机械振动及机械波知识点(全)

1、。机械波的产生和传播知识点1:波的形成和传播(1)媒体能够传播振动的介质叫做介质。(例如绳索、弹簧、水、空气、外壳等。)(2)机械波机械振动在介质中的传播形成机械波。(3)形成机械波的条件(1)拥有；(2)必须有一个能传播振动的。注：有机械波和机械振动，机械振动会产生机械波。(4)机械波的传播特性(1)机械波只以这种运动形式传播，而介质本身不跟随波。每个粒子沿波传播方向的振动都是由前一个粒子驱动的，因此波过程是介质中相邻粒子依次被驱动并从近到远振动的过程，也是这种运动形式在介质中依次向外传播的过程。对于简单的谐波，每个质点振动的振幅和周期都是相同的，每个质点只在它自己的位置附近振动，并且随着波

2、过程的发生而沿着波的传播方向迁移。(2)波是一种传递能量的运动形式。波动过程也是相邻粒子从近到远依次做功的过程，所以波动过程也是能量从近到远传播的过程。因此，机械波也是一种传播形式。(5)波浪分类根据粒子方向与波方向的关系，波可以分为：(1)横波：粒子振动和波传播方向的波，其波形为交变波。凸起的最高部分叫做，凹陷的最低部分叫做。(2)纵波：粒子振动和波传播方向的波，其波形为交变波。粒子分布最密集的地方叫做，粒子分布最少的地方叫做。知识点2:描述机械波的物理量知识(1)波长()两个粒子之间的距离称为波长，这两个粒子的位移在振动时总是相等的。在横波中，两个波峰(或波谷)之间的距离等于波长。在纵波中

3、，两个密集部分(或稀疏部分)之间的距离等于波长。振动在内部介质中传播的距离等于一个波长。(2)频率(f)波的频率由下式决定。在一系列波中，介质中每个粒子的振动频率是相同的，并且等于波源的频率。在传播过程中，只要波源的振动频率不变，无论在什么介质中传播，波的频率都不会改变。(3)波速(v)振动在介质中的传播速度是指单位时间内振动向外传播的距离，即波速的大小取决于。一系列的波以不同的速度在不同的介质中传播。对于机械波，空气中的波速小于液体中的波速，小于固体中的波速。(4)波速与波长和频率的关系注：一系列波的波长受和的限制，即当一系列波在不同介质中传播时，波长是不同的。知识点3:机械波的形象(一)机

4、械波的图像波的传播也可以通过图像直观地表达出来。在平面直角坐标系中，介质中每个粒子的位置用横坐标表示；纵坐标用于表示每个粒子在某一时刻偏离其位置的位移，通过连接每个位移矢量的末端获得的曲线是波图像。(二)物理意义表示每个粒子在某个时间离开的位置。(3)简谐波(简谐振动在介质中传播形成的波)的图像是正弦(或余弦)曲线。如图所示：(4)波的图像应用(可从图像获得的信息)(1)振动粒子的振幅a和波长。例如，某一时刻一系列简谐剪切波的波形图如下图所示：从图中可以看出，振幅为厘米，波长为厘米。如果波速v=16厘米/秒是已知的，周期T=1。(2)此时每个粒子的平衡位置、位移、恢复力和加速度。如图所示，点B

5、的平衡位置在厘米处，偏离平衡位置的位移为(4)一段时间后的波形( t小于T/4)翻译方法(5)波动图像和振动图像的区别和联系振动图像波浪图像图像形状正(剩余)弦曲线正(剩余)弦曲线研究对象粒子粒子物理意义该图显示了此刻简谐振动中粒子的位移大小和方向该图显示了在特定时间形成波的每个粒子的位移的大小和方向横坐标经历的粒子振动波传播方向上的每个粒子位置纵坐标粒子的位移每个粒子的位移两个相邻位移最大值之间的距离一个使用已知振动频率一个如果你知道波速，你可以计算周期和频率：一种判断某一时刻粒子振动方向的方法看下一个，沿着振动方向的垂直横坐标找到前一个确定粒子始终振动的位置时间变化对图像的影响振动图像随着

6、时间继续延伸，原始部分随着时间的延长，波形图像沿X轴传播方向平移。因为前面每个粒子的位置必须改变，所以原始图像将相应地形成新的波形图像机械波现象知识点4:波的衍射(a)衍射现象波绕过障碍物后继续传播的现象称为波衍射。(2)明显衍射现象的条件障碍物或孔洞的尺寸大于波长，或小于波长。(3)惠更斯对波衍射的解释当一个波传播到一个小洞(或障碍物)时，这个小洞(或障碍物)就像一个新的波源，它发出一个与原波源频率相同的波(称为小波)，并在洞后传播，从而出现偏离直线的衍射现象。(4)衍射是一种波现象，所有的波都可以被衍射。只是有些现象不明显，我们不能轻易观察到。注：当孔的尺寸远小于波长时，虽然衍射现象很明显

