机械振动及机械波知识点全知识讲解

1、机械波的产生和传播知识点一：波的形成和传播0（-）介质 能够传播振动的媒介物叫做介质。（如：绳、弹簧、水、空气、地 壳等）（二）机械波 机械振动在介质中的传播形成机械波。（三）形成机械 波的条件 （1）要有 ;（2）要有能传播振动的 °能产生机械波。有 机械波注意：有机械振动，而有机械振动（四）机械波的传播特征。（1）机械波传播的仅仅是 这种运动形式，介 质本身并不随波振动，因此波动的过程 沿波的传播方向上各质点的振动都受它前一个质点的 带动而做是将这种运动形式在介质中依次向、山近及远相继振动起来的过程，“带动”是 介质中相邻质点间依次外传播的过程。 对简谐波而言各质点振动的振幅和

2、周期都 ,各质点仅在各自的位置附近振动，并随波动过程的发生而沿波传 播方向发生迁移。2）波是传递能量的一种运动形式。（波动的过程也是由于相 邻质点间山近及远地依次做功的过程，所以波动过程也是能量山近及远的的一 种形式。传播过程。因此机械波也是传播（五）波的分类 波按照质点 方向和波的 方向的关系，可分为：凸起的质 点的振动方向与波的传播方向（1）横波： 的波，其波形为 相间的波。 最 高处叫 ,凹下的最底处叫 。质点分）纵波：（2质点的振动方向与波的 传播方向 的波，其波形为 相间的波。 布最密的地方叫作 ,质点分 布最疏的地方叫作 。知识点二：描述机械波的物理量知识0（一）波长（X ） 两个

3、 的、在振动过程中对 位置的位移总是相 等的质点间的距离叫波长。的波峰（或波谷）间的距离等于波长。在横波中， 两个的密部（或疏部）间的距离等于波长。在纵波中，两个内在介质中传播的距离等于一个波长。振动在一个f）（二）频率（决定，一列波，介质中各质点振动频率都相同，而且都等于波源的频率。波的频率由在传播过程中，只要波源的振动频率一定，则 无论在什么介质中传播，波的频率都不变。V）（三）波速（疗振动在介质中传 播的速度，指单位时间内振动向外传播的距离，即。的性质决定。一列波在 不同介质中传播其波速不同。波速的大小由对机械波来说，空气中的波速小于液体中的波速，小于固体中的波速。（四） 波速与波长和频

4、率的关系制约的，即一列波在不同介质中传播时，波长 注意：一列波的波长是受 和不同。知识点三：机械波的 图象0（-）机械波的图象波的传播也可用图象直观地表达出来。在平面直角坐标 系中，用横坐标表示介质中各质点的位置的位移，连接各位移矢量的末端，得出的 位置；用纵坐标表示某一时刻, 各质点偏离曲线即为波的图象，（二）物理意义 位置的情况。表示各质点在某一时刻离开.（三）简谐波（简谐振动在介质中传播形成的波）的图象是正弦（或余弦）曲 线。如图：（四）波的图象应用（山图象可获取的信息）、波长入。（1）振动质点的振幅A如：一列简谐横波某一时刻的波形图如图所示:cnioOcm从图上可知振幅为,波长为,曲可

5、求周期T二v若已知波速= 16cnvdvT ）这一时刻各质点的平衡位置、位移，回复力、加速度等。（2,回复力和加速度cm cm处，此 时偏离平衡位置的位移为如图中b点的平衡位置在向最大。均为（反之也可以）在波速方向已知时，可确定各质点在该时刻的振动方向（3同侧法、上下坡法、质点带动法后的波形图小于T/4）经过一段时间（At （4平移法5）波的图象与振动图象的区别与联系（振动图象波动图象图象形状正（余）弦曲线正（余）弦曲线个质点 研究 个质点对象图线表示 个作图线表示某时刻形成简谐振 动的质点在物理 波的 个质点的位时刻的位移大小和意义移的大小和方向方向质点振动经历的波传播方向上介质上坐横各质点

6、的 标 位置一个质点的位移各质点的位移纵坐标一个 一个相邻若知波速可求周期、个频两可知振动利用1疔率：位移T频率大最X 2八之值T 的间距离看下一，沿找前一断判确定质点下时刻振动振动方向垂直横坐点质标到哪某在时一动的向 方法波形图象随时间的延振动图象随时间的轴向传播方X延长而继续 延伸，长而沿着时间由于前面各质向平移，原来的部分变化因对图点的位置都要变化，此原来的图象也相应象的形成新的波会影响，形图象机械液的现象O知识点四：波的衍射（一）衍射现象波绕过障碍物到障碍物后面继续传播的 现象，叫做波的衍射。（二）发生明显衍射现象的条件。障碍物或孔的尺寸比波长,或者跟波长（三）惠更斯原理对波的衍射的解

