大学物理机械波知识点总结

大学物理机械波知识点总结

【篇一：大学物理机械波知识点总结】

高考物理机械波知识点整理归纳

机械振动在介质中的传播称为机械波(mechanical wave)。机械波和电磁波既有相似之处又有不同之处，机械波由机械振动产生，电磁

波由电磁振荡产生;机械波的传播需要特定的介质，在不同介质中的

传播速度也不同，在真空中根本不能传播，而电磁波(例如光波)可以

在真空中传播;机械波可以是横波和纵波，但电磁波只能是横波;机械

波和电磁波的许多物理性质，如：折射、反射等是一致的，描述它

们的物理量也是相同的。常见的机械波有：水波、声波、地震波。

机械振动产生机械波，机械波的传递一定要有介质,有机械振动但不

一定有机械波产生。

形成条件

波源

波源也称振源，指能够维持振动的传播，不间断的输入能量，并能

发出波的物体或物体所在的初始位置。波源即是机械波形成的必要

条件，也是电磁波形成的必要条件。

波源可以认为是第一个开始振动的质点，波源开始振动后，介质中

的其他质点就以波源的频率做受迫振动，波源的频率等于波的频率。介质

广义的介质可以是包含一种物质的另一种物质。在机械波中，介质

特指机械波借以传播的物质。仅有波源而没有介质时，机械波不会

产生，例如，真空中的闹钟无法发出声音。机械波在介质中的传播

速率是由介质本身的固有性质决定的。在不同介质中，波速是不同的。

下表给出了0℃时，声波在不同介质的传播速度，数据取自《普通高

中课程标准实验教科书-物理(选修3-4)》(2005年)[1]。单位v/m s^-

1

传播方式和特点

质点的运动

机械波在传播过程中，每一个质点都只做上下(左右)的简谐振动，即，质点本身并不随着机械波的传播而前进，也就是说，机械波的一质

点运动是沿一水平直线进行的。例如：人的声带不会随着声波的传

播而离开口腔。简谐振动做等幅震动,理想状态下可看作做能量守恒

的运动.阻尼振动为能量逐渐损失的运动.

为了说明机械波在传播时质点运动的特点，现已绳波(右下图)为例进

行介绍，其他形式的机械波同理[1]。

绳波是一种简单的横波，在日常生活中，我们拿起一根绳子的一端

进行一次抖动，就可以看见一个波形在绳子上传播，如果连续不断

地进行周期性上下抖动，就形成了绳波[1]。

把绳分成许多小部分，每一小部分都看成一个质点，相邻两个质点间，有弹力的相互作用。第一个质点在外力作用下振动后，就会带

动第二个质点振动，只是质点二的振动比前者落后。这样，前一个

质点的振动带动后一个质点的振动，依次带动下去，振动也就发生

区域向远处的传播，从而形成了绳波。如果在绳子上任取一点系上

红布条，我们还可以发现，红布条只是在上下振动，并没有随波前

进[1]。

由此，我们可以发现，介质中的每个质点，在波传播时，都只做简

谐振动(可以是上下，也可以是左右)，机械波可以看成是一种运动形

式的传播，质点本身不会沿着波的传播方向移动。

对质点运动方向的判定有很多方法，比如对比前一个质点的运动;还可以用上坡下，下坡上进行判定，即沿着波的传播方向，向上远离平衡位置的质点向下运动，向下远离平衡位置的质点向上运动。

机械波传播的本质

在机械波传播的过程中，介质里本来相对静止的质点，随着机械波的传播而发生振动，这表明这些质点获得了能量，这个能量是从波源通过前面的质点依次传来的。所以，机械波传播的实质是能量的传播，这种能量可以很小，也可以很大，海洋的潮汐能甚至可以用来发电，这是维持机械波(水波)传播的能量转化成了电能。

机械波

机械振动在介质中的传播称为机械波。机械波和电磁波既有相似之处又有不同之处，机械波由机械振动产生，电磁波由电磁振荡产生;机械波的传播需要特定的介质，在不同介质中的传播速度也不同，在真空中根本不能传播，而电磁波，例如光波，可以在真空中传播;机械波可以是横波和纵波，但电磁波只能是横波;机械波和电磁波的许多物理性质，如：折射、反射等是一致的，描述它们的物理量也是相同的。常见的机械波有：水波、声波、地震波。

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【篇二：大学物理机械波知识点总结】

2015-2-213 13.1 机械波的形成和图像几个概念 13.2 平面简谐波的波函数 13.3 波的能量 13.4 惠更斯原理波的衍射、反射和折射 13.5 波的干涉 13.6声波超声波次声波 *13.7 多普勒效应内容提要2015-2-2 振动: 于平衡位臵，无随波逐流. 波动: 机械波：机械振动在弹性介质中的传播过程. 电磁波：交变电磁场在空间的传播过程. 物质波：微观粒子的运动, 其本身具有的波粒二象性. 波动的种类: 振动的传播过程. 2015-2-2 波动的共同特征：具有一定的传播速度，且都伴有能量的传播。能产生反射、折射、干涉和衍射等现象. 水

波水波声波声波 2015-2-213.1.1 波的基本概念条件波源：作机械

振动的物体. 1.机械波:机械振动以一定速度在弹性介质中由近及远

地传播出去，就形成机械波. 弹性介质：承担传播振动的物质. 机械

振动只能在弹性介质中传播. 说明横波和纵波横波：纵波：质元的

振动方向和波的传播方向垂直. 质元的振动方向和波的传播方向平行. 2015-2-2 振动曲线各个质点的相位依次落后,波动是相位的传播；

波动曲线和振动曲线不同.2015-2-2 波的几何描述在波传播过程中，

任一时刻媒质中振动相位相同的点构成的曲面. 沿波的传播方向作的

有方向的线. 波面: 波前:波传播过程中, 某一时刻最前面的波面. 在各

向同性均匀媒质中，波线波面. 注意 2015-2-2 13.1.2 波速波长周期（频率）同一波线上相邻两个相位差为的质点之间的距离；即波源

作一次完全振动，波前进的距离. 波前进一个波长距离所需的时间.

