机械振动及机械波知识点全

. 机械波的产生和传播机械波的产生和传播 知识点一波的形成和传播知识点一波的形成和传播 （一）介质（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（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（三）形成机械波的条件 （1）要有； （2）要有能传播振动的。 注意注意有机械波有机械振动，而有机械振动能产生机械波。 （四）机械波的传播特征（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振动都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，是将这种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（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 质点的振动方向与波的传播方向的波，其波形为相间的波。凸起的 最高处叫，凹下的最底处叫。 （2）纵波 质点的振动方向与波的传播方向的波，其波形为相间的波。质点分 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知识点二描述机械波的物理量知识 （一）波长（λ）（一）波长（λ） 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（或波谷）间的距离等于波长。 在纵波中，两个的密部（或疏部）间的距离等于波长。 振动在一个内在介质中传播的距离等于一个波长。 （二）频率（（二）频率（f 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（（三）波速（v 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 v  x。 t 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（四）波速与波长和频率的关系 v  注意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。 知识点三机械波的图象知识点三机械波的图象 （一）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（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。（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（由图象可获取的信息）（四）波的图象应用（由图象可获取的信息） （（1 1）振动质点的振幅）振动质点的振幅 A A、波长λ。、波长λ。 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cm。 若已知波速 v＝16cm/s，由v T 可求周期 T。 （（2 2）这一时刻各质点的平衡位置、位移，回复力、加速度等。）这一时刻各质点的平衡位置、位移，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 3）在波速方向已知时，可确定各质点在该时刻的振动方向）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）（反之也可以） 同侧法、上下坡法、质点带动法同侧法、上下坡法、质点带动法 （（4 4）经过一段时间）经过一段时间 ΔΔt t 小于小于 T/4T/4后的波形图后的波形图 平移法平移法 （（5 5）波的图象与振动图象的区别与联系）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 研 究 对象 物 理 意义 横 坐 标 纵 坐 . 正（余）弦曲线 个质点 正（余）弦曲线 个质点 图线表示个作 图线表示某时刻形成 简谐振动的质点在 波的个质点的位 时刻的位移大小和 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 各质点的 位置 一个质点的位移各质点的位移 . 标 相 邻 两 个 位 移 最 大 值 之 间 的 距离 判 断 质 点 在 某 一 时 刻 振 动 方 向 的 方法 时 间 变 化 对 图 象 的 影响 一个 利用 f  1 T 可知振动 一个 若知波速可求周期、频 率 v  λ  λf T 频率 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 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 机械波的现象机械波的现象 知识点四波的衍射知识点四波的衍射 （一）衍射现象（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（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释（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（四）衍射是波的现象，一切波都能发生衍射的现象，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。 . . 知识点五波的干涉知识点五波的干涉 （一）波的独立传播原理和叠加原理（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，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（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（三）对振动加强点和减弱点的解释 （1）振动加强点 设波源 S1、S2在 a 点