机械振动及机械波知识点

1、知识点一：波的形成和传播（一）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。注意：有机械波 方玩械振动，而有机械振动 能产或机械波。（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。沿波的传播方向上各质点的东瓦而受它前一个质点的带动而做振动，因此波动的过程是介质中相邻质点间依次“带动”、由近及远相继振动起来的过程，是落这讪运动形式在介质中依次向 外传播的过程。对简谐波而言各质点振动的振幅和周期都 _，各质点仅在各自的一位置附近振动，并随波动过

2、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由近及远地依次做功的过程，所以波动过程也是能量由近及远的传播过程。因此机械波也是传播的一种形式。（五）波的分类波按照质点方向和波的方向的关系，可分为：（1）横波：而E向振动方向与汨而后番方向 的波，其波形为 相间的波。凸起的最高处叫，凹下的最底处叫。（2）级双：而R的振动方向与波的存播方向的波，其波形为相间的波。质点分布最密的地方叫作.一.一，质点分布最疏的地方叫祢 _。知识点二：描述机械波的物理量知识（一）波长（入）两个的、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。在横波中，两个 的波峰

3、（或波谷）间的距离等于波长。在纵波中，两个 的密部（或疏部）问的距离等于波长。振动在一个 内在介质中传播的距离等于一个波长。（二）频率（f）波的频率由 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。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。（三）波速（v）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vt波速的大小由 的性质决定。一列波在不同介质中传播其波速不同。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）波速与波长和频率的关系v注意：一列波的波长是受_和_制约的，即一列波在不同介质中传播时，波长不同。知

4、识点三：机械波的图象（一）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；用纵坐标表示某一时刻，各质点偏离 位置的位移，连接各位移矢量的末端，得出的曲线即为波的图象，（二）物理意义表示各质点在某一时刻离开 位置的情况。（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:j £ x/m（四）波的图象应用（由图象可获取的信息）（1）振动质点的振幅A波长入。如：一列简谐横波某一时刻的波形图如图所示:从图上可知振幅为cm,波长为cmi若已知波速v=16cm/s,由v 可求周期T=0（2）这一时刻各质点的平衡位置、位移

5、，回复力、加速度等。如图中b点的平衡位置在cm处，此时偏离平衡位置的位移为cm,回复力和加速度均为向最大。"""（3）在波速方向已知时，可确定各质点在该时刻的振动方向（反之也可以）同侧法、上下坡法、质点带动法（4）经过一段时间（At小于T/4）后的波形图平移法（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0正r /¥/ £（余）弦曲线正（余）弦曲线研究 对象个质点个质点物理 意义图线表示个作 简谐振动的血点在 时刻的位移大小和 方向图线表示某时刻形成波的个质点的位移的大小和方向横坐 标质点振动经历的波传播方向上介质上 各质点的位

6、置纵坐 标一个质点的位移7质点的位移相邻 两个 位移 最大 值之 问的 距离一个利用f 1可知振动T频率个若知波速可求周期、频率：v f T判断 质点 在某 一时 刻振 动方 向的 方法看下一,沿 振动方向垂直横坐 标找前一确定质点下时刻振动 到哪时间 变化 对图 象的 影响振动图象随时间的 延长而继续延伸， 原来的部分波形图象随时间的延 长而沿着x轴向传播方 向平移，由于前面各质 点的位置都要变化，因 此原来的图象也相应 会,形成新的波 形图象机械波的现象知识点四：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，

7、或者跟波长。（三）惠更斯原理对波的衍射的解释波传到小孔（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。（四）衍射是波J勺现象，一切波都能发生衍射只不过有些现象不明显，我们不容易观察到。说明：当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射现象十分明显，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容 易观察到。知识点五：波的干涉（一）波的独立传播原理和叠加原理（1）波的独立传播原理几列波相遇时，能够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。（2）波的叠加原理：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，

8、此时质点的位移等于两列波分别引起的位移的_，这就是波的叠加原理。（二）波的干涉（1）波的干涉现象频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，使某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互_这种现象叫做波的干涉。（2）产生稳定的干涉现象的条件：两列波的频率相等。干涉条件的严格说法是：同一种类的两列波， （或波长）相同、相差恒定，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。（3） 一切波都能发生干涉，干涉是波的现象之一。（三）对振动加强点和减弱点的解释（1）振动加强点设波源S、&在a点分别引起的振幅为 A、X,以图中a点

9、波峰与波峰相遇时计时，波源 Si、9 分别引起质点a振动的图象如图甲、乙所示，当两列波重叠时，质点 a同时参与两个振动，合振动图 象如图内所示：从波源S、&发出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、S2分别将波峰、波谷传到b点时开始计时，波源Si、S2分别引起质点b振动的图象如 图甲、乙所示，当两列波重叠时，质点 b同时参与两个振动，合振动图象如图内所示：从波源S、&

10、;发出的两列波传到振动减弱的点 b是反相（即振动步调相反）的，引起 b点的振 动方向,振幅为A=。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 , 故质点的总位移等于两个分位移之 ,从而振动减弱。（四）振动加强区和减弱区到两波源的距离关系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（波长的整数倍），则 是振动加强区；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。 说明：（1）任何两列波相遇时都可以叠加，显然，若两波的频率（或波长）不同，在某一时刻峰、峰（或 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

11、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。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） ，通常把符合干涉条纹 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。（2）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 最小（可能为零），等于两列波的振幅之差，其值保持不变。加强区域内各点的振动位移 都比减弱区内各点的振动位移大。振动加强点的振幅最，但并不是说它的位移总是最 ,振动加强的质点也要通过平衡位置，此时

12、它的位移为 零，也是一个由0到A的变化过程。知识点六：多普勒效应（一）波源的频率与观察者接收到的频率（1）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， 因此波源的频率等于单位时间内波源 的完全波的个数。而观察者听到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间内到的完全波的个数决定的。（2）波源和观察者相对介质都示动口，观察者接收到的频率 波源的频率。（3）声波与观察者有相对运动时，若波源的频率没有发生变化，观察者接收到的频率却发生了变波源相对介质不动，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;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 ,即接收 到的频率 0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 ;波源远 离观察者时，接收到的频率。(二)多普勒效应由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 的 现象，叫做多普勒效应。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；如果二者远离，观察者接收到的完全波的个数减少，频率。说明：(1)发生多普勒效应时波源的频率 发生变化，而是观察者 到