周期表征了波的时间周期性. 单位时间内，波前进距离中完整波的数目. 频率和周期的关系为: 振动状态在媒质中的传播速度.波速和波长、周期和频率的关系为: 波速（u波长反映了波的空间周期性. 2015-2-

2 波的周期和频率和媒质的性质无关;一般情况下, 和波源振动的周期

和频率相同. 波速实质上是相位传播的速度,故称为相速度; 大小主要

决定于媒质的性质,和波的频率无关. 说明固体棒的密度例如： 2015-

2-2 气体摩尔常数2015-2-2 波面为平面的简谐波. 平面简谐波: 简谐波: 介质传播的是谐振动，且波所到之处，介质中各质点作同频率的谐运动. 13.2.1 平面简谐波的描述波函数一、波函数:设波源的振动

表达式为(x＝0)： cos简谐振动平面简谐波的波函数 2015-2-2 从时

间看, cosp点的振动表达式： cos——平面简谐波的波函数

cos2015-2-2 波函数的其它形式 cos如果波沿x 轴的负方向传播，

则p点的相位要比 o点的相位超前. cos则波函数为: 2015-2-2 讨论

波函数的物理意义表示各质元的位移分布函数.对应函数曲线——波

形图. cos2015-2-2 从某一时刻的波形图，经一段时间后的波形图：

将波形沿波速方向平移. 2015-2-2如图，在下列情况下试求波函数(设波速为u)：已知a点的振动方程为：为原点：波函数为: 2015-

2-2一平面简谐波沿x轴正方向传播，已知其波函数为: cos04

cos04 2010 标准形式:波函数为: 比较可得: 5004 max28 5004 已知

t=0时的波形曲线为，波沿x方向传播，经t=1/2s后波形变为曲线。已知波的周期t>1s，试根据图中绘出的条件求出波动表达式，并求

a点的振动表达式。(已知a=0.01m) 解：由图可知: y(cm)x(cm)

cos(01 cos[01 波动表达式：a点振动表达式： cos[01 cos01

2015-2-2*13.2.2 波动方程不仅适用于机械波，也广泛地适用于电磁波、热传导、化学中的扩散等过程；若物理量是在三维空间中以波

的形式传播，波动方程为右式. 说明2015-2-2 13.3.1 波动能量的传

播波动过程质元由静止开始振动质元也发生形变波动过程是能量

的传播过程以平面简谐纵波在直棒中的传播为例：介质元dv的总

能量：平衡位置处:max 波的能量密度单位体积介质中的波动能量. -

3结论机械波的能量和振幅的平方、频率的平方以及介质的密度成

正比. 一个周期内的平均值. 2015-2-2 13.3.2 能流和能流密度单位时

间内垂直通过介质中某一面积的波的能量．能流(p)：平均能流：

us 能流密度(波的强度)：单位时间内流过垂直于波传播方向的单位

面积的波的平均能量．一个周期内的平均值.单位: -22015-2-2

13.3.3 波能量的吸收吸收媒质,实验表明： 2015-2-213.4 惠更斯原

理波的衍射、反射和折射 13.4.1 惠更斯原理介质中波动传播到的各点，都可以看成是发射子波的波源，而在其后的任一时刻，这些子

波的包络面就是新的波前．子波波源波前子波 2015-2-2 媒质中波

动各点皆可当作球面子波的媒质中波动各点皆可当作球面子波的新

波源；；媒质中波动各点皆可当作球面子波的媒质中波动各点皆可

当作球面子波的新波源；；任意时刻各子波源所发出子波的任意时

刻各子波源所发出子波的包迹即为即为新波阵面新波阵面。。

任意时刻各子波源所发出子波的任意时刻各子波源所发出子波的包

迹即为即为新波阵面新波阵面。。

2015-2-2 13.4.2 波的衍射波的衍射现象：波在传播的过程中遇到障

碍物或小孔后，能够绕过障碍物的边缘继续传播的现象. 2015-2-2

6.4.3 波的反射和折射 sinsin 由图可得到，折射率:2015-2-2 13.5.1

波的叠加原理波传播的独立性原理几列波在空间某点相遇后，每一

列波都能独立地保持自己原有的特性(频率，波长，振幅，振动方向)

传播，就像在各自的路程中，并没有遇到其他波一样. 波的叠加原理

在波相遇区域内，任一质点的振动，为各波单独存在时所引起的振

动的合振动. 2015-2-2 13.5.2 波的干涉条件和公式干涉现象：两列

波在空间相遇(叠加) 时，介质中有些点的振动始终加强，有些点的

振动始终减弱或完全消失的现象. 相干条件:频率相同、振动方向相同、相位差恒定. 相干波源:满足相干条件的波. 产生相干波的波源. 2015-2-2 根据叠加原理可知，p点处振动方程为: 空间点振动的情况

