機械振動與機械波知識點(全)

1、機械波的產(chǎn)生和傳播知識點一：波的形成和傳播（一）介質(zhì)能夠傳播振動的媒介物叫做介質(zhì)。（如：繩、彈簧、水、空氣、地殼等）（二）機械波機械振動在介質(zhì)中的傳播形成機械波。（三）形成機械波的條件（1）要有；（2）要有能傳播振動的。注意：有機械波 后機械振動，而有機械振動 能產(chǎn)入機械波。（四）機械波的傳播特征（1）機械波傳播的僅僅是這種運動形式，介質(zhì)本身并不隨波。沿波的傳播方向上各質(zhì)點的扇面而受它前一個質(zhì)點的帶動而做振動，因此波動的過程是介質(zhì)中相鄰質(zhì)點間依次“帶動”、由近及遠(yuǎn)相繼振動起來的過程，是因這祎運動形式在介質(zhì)中依次向 外傳播的過程。對簡諧波而言各質(zhì)點振動的振幅和周期都，各質(zhì)點僅在各自的位置附近振動

2、，并隨波動過程的發(fā)生而沿波傳播方向發(fā)生遷移。（2）波是傳遞能量的一種運動形式。波動的過程也是由于相鄰質(zhì)點間由近及遠(yuǎn)地依次做功的過程，所以波動過程也是能量由近及遠(yuǎn)的傳播過程。因此機械波也是傳播的一種形式。（五）波的分類波按照質(zhì)點.一_方向和波的_方向的關(guān)系，可分為：（1）橫波：質(zhì)1的振動方向與波的所播方向的波，其波形為相間的波。凸起的最高處叫，凹下的最底處叫。（2）級雙：而R的振動方向與波的存播方向 一的波，其波形為相間的波。質(zhì)點分布最密的地方叫作，質(zhì)點分布最疏的地方叫作。知識點二：描述機械波的物理量知識（一）波長（入）兩個一一的、在振動過程中對_位置的位移總是相等的質(zhì)點間的距離叫波長。在橫位吊

3、，兩個 的波峰（6旋谷）間的距離等于波長。在縱波中，兩個 的密部（或疏部）問的距離等于波長。振動在一個 在介質(zhì)中傳播的距離等于一個波長。（二）頻率（f波的頻率由 決定，一列波，介質(zhì)中各質(zhì)點振動頻率都相同，而且都等于波源的頻率。在傳播過程中，只要波源的振動頻率一定，則無論在什么介質(zhì)中傳播，波的頻率都不變。 （三）波速（v）振動在介質(zhì)中傳播的速度，指單位時間振動向外傳播的距離，即 v二。 t波速的大小由 的性質(zhì)決定。一列波在不同介質(zhì)中傳播其波速不同。對機械波來說，空氣中的波速小于液體中的波速，小于固體中的波速。（四）波速與波長和頻率的關(guān)系v注意：一列波的波長是受_和_制約的，即一列波在不同介質(zhì)中傳

4、播時，波長不同。知識點三：機械波的圖象（一）機械波的圖象波的傳播也可用圖象直觀地表達出來。在平面直角坐標(biāo)系中，用橫坐標(biāo)表示介質(zhì)中各質(zhì)點的位置；用縱坐標(biāo)表示某一時刻，各質(zhì)點偏離 位置的位移，連接各位移矢量的末端，得出的曲線即為波的圖象，（二）物理意義表示各質(zhì)點在某一時刻離開 位置的情況。（三）簡諧波（簡諧振動在介質(zhì)中傳播形成的波）的圖象是正弦（或余弦）曲線。如圖：（四）波的圖象應(yīng)用（由圖象可獲取的信息）（1）振動質(zhì)點的振幅A、波長入。如：一列簡諧橫波某一時刻的波形圖如圖所示：從圖上可知振幅為cm,波長為cm。若已知波速v=16cm/s,由v =可求周期T=oT（2）這一時刻各質(zhì)點的平衡位置、位移