7、，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。知识点5:波的干扰(一)波的独立传播和叠加原理(1)独立波传播原理当几列波相遇时，它们可以继续以各自的运动状态传播，而不会相互干扰，这是波的一个基本特性。(2)波叠加原理：当两个系列波相遇时，介质中的粒子将同时参与两个系列波引起的振动，粒子的位移分别等于两个系列波引起的位移，这就是波叠加原理。(二)波浪的干扰(1)波干涉现象同频率的两列波叠加，使某些区域的振动加强和减弱，振动加强和振动减弱区域相互作用。这种现象被称为波干涉。(2)产生稳定干涉现象的条件：两波频率相等。干涉条件的严格陈述是，两种相同类型的波具有相同的(或波长)并且是异相的不变，在同

8、一平面振动。在高中，我们不讨论相位和相位差，只讨论一维振动，所以我们只强调“同频”的条件。(3)所有的波都会干涉，干涉是波动现象之一。(3)振动强弱点的解释(1)振动强化点让波源S1和S2在点A引起的振幅分别为A1和A2。当峰值在图中的点A处相遇时，由波源S1和S2引起的粒子A的振动图像在图A和图B中示出。当两行波重叠时，粒子A同时参与两个振动，并且组合振动图像在图C中示出：(1)从波源S1和S2传输到振动被加强的点a的两列波是同相的(即，振动是以相同的速度)，这使得点a的振动方向相同并且振幅为a=。(2)振动增强是指粒子的振幅增加，或者两个相干波引起的位移总是相同的，因此粒子的总位移等于两个

9、部分位移，从而振动增强。(2)(1)从波源S1和S2传输到振动减弱的点b的两列波是反相的(即振动阶跃相反)，这导致点b的振动方向，振幅为a=。(2)振动衰减是指粒子的振幅减小，或者两个相干波引起的位移总是相同的，因此粒子的总位移等于两个部分位移之和，从而削弱振动。(4)振动加强区和振动减弱区与两个波源的距离关系两列振动完全相同的波，某一点与两个波源之差为半个波长(波长的整数倍)，即振动增强区；当某一点与两个波源之间的距离为半个波长时，这就是振动衰减区域。描述：(1)任意两列波相遇时可以叠加。显然，如果两种波的频率(或波长)不同，峰值(或谷值)在某一时刻遇到的振动增强的点在另一时刻不会总是增强，

10、也不会有稳定的干涉图样，这只是一般的波叠加现象，波干涉是波叠加的一种特殊情况。两列波必须有一定的干涉条件(两列波的频率(波长)必须相同)，符合干涉条纹的两列波的波源通常称为相干波源。相干波源形成的图样称为干涉图样，它是稳定的。在稳定干涉中，振动增强区域或振动减弱区域的空间位置是恒定的，并且振动增强区域和振动减弱区域彼此分离。(2)振动增强区的粒子振幅最大，等于两个波振幅之和；振动衰减区域中粒子的振幅最小(可能为零)，等于两个波振幅之差，其值保持不变。强化区各点的振动位移大于弱化区。振动强化点的振幅最大，但这并不意味着它的位移总是最大的，振动强化粒子必须通过平衡位置。此时，它的位移为零，这也是一

11、个从0到A的变化过程知识点6:多普勒效应(a)波源的频率和观察者接收到的频率(1)声源完成全振动并发出波长的波。频率表示单位时间内完整振动的数量，因此波源的频率等于单位时间内完整波的数量。观察者听到的声音的音调是由观察者接收到的频率决定的，即每单位时间内完整波的数量。(2)当波源和观察者都相对于介质静止时，观察者接收到的波源的频率。(3)当声波与观察者之间存在相对运动时，如果波源的频率不变，观察者接收到的频率也随之变化。(1)波源不相对于介质移动，而观察者向波源移动：在单位时间内，观察者向波源移动一定距离。与观测者不运动的情况相比，观测者在单位时间内接收的完整波数即为接收频率；类似地，如果观测者远离波源，观测者每单位时间接收的完整波数就是接收频率。观察者不相对于介质移动，但波源移动：当波源接近观察者时，观察者接收到的频率；波源远离观测者时的接收频率。(二)多普勒效应由于观察者与波源之间的相对运动，观察者感知到的波的频率与波的实际频率的现象称为多普勒效应。如果