分析:2015-2-2 讨论 minmin maxmax 干涉相长干涉相消从能量上看，当两相干波发生干涉时，在两波交叠的区域，合成波在空间各

处的强度并不等于两个分波强度之和，而是发生重新分布。这种新

的强度分布是时间上稳定的、空间上强弱相间具有周期性的一种分布。

后者便叫超声波。

蝴蝶每秒振翅蜜蜂每秒振翅300 400次。2015-2-2 人们能够听见的

声波不仅受到频率范围的限制，人们能够听见的声波不仅受到频率

范围的限制，而且要求处于一定的声强范围之内，声强太小，不能

而且要求处于一定的声强范围之内，声强太小，不能引起听觉；声

强太大，只能使耳朵产生痛觉，也不能引起听觉；声强太大，只能

使耳朵产生痛觉，也不能引起听觉。能够引起人们听觉的声强的变

化范围是很引起听觉。能够引起人们听觉的声强的变化范围是很大的，约为大的，约为，数量级相差很大达，数量级相差很大达因此，为了比较介质中各点声波的强弱，不是使用声因此，为了比较

介质中各点声波的强弱，不是使用声强，而是使用两声强之比的以强，而是使用两声强之比的以10 10为底的对数值，叫做为底的对

数值，叫做声强级，声强级，1210 22、声强：即声波的能流密度。可表示为、声强：即声波的能流密度。可表示为 2015-2-2 式中ii00

为基准声强，取为为基准声强，取为10 10 --12 12 wm wm --22

lg10 33、声强级：指相对声强的对数。可表示为、声强级：指相对

声强的对数。可表示为 2015-2-2 dbhz 频率语音范围疼痛界限音

乐范围听觉界限可闻阈痛觉阈痛觉阈：恰好能引起痛觉的最低声强。

：恰好能引起痛觉的最低声强。

听觉阈听觉阈：恰好能引起听觉的最低声强。

：恰好能引起听觉的最低声强。

声强的上下限声强的上下限值随频率而异。

值随频率而异。

2015-2-2 噪声有两种意义：噪声有两种意义： 11、物理上指不规则的、间歇的或随机的声振动。

、物理上指不规则的、间歇的或随机的声振动。

22、指任何难听的、不和谐的声或干扰。

、指任何难听的、不和谐的声或干扰。

噪声是由不同频率、不同振幅的声音无规则地组噪声是由不同频率、不同振幅的声音无规则地组合在一起而出现的。广义上说，任何不

需要的声音都合在一起而出现的。广义上说，任何不需要的声音都

属噪声；狭义上说，噪声是指大于属噪声；狭义上说，噪声是指大

于 90 90 db db 以上，对以上，对人的工作、健康有影响的声音。

人的工作、健康有影响的声音。

强烈的噪声（强烈的噪声（160 160 db db以上）不仅可损坏建筑物，而以上）不仅可损坏建筑物，而且还会使发声体本身因疲劳而

受到破坏。

且还会使发声体本身因疲劳而受到破坏。

噪声污染问题引起人们广泛关注。大于噪声污染问题引起人们广泛

关注。大于 90db 90db 声响，将导致噪声污染。声响，将导致噪声

污染。

2015-2-2 11、、超声波的特点超声波的特点—— 22、次声波的特点、次声波的特点——传播距离远。能量损失少。传播距离远。能量损失少。

二、超声波、次声波特点定向性好；定向性好；具有比声波大的多的能量；具有比声波大的多的能量；具有强穿透能力。

具有强穿透能力。

2015-2-2 三、超声波和次声波的使用 1)超声波在水中传播的距离要比光波和无线电波远得多．水声超声波在水中传播的距离要比光波和无线电波远得多．水声测位仪就是根据超声波的这种特性制成的装臵，这种装臵既测位仪就是根据超声波的这种特性制成的装臵，这种装臵既能发出短促的超声波脉冲．又能接收被潜艇、鱼群或海底反能发出短促的超声波脉冲．又能接收被潜艇、鱼群或海底反射回来的超声波，根据反射波滞后的时间和波速，就可以确射回来的超声波，根据反射波滞后的时间和波速，就可以确定潜艇、鱼群的位臵或海水深度．定潜艇、鱼群的位臵或海水深度． 11、、超声波的使用超声波的使用 2015-2-2 超声波探伤，由于超声波的穿透能力很强，可以制成超声波探伤，由于超声波的穿透能力很强，可以制成超声波探伤仪，用来探查金属内部的缺陷．超声波探伤仪，用来探查金属内部的缺陷． 44））利用超声波作用于人体时利用超声波作用于人体时．．机体细胞受到振荡和刺激机体细胞受到振荡和刺激，，可起按摩作用可起按摩作用，，治疗神经痛等疾患治疗神经痛等疾患．． 33）利用超声波可进行）利用超声波可进行““bb超超””，就是利用超声波的发射，来探，就是利用超声波的发射，来探查人体内部的各种器官、组织等有无异常，还可以确定肿查人体内部的各种器官、组织等有无异常，还可以确定肿瘤的有无、位臵和大小等等．瘤的有无、位臵和大小等等． 55））用超声波消毒灭菌也是有效的用超声波消毒灭菌也是有效的．．例如用超声波来给牛奶例如用超声波来给牛奶消毒消毒，，效果良好效果良好，，而且能避免煮沸法对营养成分的破坏而且能避免煮沸法对营养成分

的破坏．． 2015-2-2 66）利用超声波可以把普通水）利用超声波可以把普通水““打碎打碎””成直径仅为几微米的小成直径仅为几微米

的小水珠，变成雾气喷散到房间的空气中，增大房间中空气的水珠，变成雾气喷散到房间的空气中，增大房间中空气的湿度，这就是湿度，这就是““超声加湿器超声加湿器””的基本原理的基本原