5、，回復(fù)力、加速度等。如圖中b點的平衡位置在cm處，此時偏離平衡位置的位移為cm,回復(fù)力和加速度均為向最大。（3） 一在波速方向已知時，可確定各質(zhì)點在該時刻的振動方向（反之也可以）同側(cè)法、上下坡法、質(zhì)點帶動法（4）經(jīng)過一段時間（At小于T/4）后的波形圖平移法（5）波的圖象與振動圖象的區(qū)別與聯(lián)系振動圖象波動圖象圖象 形狀正（余）弦曲線正（余）弦曲線研究 對象個質(zhì)點個質(zhì)點物理 意義圖線表示個作簡諧振動的質(zhì) 點在.一一時刻 的位移大小和方 向圖線表示某時刻形成波的個質(zhì)點的位移的大小和方向橫坐 標(biāo)質(zhì)點振動經(jīng)歷的波傳播方向上介質(zhì)上 各質(zhì)點的位置縱坐 標(biāo)一個質(zhì)點的位移彳質(zhì)點向位移鄰個移大之的離 相兩位最值

6、間距一個利用f工可知振T動頻率個若知波速可求周期、頻率：v "不T判斷 質(zhì)點 在某 一時 刻振 動方 向的 方法看下一,沿振動方向垂直橫 坐標(biāo)找前一確定質(zhì)點卜時刻振動 到哪時間 變化 對圖 象的 影響振動圖象隨時間 的延長而繼續(xù)延 伸，原來的部分_波形圖象隨時間的延 長而沿著x軸向傳播方 向平移，由于前面各質(zhì) 點的位置都要變化，因 此原來的圖象也相應(yīng) 會,形成新的波形圖象機械波的現(xiàn)象知識點四：波的衍射（一）衍射現(xiàn)象波繞過障礙物到障礙物后面繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，叫做波的衍射。（二）發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件障礙物或孔的尺寸比波長，或者跟波長。（三）惠更斯原理對波的衍射的解釋波傳到小孔（或障礙物）

7、時，小孔（或障礙物）仿佛一個新的波源，由它發(fā)出與原來同頻率的波 （稱為子波）在孔后傳播，于是，就出現(xiàn)了偏離直線傳播的衍射現(xiàn)象。（四）衍射是波.J勺現(xiàn)象，一切波都能發(fā)生衍射只不過有些現(xiàn)象不明顯，我們不容易觀察到。說明：當(dāng)孔的尺寸遠(yuǎn)小于波長時，盡管衍射現(xiàn)象十分明顯，但由于衍射波的能量很弱，衍射現(xiàn)象不容 易觀察到。知識點五：波的干涉（一）波的獨立傳播原理和疊加原理（1）波的獨立傳播原理幾列波相遇時，能夠各自的運動狀態(tài)繼續(xù)傳播而并不相互干擾，這是波的一個基本性質(zhì)。（2）波的疊加原理：兩列波相遇時，該處介質(zhì)的質(zhì)點將同時參與兩列波引起的振動，此時質(zhì)點的位移等于兩列波分別引起的位移的_，這就是波的疊加原理。

8、（二）波的干涉（1）波的干涉現(xiàn)象頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強，使某些區(qū)域的振動減弱，并且振動加強和振動減弱的區(qū)域相互_ 這種現(xiàn)象叫做波的干涉。（2）產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件：兩列波的頻率相等。干涉條件的嚴(yán)格說法是：同一種類的兩列波， （或波長）相同、相差恒定，在同一平面振動。高中階段我們不討論相和相差，且限于討論一維振動的情況，所以只強調(diào)“頻 率相同”這一條件。(3) 一切波都能發(fā)生干涉，干涉是波的現(xiàn)象之一(三)對振動加強點和減弱點的解釋波的干涉示意圖(1)振動加強點設(shè)波源Si、S2在a點分別引起的振幅為Ai、A2,以圖中a點波峰與波峰相遇時計時，波源 Si、S2 分別引起質(zhì)點a

