磁振荡产生;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,而电磁波(例如光波)可以在真空中传播;机械波可以是横波和纵波,但电磁波只能是横波;机械波与电磁波的许多物理性质,如:折射、反射等是一致的,描述它们的物理量也是相同的。常见的机械波有:水波、声波、地震波。

⑥ 机械波的描述

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 。
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 。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 。

⑦ 物理学上的波,目前知道的有多少种

机械波是由扰动的传播所导致的在物质中动量和能量的传输.物质本身没有相应的大块的移动.例子有,沿着弦或弹簧传播的波、声波、水波.我们称传播波的物质叫介质,它们是可形变的或弹性的和连绵延展的.对于电磁波或引力波,介质并不是必要的.传播的扰动不是介质的移动而是场.有横波(例如沿弦的波)、纵波(例如声波)和混合波(例如水波及地震波).有横波(例如沿弦的波)、纵波(例如声波)和混合波(例如水波及地震波).按照波动方程,可以有线性波和非线性波.后者有冲击波(shock waves)或非线性色散介质中的孤立波(solitarywaves
波动是物质运动的重要形式,广泛存在于自然界。被传递的物理量扰动或振动有多种形式,机械振动的传递构成机械波,电磁场振动的传递构成电磁波(包括光波),温度变化的传递构成温度波(见液态氦),晶体点阵振动的传递构成点阵波(见点阵动力学),自旋磁矩的扰动在铁磁体内传播时形成自旋波(见固体物理学),实际上任何一个宏观的或微观的物理量所受扰动在空间传递时都可形成波。最常见的机械波是构成介质的质点的机械运动(引起位移、密度、压强等物理量的变化)在空间的传播过程,例如弦线中的波、水面波、空气或固体中的声波等。产生这些波的前提是介质的相邻质点间存在弹性力或准弹性力的相互作用,正是借助于这种相互作用力才使某一点的振动传递给邻近质点,故这些波亦称弹性波。振动物理量可以是标量,相应的波称为标量波(如空气中的声波),也可以是矢量,相应的波称为矢量波(如电磁波)。振动方向与波的传播方向一致的称纵波,相垂直的称为横波。

⑧ 高考物理的机械波怎么做

机械波既是:机械振动在介质中传播而形成的波。
按介质中质点振动方向和波传播方向间的关系,可分为横波和纵波两种:质点振动方向与波传播方向垂直的叫横波;在一条直线上的则叫纵波。固体中既能传播横波又能传播纵波;液体和气体中只能传播纵波。
机械波的产生:机械振动在介质中的传播过程叫机械波.机械波产生的条件有两个:一是要有做机械振动的物体作为波源,二是要有能够传播机械振动的介质.
有机械波必有机械振动,有机械振动不一定有机械波.
但是,已经形成的波跟波源无关,在波源停止振动时仍会继续传播,直到机械能耗尽后停止.
2.横波和纵波:质点的振动方向与波的传播方向垂直的叫横波.凸起部分叫波峰,凹下部分叫波谷.质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的叫纵波.质点分布密的叫密部,分布疏的叫疏部.
3.描述机械波的物理量
(1)波长λ:两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长.
在横波中,两个相邻波峰(或波谷)间的距离等于波长.
在纵波中,两个相邻密部(或疏部)间的距离等于波长.
在一个周期内机械波传播的距离等于波长.
(2)频率f:波的频率由波源决定,在任何介质中频率不变.
(3)波速v:单位时间内振动向外传播的距离.
波速与波长和频率的关系:v=λf,波速大小由介质决定.
4.机械波的特点:(1)每一质点都以它的平衡位置为中心做简谐运动;后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动.(2)波传播的只是运动形式(振动)和振动能量,介质中的质点并不随波迁移.
理解一些概念!背一些公式!在积累一些做题的方法就行了!
波速v=s/t=λf=λ/t

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