理． 2015-2-2 77）超声波还可以把药物击碎成微粒和空气混合形成）超声波还可以把药物击碎成微粒和空气混合形成““药雾病人吸入后，可以治疗肺部和气管类疾病病人吸入后，可以治疗肺部和气管类疾病．（下图为超．（下图为超声波雾化器）声波雾化器） 2015-2-

2 11）次声波产生和地球、海洋及大气的大规模运动有关。

）次声波产生和地球、海洋及大气的大规模运动有关。

如火山爆发、地震、大气湍流等都有次声波产生。人们就可如火山

爆发、地震、大气湍流等都有次声波产生。人们就可以利用这些前

兆现象来预测和预报这些灾害性自然事件的发以利用这些前兆现象

来预测和预报这些灾害性自然事件的发生。例如台风和海浪摩擦产

生的次声波，由于它的传播速度生。例如台风和海浪摩擦产生的次

声波，由于它的传播速度远快于台风移动速度，因此，人们利用一

种叫远快于台风移动速度，因此，人们利用一种叫““水母耳水母耳””的的仪器，监测风暴发出的次声波，即可在风暴到来之前发出

警仪器，监测风暴发出的次声波，即可在风暴到来之前发出警

报．还可以通过研究自燃现象产生次声波的机制和特性，深报．还

可以通过研究自燃现象产生次声波的机制和特性，深入认识自燃规律。

入认识自燃规律。

22）军事使用：军事侦察：次声波在介质中传播时，能）军事使用：军事侦察：次声波在介质中传播时，能量衰减缓慢，并且运动快，

而且隐蔽性号，不易被对方发现，量衰减缓慢，并且运动快，而且

隐蔽性号，不易被对方发现，因而可以用来侦察军事情报；次声波

有杀伤性：利用和人体因而可以用来侦察军事情报；次声波有杀伤

性：利用和人体器官固有频率相近的次声波和人体器官产生共振，导致人体器器官固有频率相近的次声波和人体器官产生共振，导致人体器官的变形和移位，甚至破裂，达到杀伤对方的目的官的变形和移位，甚至破裂，达到杀伤对方的目的。

大学物理机械波习题及答案解析

一、选择题： 1．3147：一平面简谐波沿Ox 正方向传播，波动表达式为 (SI)，该波在t = 0.5 s 时刻的波形图是 ［ B ］ 2．3407：横波以波速u 沿x 轴负方向传播。t 时刻波形曲线如图。则该时刻 (A) A 点振动速度大于零 (B) B 点静止不动 (C) C 点向下运动 (D) D 点振动速度小于零 ［ ］ 3．3411：若一平面简谐波的表达式为 ，式中A 、B 、C 为正值常量，则： (A) 波速为C (B) 周期为1/B (C) 波长为 2π /C (D) 角频率为2π /B ［ ］ 4．3413：下列函数f (x 。 t )可表示弹性介质中的一维波动，式中A 、a 和b 是正的常量。其中哪个函数表示沿x 轴负向传播的行波？ (A) (B) (C) (D) ［ ］ 5．3479：在简谐波传播过程中，沿传播方向相距为（λ 为波长）的两点的振 动速度必定 ] 2)42(2cos[10.0π +-π=x t y ) cos(Cx Bt A y -=)cos(),(bt ax A t x f +=)cos(),(bt ax A t x f -=bt ax A t x f cos cos ),(?=bt ax A t x f sin sin ),(?=λ 21 x u A y B C D O x (m) O 2 0.1 0 y (m) ( A ) x (m) O 2 0.1 0 y (m) ( B ) x (m) O 2 - 0.1 0 y (m) ( C ) x (m) O 2 y (m) ( D ) - 0.1 0

(A) 大小相同，而方向相反 (B) 大小和方向均相同 (C) 大小不同，方向相同 (D) 大小不同，而方向相反 ［ ］ 6．3483：一简谐横波沿Ox 轴传播。若Ox 轴上P 1和P 2两点相距λ /8（其中λ 为该波的波长），则在波的传播过程中，这两点振动速度的 (A) 方向总是相同 (B) 方向总是相反 (C) 方向有时相同，有时相反 (D) 大小总是不相等 ［ ］ 7．3841：把一根十分长的绳子拉成水平，用手握其一端。维持拉力恒定，使绳端在垂直于绳子的方向上作简谐振动，则 (A) 振动频率越高，波长越长 (B) 振动频率越低，波长越长 (C) 振动频率越高，波速越大 (D) 振动频率越低，波速越大 ［ ］ 8．3847：图为沿x 轴负方向传播的平面简谐波在t = 0时刻的波形。若波的表达式以余弦函数表示，则O 点处质点振动的初相为： (A) 0 (B) (C) (D) ［ ］ 9．5193：一横波沿x 轴负方向传播，若t 时刻波形曲线如图所示，则在t + T /4时刻x 轴上的1、2、3三点的振动位移分别是： (A) A ，0，-A (B) -A ，0，A (C) 0，A ，0 (D) 0，-A ，0. ［ ］ 10．5513：频率为 100 Hz ，传播速度为300 m/s 的平面简谐波，波线上距离小 于波长的两点振动的相位差为，则此两点相距 (A) 2.86 m (B) 2.19 m (C) 0.5 m (D) 0.25 m ［ ］ 11．3068：已知一平面简谐波的表达式为 （a 、b 为正值常量），则 (A) 波的频率为a (B) 波的传播速度为 b/a (C) 波长为 π / b (D) 波的周期为2π / a ［ ］ 12．3071：一平面简谐波以速度u 沿x 轴正方向传播，在t = t ＇时波形曲线如图所示。则坐标原点O 的振动方程为 (A) (B) π21ππ 23π 31)cos(bx at A y -=]2)(cos[π+'-=t t b u a y ] 2)(2cos[π -'-π=t t b u a y x u a b y O 5193图 x y O u 3847图