9、振動的圖象如圖甲、乙所示，當(dāng)兩列波重疊時，質(zhì)點 a同時參與兩個振動，合振動圖 象如圖內(nèi)所示：從波源Si、S2發(fā)出的兩列波傳到振動加強的點 a是同相(即振動步調(diào)一致)的，引起 a點的振 動方向是 的，振幅是A =。振動加強是指該處質(zhì)點的振幅增大，或者說相干的兩列波在該處分別引起的位移總是 , 故質(zhì)點的總位移等于兩個分位移 ,從而振動加強。(2)振動的減弱點以波源Si、S2分別將波峰、波谷傳到b點時開始計時，波源Si、S2分別引起質(zhì)點b振動的圖象如 圖甲、乙所示，當(dāng)兩列波重疊時，質(zhì)點 b同時參與兩個振動，合振動圖象如圖內(nèi)所示：從波源S1、S2發(fā)出的兩列波傳到振動減弱的點 b是反相（即振動步調(diào)相反）

10、的，引起 b點的振 動方向,振幅為A =。振動減弱是指該處質(zhì)點的振幅減小，或者說相干的兩列波在該處分別引起的位移總是 , 故質(zhì)點的總位移等于兩個分位移之 ,從而振動減弱。（四）振動加強區(qū)和減弱區(qū)到兩波源的距離關(guān)系振動完全相同的兩列波，某點到兩波源間的距離之差為半波長的 倍（波長的整數(shù)倍），則 是振動加強區(qū)；某點到兩波源間的距離之差為半波長的 倍，則是振動減弱區(qū)。 說明：（1）任何兩列波相遇時都可以疊加，顯然，若兩波的頻率（或波長）不同，在某一時刻峰、峰（或 谷、谷）相遇振動加強的點，在另一時刻，不會始終加強，也就不會出現(xiàn)穩(wěn)定的干涉圖樣，只是一般 的波的疊加現(xiàn)象，而波的干涉是指波疊加中的一個特例

11、。兩列波要發(fā)生干涉必須具備一定的條件（兩列波的頻率（波長）必須相同），通常把符合干涉條紋的兩列波的波源叫相干波源。相干波源形成的圖樣叫干涉圖樣，是穩(wěn)定的。穩(wěn)定干涉中，振動加強區(qū) 域或振動減弱區(qū)域的空間位置是不變的，并且振動加強的區(qū)域和振動減弱的區(qū)域相互隔開。（2）振動加強區(qū)域的質(zhì)點，其振幅最大，等于兩列波的振幅之和；振動減弱區(qū)域的質(zhì)點，其振幅 最?。赡転榱悖扔趦闪胁ǖ恼穹?，其值保持不變。加強區(qū)域各點的振動位移 都比減弱區(qū)各點的振動位移大。振動加強點的振幅最 , 但并不是說它的位移總是最 ,振動加強的質(zhì)點也要通過平衡位置，此時它的位移為零，也是一 個由0到A的變化過程。知識點六：多普勒

12、效應(yīng)（一）波源的頻率與觀察者接收到的頻率（1）聲源完成一次全振動，向外發(fā)出一個波長的波，頻率表示單位時間完成的全振動的次數(shù)， 因 此波源的頻率等于單位時間波源 的完全波的個數(shù)。而觀察者聽到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接收到的頻率，即單位時間 到的完全波的個數(shù)決定的。（2）波源和觀察者相對介反而不知時，觀察者接收到的頻率 波源的頻率。（3）聲波與觀察者有相對運動時，若波源的頻率沒有發(fā)生變化，觀察者接收到的頻率卻發(fā)生了變 化。波源相對介質(zhì)不動，而觀察者向著波源運動：在單位時間觀察者向著波源移動一段距離，與觀 察者不動的情況比較，觀察者單位時間接收到的完全波的個數(shù) ,即接收到的頻率 ;同 理，如果觀察者遠(yuǎn)離波源，觀察者單位時間接收到的完全波的個數(shù) ,即接收到的頻率 。觀察者相對介質(zhì)不動，而波源運動： 波源接近觀察者時，觀察者接收到的頻率 ;波源遠(yuǎn) 離觀察者時，接收到的頻率。（二）多普勒效應(yīng)由于觀察者與波源之間存在相對運動,使觀察者感受到的波的頻率與波的實際頻率 的 現(xiàn)象，叫做多普勒效應(yīng)。如果二者相互接近，觀察者接收到的完全波的個數(shù)增多，頻率 一；如果二者遠(yuǎn)離，觀察者接收到的完全波的個數(shù)減少，頻率 。（1）發(fā)生多普勒效應(yīng)時波源的頻率 發(fā)生變化，而是觀察者 到