7、释波传到小孔（或障碍物）时，小孔（或障碍物）仿佛一个新的波源，由它发 出与原来同频率的波（称为子波）在孔后传播，于是，就出现了偏离直线传播 的衍射现象。的现象，一切波都能发生衍射（四）衍射是波只不过有些现象不明显，我们不容易观察到。当孔的尺寸远小于波长时，尽管 衍射现象十分明显，但山于衍射波的能量很弱，衍射现象不容说明：易观察到。O知识点五：波的干涉（一）波的独立传播原理和叠加原理）波的独立传播原 理（1各自的运动状态继续传播而并不相互干扰，这是波的一个基本性质。 儿列波相遇时，能够两列波相遇时，该处介质的质点将同时参与两列波引起的振动，此时质点的2） 波的叠加原理：（，这就是波的叠加原理。

8、位移等于两列波分别引起的位移（二）波的干涉）波的干涉现象（1并且振动加强和振动减弱使某些区域的振 动减弱，频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，,这种现象叫做波 的干涉。 的区域相互）产生稳定的干涉现象的条件：两列波的频率相等。（2 （或波长）相同、相差 干涉条件的严格说法是：同一种类的两列波，恒定，在同一平面内振动。高中阶段我们不讨论相和相差，且限于讨论一维振动 的情况，所以只强调“频率相同”这一条件。）一切波都能发生干涉，干涉是波的3 （现象之一。（三）对振动加强点和减弱点的解释淋的干轸示竄闻1）振动加强点（S、a,以图中点波峰与波峰相遇时计时，波源SS在a点分别 引起的振幅为A、A

9、设波源S. run同时参与两个振动，合振动图a分别引起质 点a振动的图象如图屮、乙所示，当两列波重叠时，质点 象如图丙所示：从波源S、S发岀的两列波传到振动加强的点a是同相（即振动步调一致） 的，引起a点的振动方向是的，振幅是A=。振动加强是指该处质点的振幅增大，或者说相干的两列波在该处分别引起的位 移总是 ，故质点的总位移等于两个分位移，从而振动加强。（2）振动的减弱点以波源S、S分别将波峰、波谷传到b点时开始计时，波源S、S分别引起质 点b振动的图象如2211图屮、乙所示，当两列波重叠时，质点b同时参与两个振 动，合振动图象如图丙所示：点的振b是反相（即振动步调相反）的，引起b从波源S、S

10、发出的两列波传 到振动减弱的点21 O，振幅为A=动方向,振动减弱是指该处质点的振幅减小，或者说相干的两列波在该处分别引起的位移总是,从而振动减弱。故质点的总位移等于两个分位移之（四）振动加强区和减弱区到两波源的距离关系则倍（波长的整数倍）振动完全相同的两列波，某点到两波源间的距离之差为半波长的倍，则是振动减弱区。是振动加强区；某点到两波源间的距离之差为半波长的说明：（或在某一时刻峰、峰显然，任何两列波相遇时都可以叠加，若两波的频 率（或波长）不同，（1）谷、谷）相遇振动加强的点，在另一时刻，不会始终加 强，也就不会出现稳定的干涉图样，只是一般的波的叠加现象，而波的干涉是 指波叠加中的一个特例

11、。，通常把符合干涉条纹两列波要发生干涉必须具备一定 的条件（两列波的频率（波长）必须相同）的两列波的波源叫相干波源。相干波 源形成的图样叫干涉图样，是稳定的。稳定干涉中，振动加强区域或振动减弱 区域的空间位置是不变的，并且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开。） 振动加强区域的质点，其振幅最大，等于两列波的振幅之和：振动减弱区域的质 点,其振幅（2 ,等于两列波的振幅之差，其值保持不变。最小（可能为零）都 比减弱区内各点的振动位移大。振动加强点的振幅加强区域内各点的振动位移,振动加强的质点也要通过平衡位置，此时它的位移为,但并不是说它的位移总是最最的变化过程。零，也是一个山0到A知识点六：多

12、普勒效应O（一）波源的频率与观察者接收到的频率）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，1 （是山观 的完全波的 个数。而观察者听到的声音的音调，因此波源的频率等于单位时间内波源 到的完全波的个数决定的。察者接收到的频率，即单位时间内 波源的频率。）波源和观察者相对介质都不动时，观察者接收到的频率 （2 观察者接收到的频率却发生了变）声波与观察者有相对运动时，若波源的频率没 有发生变化，（3化。波源相对介质不动，而观察者向着波源运动：在单位时 间内观察者向着波源移动一段距离，与;观察者不动的情况比较，观察者单位时间内接收到的完全波的个数 ,即接收到的频率,即接收到的频同理，如果观察者远离波源，观察者单位时间内接收到的完全波的个数。 率波源远；观察者相对介质不动，而波源运动：波源接近观察者时，观察者接收到的频率O离观察者时，接收到的频率（二）多普勒效应的山于观察者与波源之间存在相对运动，使观察者感受到的波的频率与波的实际频率现象，叫做多普勒效应。；如果二者远离，观察者如果二者相互接近，观察者接收到的完全波的个数增多，频率O接收到的完全波的个数减少，频率说明：到的频率发生了变化。发生变化，1 （）发生多普勒效应时波