机械振动和机械波知识点总结与典型例题

高三物理第一轮复习《机械振动和机械波》 一、机械振动： （一）夯实基础： 1、简谐运动、振幅、周期和频率： （1）简谐运动：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动。 特征是：F=-kx,a=-kx/m （2）简谐运动的规律： ①在平衡位置：速度最大、动能最大、动量最大；位移最小、回复力最小、加速度最小。 ②在离开平衡位置最远时：速度最小、动能最小、动量最小；位移最大、回复力最大、加速度最大。 ③振动中的位移x 都是以平衡位置为起点的，方向从平衡位置指向末位置，大小为这两位置间的直线距离。加速度与回复力、位移的变化一致,在两个“端点”最大，在平衡位置为零，方向总是指向平衡位置。 ④当质点向远离平衡位置的方向运动时，质点的速度减小、动量减小、动能减小，但位移增大、回复力增大、加速度增大、势能增大，质点做加速度增大减速运动；当质点向平衡位置靠近时，质点的速度增大、动量增大、动能增大，但位移减小、回复力减小、加速度减小、势能减小，质点做加速度减小的加速运动。 ④弹簧振子周期：T= 2 (与振子质量有关,与振幅无关) （3）振幅A ：振动物体离开平衡位置的最大距离称为振幅。它是描述振动强弱的物理量, 是标量。 （4）周期T 和频率f ：振动物体完成一次全振动所需的时间称为周期T,它是标量，单位是秒；单位时间内完成的全振动的次数称为频率，单位是赫兹（Hz ）。周期和频率都是描述振动快慢的物理量，它们的关系是：T=1/f. 2、单摆： （1）单摆的概念：在细线的一端拴一个小球，另一端固定在悬点上，线的伸缩和质量可忽略，线长远大于球的直径，这样的装置叫单摆。 （2）单摆的特点： ○ 1单摆是实际摆的理想化，是一个理想模型; ○ 2单摆的等时性，在振幅很小的情况下，单摆的振动周期与振幅、摆球的质量等无关; ○3单摆的回复力由重力沿圆弧方向的分力提供，当最大摆角α<100 时，单摆的振动是简谐运动，其振动周期T= g L π 2。 （3）单摆的应用：○1计时器；○2测定重力加速度g=2 24T L π. 3、受迫振动和共振： （1）受迫振动：物体在周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动，其振动频率和固有频率无关，等于驱动力的频率；受迫振动是等幅振动，振动物体因克服摩擦或其它阻力做功而消耗振动能量刚好由周期性的驱动力做功给予补充，维持其做等幅振动。 （2）共振：○1共振现象：在受迫振动中，驱动力的频率和物体的固有频率相等时，振幅最大，这种现象称为共振。 ○ 2产生共振的条件：驱动力频率等于物体固有频率。○3共振的应用：转速计、共振筛。 4、简谐运动图象： （1）特点：用演示实验证明简谐运动的图象是一条正弦（或余弦）曲线。 （2）简谐运动图象的应用： ①可求出任一时刻振动质点的位移。 ②可求振幅A ：位移的正负最大值。 ③可求周期T ：两相邻的位移和速度完全相同的状态的时间间隔。 ④可确定任一时刻加速度的方向。 ⑤可求任一时刻速度的方向。 ⑥可判断某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况。 πm K

高三物理必修三下册《机械波》知识点讲解

高三物理必修三下册《机械波》知识点讲解高三物理必修三下册《机械波》知识点讲解 机械振动在介质中的传播称为机械波（mechanicalwave）。机械波与电磁波既有相似之处又有不同之处，机械波由机械振动产生，电磁波由电磁振荡产生；机械波的传播需要特定的介质，在不同介质中的传播速度也不同，在真空中根本不能传播，而电磁波（例如光波）可以在真空中传播；机械波可以是横波和纵波，但电磁波只能是横波；机械波与电磁波的许多物理性质，如：折射、反射等是一致的，描述它们的物理量也是相同的。常见的机械波有：水波、声波、地震波。 机械振动产生机械波，机械波的传递一定要有介质，有机械振动但不一定有机械波产生。 形成条件 波源 波源也称振源，指能够维持振动的传播，不间断的输入能量，并能发出波的物体或物体所在的初始位置。波源即是机械波形成的必要条件，也是电磁波形成的必要条件。 波源可以认为是第一个开始振动的质点，波源开始振动后，介质中的其他质点就以波源的频率做受迫振动，波源的频率等于波的频率。 介质 广义的介质可以是包含一种物质的另一种物质。在机械波中，介质特指机械波借以传播的物质。仅有波源而没有介质时，机械波不会产生，例如，真空中的闹钟无法发出声音。机械波在介质中的传播速率是由介质本身的固有性质决定的。在不同介质中，波速是不同的。

