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    第六章D纵波.docx

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    第六章D纵波.docx

    第六章D纵波我们已经知道,地震是一种自然灾害,有时会产生严重后果,图6-21显示地震后建筑物倒塌的情形。地震发生后,振动能量从震源向周围传播形成地震波,在基础型课程中我们已经学过,如果机械波中质点振动的方向与波传递的方向垂直,这种波叫做横波,例如绳波,而有的机械波质点振动的方向与波传递的方向平行,这种波叫做纵波,例如声波。地震波既包含横波,也包含纵波。研究表明地震波的纵波传播速度要比横波传播的速度快约1.7倍。由于地震时震源位于地下,而人在地表,如果你在震中上方附近,会先感觉到上下振动,然后才感觉到横向摇晃,而且纵波振动的频率较高,容易被地壳吸收,而横波振动的频率较低,不容易被地壳吸收,所以离震源越近越会感觉到上下振动的纵波,而离开一段相当的距离人就往往不会感觉到上下振动,而只会感觉横向摇晃,这有助于我们在地震发生时做出初步的判断。在基础型课程中,我们着重学习了横波,现在我们对纵波进行深入讨论。一、纵波的产生下面以弹簧为例,进一步说明纵波的产生过程。把轻软的弹簧用细线水平悬挂起来,在它的左端连接一个固定在钢片上的金属球,作为振源,如图6-22(a)所示。当金属球在钢片的弹力作用下沿水平方向左有振动时,弹簧上与金属球连接的部分首先就受到周期性的压缩与拉伸,一会儿变密,一会儿变疏。这种疏密不均的状态就在弹簧上自左向右传播,形成一列疏密相间的波,这就是纵波。图6-22(b)中画出了每隔四分之一周期弹簧形状的变化。其他纵波的产生也经历类似的过程,只是介质不同而已。QamwPr=jAWwWWWWWWP片打WWVWVwVWVWWMMt=TQWWVWAVaWWP(b)图622自主活动7Q请根据图6-22(b)指出T和r时,弹簧的形状。*二、纵波的图象和横波相似,纵波的各振动质点也在平衡位置附近做简谐运动,但各质点的位移和波的传播方向都在同一直线上,因此不能直接观察到类似于横波那样的波形。但是运用以下的方法,我们仍然可以画出纵波的图象,图6-23(a)表示一根没有发生形变的弹簧,上面用数字标出一些质点的平衡位置;图(b)表示弹簧中产生纵波时,某一时刻各个质点的位移;图(C)中把质点的位移人为地画到纵轴的方向上,得出纵波的图象。图象中,横轴上的小圆圈表示各质点所在的实际位置,黑点表示人为画出的位置,向上的纵坐标表示质点从平衡位置向右的位移,向下的纵坐标表示质点从平衡位置向左的位移,曲线跟横坐标轴的各个交点,依次表示纵波的密部和疏部的中央,图中的&是质点2向右的位移,总是质点5向左的位移。图623大家谈1 .回忆并说出:简谐横波的图象是什么形状?它的横坐标和纵坐标分别表示什么物理量?2 .你能用自己的语言说出振动图象和波的图象有什么区别吗?三、振动图象和波的图象传播简谐运动的波,叫做简谐波,简谐运动的振动图象和简谐波的图象都是正弦(或余弦)曲线,看上去十分相似,如图6-24所示。图6-24中的图(b)是振动图象,图6-24中的图(a)是波的图象,这两条曲线都按正弦(或余弦)规律变化,但是它们的物理意义不同。波的图象图(a)是)5图,表示同一时刻各个质点的位移,振动图象图(b)是官图,表示的是同一质点在各个时刻的位移。在波的图象图(a)中,相邻两个波峰(或波谷)之间的距离等于波长,在振动图象图(b)中,相邻两个最大值(或最小值)之间的间隔等于周期兀波的图象图(a)可以沿波的传播方随时间向前或向后移动,振动图象图(b)不可以移动,但可以随时间的流逝连续延长。可见,研究图象时必须弄清它的物理意义。

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