传播方式与特点 机械波在传播过程中，每一个质点都只做上下（左右）的简谐振动，即，质点本身并不随着机械波的传播而前进，也就是说，机械波的一质点运动是沿一水平直线进行的。例如：人的声带不会随着声波的传播而离开口腔。简谐振动做等幅震动，理想状态下可看作做能量守恒的运动.阻尼振动为能量逐渐损失的运动. 为了说明机械波在传播时质点运动的特点，现已绳波（右下图）为例进行介绍，其他形式的机械波同理[1]。 绳波是一种简单的横波，在日常生活中，我们拿起一根绳子的一端进行一次抖动，就可以看见一个波形在绳子上传播，如果连续不断地进行周期性上下抖动，就形成了绳波[1]。 把绳分成许多小部分，每一小部分都看成一个质点，相邻两个质点间，有弹力的相互作用。第一个质点在外力作用下振动后，就会带动第二个质点振动，只是质点二的振动比前者落后。这样，前一个质点的振动带动后一个质点的振动，依次带动下去，振动也就发生区域向远处的传播，从而形成了绳波。如果在绳子上任取一点系上红布条，我们还可以发现，红布条只是在上下振动，并没有随波前进[1]。 由此，我们可以发现，介质中的每个质点，在波传播时，都只做简谐振动（可以是上下，也可以是左右），机械波可以看成是一种运动形式的传播，质点本身不会沿着波的传播方向移动。 对质点运动方向的判定有很多方法，比如对比前一个质点的运动；还可以用上坡下，下坡上进行判定，即沿着波的传播方向，向上远离平衡位置的质点向下运动，向下远离平衡位置的质点向上运动。 机械波传播的本质

机械波知识点

第一节机械振动 物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧所做的往复运动，就叫做机械振动，简称为振动． 第二节简谐运动 一、简指运动 1．简谐运动的定义及回复力表达式 （1）物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的力作用下的振动，叫做简谐运动． （2）回复力是按力的作用效果命名的力，在振动中，总是指向平衡位置、其作用是使物体返回平衡位置的力，叫回复力． （3）作简谐运动的物体所受的回复力F大小与物体偏离平衡位置的位移X成正比，方向相反，即F=－kx．K是回复力常数． 1．简谐运动的位移、速度、加速度 (1)位移：从平衡位置指向振子所在位置的有向线段，是矢量．方向为从平衡位置指向振子所在位置．大小为平衡位置到该位置的距离．位移的表示方法是：以平衡位置为坐标原点，以振动所在的直线为坐标轴，规定正方向，则某一时刻振子(偏离平衡位置)的位移用该时刻振子所在的位置坐标来表示． 振子在两“端点”位移最大,在平衡位置时位移为零。振子通过平衡位置，位移改变方向． (2)速度：在所建立的坐标轴上，速度的正负号表示振子运动方向与坐标轴的正方向相同或相反．速度和位移是彼此独立的物理量．如振动物体通过同一个位置，其位移矢量的方向是一定的，而其速度方向却有两种可能：指向或背离平衡位置．振子在两“端点”速度为零，在平衡位置时速度最大，振子在两“端点”速度改变方向． (3)加速度：做简谐运动物体的加速度．加速度的大小跟位移成正比且方向相反．振子在两“端点”加速度最大，通过平衡位置时加速度为零，此时加速度改变方向．

1．固有周期和固有频率 “固有”的含义是“振动系统本身所具有，由振动系统本身的性质所决定”，跟外部因素无关．对一弹簧振子，当它自由振动时，周期只取决于振子的质量和弹簧的劲度系数，而与振动的振幅无关．而振幅的大小，除跟弹簧振子有关之外，还跟使它起振时外力对振子做功的多少有关．因此，振幅就不是“固有”的． 2．简谐运动的对称性 做简谐运动的物体，运动过程中各物理量关于平衡位置对称，以水平弹簧振子为例，物体通过关于平衡位置对称的两点，加速度大小相等、速率相等、动能、势能相等．对称性还表现在过程量的相等上，如从某点到达最大位置和从最大位置再回到这一点所需要的时间相等．质点从某点向平衡位置运动时到达平衡位置的时间，和它从平衡位置再运动到这一点的对称点所用的时间相等． 3．求振动物体路程的方法 求振动物体在一段时间内通过路程的依据是: (1)振动物体在一个周期内的路程一定为四个振幅． (2)振动物体在半个周期内的路程一定为两个振幅． (3)振动物体在T／4内的路程可能等于一个振幅，可能大于一个振幅，还可能小于一个振幅．只有当T／4的初时刻，振动物体在平衡位置或最大位移处，T／4内的路程才等于一个振幅． 计算路程的方法是：先判断所求的时间内有几个周期，再依据上述规律求路程． 3．振动中各物理量的变化 回复力和加速度均跟位移成正比，势能也随位移的增大而增大；速率、动能、动量的大小随位移的增大而减小，随位移的减小而增大．回复力和加速度的方向总跟位移方向相反．而速度、动量的方向可能跟位移方向相同，也可能相反．二、简谐运动图象 1`、振动图象及其物理意义

机械振动和机械波知识点总结教学教材

机械振动和机械波 一、知识结构 二、重点知识回顾 1机械振动 （一）机械振动 物体（质点）在某一中心位置两侧所做的往复运动就叫做机械振动，物体能够围绕着平衡位置做往复运动，必然受到使它能够回到平衡位置的力即回复力。回复力是以效果命名的力，它可以是一个力或一个力的分力，也可以是几个力的合力。 产生振动的必要条件是：a、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。b、阻力足够小。 （二）简谐振动 1. 定义：物体在跟位移成正比，并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐振动。简谐振动是最简单，最基本的振动。研究简谐振动物体的位置，常常建立以中心位置（平衡位置）为原点的坐标系，把物体的位移定义为物体偏离开坐标原点的位移。因此简谐振动也可说是物体在跟位移大小成正比，方向跟位移相反的回复力作用下的振动，即F=－k x，其中“－”号表示力方向跟位移方向相反。 2. 简谐振动的条件：物体必须受到大小跟离开平衡位置的位移成正比，方向跟位移方向相反的回复力作用。 3. 简谐振动是一种机械运动，有关机械运动的概念和规律都适用，简谐振动的特点在于它是一种周期性运动，它的位移、回复力、速度、加速度以及动能和势能（重力势能和弹性势能）都随时间做周期性变化。 （三）描述振动的物理量，简谐振动是一种周期性运动，描述系统的整体的振动情况常引入下面几个物理量。

1. 振幅：振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，常用字母“A”表示，它是标量，为正值，振幅是表示振动强弱的物理量，振幅的大小表示了振动系统总机械能的大小，简谐振动在振动过程中，动能和势能相互转化而总机械能守恒。 2. 周期和频率，周期是振子完成一次全振动的时间，频率是一秒钟内振子完成全振动的次数。振动的周期T跟频率f之间是倒数关系，即T=1/f。振动的周期和频率都是描述振动快慢的物理量，简谐振动的周期和频率是由振动物体本身性质决定的，与振幅无关，所以又叫固有周期和固有频率。 （四）单摆：摆角小于5°的单摆是典型的简谐振动。 细线的一端固定在悬点，另一端拴一个小球，忽略线的伸缩和质量，球的直径远小于悬线长度的装置叫单摆。单摆做简谐振动的条件是：最大摆角小于5°，单摆的回复力F是重力在 圆弧切线方向的分力。单摆的周期公式是T=。由公式可知单摆做简谐振动的固有周期与振幅，摆球质量无关，只与L和g有关，其中L是摆长，是悬点到摆球球心的距离。g是单摆所在处的重力加速度，在有加速度的系统中（如悬挂在升降机中的单摆）其g应为等效加速度。 （五）振动图象。 简谐振动的图象是振子振动的位移随时间变化的函数图象。所建坐标系中横轴表示时间，纵轴表示位移。图象是正弦或余弦函数图象，它直观地反映出简谐振动的位移随时间作周期性变化的规律。要把质点的振动过程和振动图象联系起来，从图象可以得到振子在不同时刻或不同位置时位移、速度、加速度，回复力等的变化情况。 （六）机械振动的应用——受迫振动和共振现象的分析 （1）物体在周期性的外力（策动力）作用下的振动叫做受迫振动，受迫振动的频率在振动稳定后总是等于外界策动力的频率，与物体的固有频率无关。 （2）在受迫振动中，策动力的频率与物体的固有频率相等时，振幅最大，这种现象叫共振，声音的共振现象叫做共鸣。 2机械波中的应用问题 1. 理解机械波的形成及其概念。 （1）机械波产生的必要条件是：<1>有振动的波源；<2>有传播振动的媒质。 （2）机械波的特点：后一质点重复前一质点的运动，各质点的周期、频率及起振方向都与波源相同。 （3）机械波运动的特点：机械波是一种运动形式的传播，振动的能量被传递，但参与振动的质点仍在原平衡位置附近振动并没有随波迁移。 （4）描述机械波的物理量关系：v T f ==? λ λ 注：各质点的振动与波源相同，波的频率和周期就是振源的频率和周期，与传播波的介质无关，波速取决于质点被带动的“难易”，由媒质的性质决定。 2. 会用图像法分析机械振动和机械波。 振动图像，例：波的图像，例： 振动图像与波的图像的区别横坐标表示质点的振动时间横坐标表示介质中各质点的平衡位置 表征单个质点振动的位移随时间变 化的规律 表征大量质点在同一时刻相对于平衡位 置的位移 相邻的两个振动状态始终相同的质 点间的距离表示振动质点的振动周 期。例：T s =4 相邻的两个振动始终同向的质点间的距 离表示波长。例：λ=8m

物理机械波知识点总结

物理机械波知识点总结 导读：高中物理选修3-4机械波重要知识点 描述机械波的物理量——波长、波速和频率(周期)的关系 ⑴波长λ：两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长。振动在一个周期内在介质中传播的距离等于波长。 ⑵频率f：波的频率由波源决定，在任何介质中频率保持不变。 ⑶波速v：单位时间内振动向外传播的距离。波速的大小由介质决定。 波的干涉和衍射 衍射：波绕过障碍物或小孔继续传播的现象。产生显著衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多。 干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，使某些区域振动减弱，并且振动加强和振动减弱区域相互间隔的现象。产生稳定干涉现象的条件是：两列波的频率相同，相差恒定。 稳定的干涉现象中，振动加强区和减弱区的空间位置是不变的，加强区的振幅等于两列波振幅之和，减弱区振幅等于两列波振幅之差。 判断加强与减弱区域的方法一般有两种：一是画峰谷波形图，峰峰或谷谷相遇增强，峰谷相遇减弱。二是相干波源振动相同时，某点到二波源程波差是波长整数倍时振动增强，是半波长奇数倍时振动减弱。干涉和衍射是波所特有的现象。

高中物理选修3-4重要知识点 相对论的时空观 经典物理学的时空观(牛顿物理学的绝对时空观)：时间和空间是脱离物质而存在的，是绝对的，空间与时间之间没有任何联系。 相对论的时空观(爱因斯坦相对论的相对时空观)：空间和时间都与物质的运动状态有关。 相对论的时空观更具有普遍性，但是经典物理学作为相对论的特例，在宏观低速运动时仍将发挥作用。 时间和空间的相对性(时长尺短) 1.同时的相对性：指两个事件，在一个惯性系中观察是同时的，但在另外一个惯性系中观察却不再是同时的。 2.长度的相对性：指相对于观察者运动的物体，在其运动方向的长度，总是小于物体静止时的长度。而在垂直于运动方向上，其长度保持不变。 高中物理机械振动和机械波知识点 1.简谐运动 (1)定义:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫做简谐运动. (2)简谐运动的特征:回复力F=-kx，加速度a=-kx/m，方向与位移方向相反，总指向平衡位置. 简谐运动是一种变加速运动，在平衡位置时，速度最大，加速度

大学物理机械波知识点总结

大学物理机械波知识点总结 【篇一：大学物理机械波知识点总结】 高考物理机械波知识点整理归纳 机械振动在介质中的传播称为机械波(mechanical wave)。机械波和电磁波既有相似之处又有不同之处，机械波由机械振动产生，电磁 波由电磁振荡产生;机械波的传播需要特定的介质，在不同介质中的 传播速度也不同，在真空中根本不能传播，而电磁波(例如光波)可以 在真空中传播;机械波可以是横波和纵波，但电磁波只能是横波;机械 波和电磁波的许多物理性质，如：折射、反射等是一致的，描述它 们的物理量也是相同的。常见的机械波有：水波、声波、地震波。 机械振动产生机械波，机械波的传递一定要有介质,有机械振动但不 一定有机械波产生。 形成条件 波源 波源也称振源，指能够维持振动的传播，不间断的输入能量，并能 发出波的物体或物体所在的初始位置。波源即是机械波形成的必要 条件，也是电磁波形成的必要条件。 波源可以认为是第一个开始振动的质点，波源开始振动后，介质中 的其他质点就以波源的频率做受迫振动，波源的频率等于波的频率。介质 广义的介质可以是包含一种物质的另一种物质。在机械波中，介质 特指机械波借以传播的物质。仅有波源而没有介质时，机械波不会 产生，例如，真空中的闹钟无法发出声音。机械波在介质中的传播 速率是由介质本身的固有性质决定的。在不同介质中，波速是不同的。

下表给出了0℃时，声波在不同介质的传播速度，数据取自《普通高 中课程标准实验教科书-物理(选修3-4)》(2005年)[1]。单位v/m s^- 1 传播方式和特点 质点的运动 机械波在传播过程中，每一个质点都只做上下(左右)的简谐振动，即，质点本身并不随着机械波的传播而前进，也就是说，机械波的一质 点运动是沿一水平直线进行的。例如：人的声带不会随着声波的传 播而离开口腔。简谐振动做等幅震动,理想状态下可看作做能量守恒 的运动.阻尼振动为能量逐渐损失的运动. 为了说明机械波在传播时质点运动的特点，现已绳波(右下图)为例进 行介绍，其他形式的机械波同理[1]。 绳波是一种简单的横波，在日常生活中，我们拿起一根绳子的一端 进行一次抖动，就可以看见一个波形在绳子上传播，如果连续不断 地进行周期性上下抖动，就形成了绳波[1]。 把绳分成许多小部分，每一小部分都看成一个质点，相邻两个质点间，有弹力的相互作用。第一个质点在外力作用下振动后，就会带 动第二个质点振动，只是质点二的振动比前者落后。这样，前一个 质点的振动带动后一个质点的振动，依次带动下去，振动也就发生 区域向远处的传播，从而形成了绳波。如果在绳子上任取一点系上 红布条，我们还可以发现，红布条只是在上下振动，并没有随波前 进[1]。 由此，我们可以发现，介质中的每个质点，在波传播时，都只做简 谐振动(可以是上下，也可以是左右)，机械波可以看成是一种运动形 式的传播，质点本身不会沿着波的传播方向移动。

机械波知识点

第一节机械振动 物体(或物体得一部分)在某一中心位置两侧所做得往复运动,就叫做机械振动,简称为振动. 第二节简谐运动 一、简指运动 1。简谐运动得定义及回复力表达式 (1)物体在跟位移大小成正比,并且总就是指向平衡位置得力作用下得振动,叫做简谐运动. (２)回复力就是按力得作用效果命名得力,在振动中,总就是指向平衡位置、其作用就是使物体返回平衡位置得力,叫回复力. (3)作简谐运动得物体所受得回复力Ｆ大小与物体偏离平衡位置得位移Ｘ成正比,方向相反,即Ｆ＝-ｋｘ.Ｋ就是回复力常数. 1.简谐运动得位移、速度、加速度 (１)位移:从平衡位置指向振子所在位置得有向线段,就是矢量.方向为从平衡位置指向振子所在位置。大小为平衡位置到该位置得距离。位移得表示方法就是:以平衡位置为坐标原点,以振动所在得直线为坐标轴,规定正方向,则某一时刻振子(偏离平衡位置)得位移用该时刻振子所在得位置坐标来表示、 振子在两“端点"位移最大,在平衡位置时位移为零。振子通过平衡位置,位移改变方向。 (2)速度:在所建立得坐标轴上,速度得正负号表示振子运动方向与坐标轴得正方向相同或相反、速度与位移就是彼此独立得物理量.如振动物体通过同一个位置,其位移矢量得方向就是一定得,而其速度方向却有两种可能:指向或背离平衡位置。 振子在两“端点”速度为零,在平衡位置时速度最大,振子在两“端点”速度改变方向.

(3)加速度:做简谐运动物体得加速度、加速度得大小跟位移成正比且方向相反。振子在两“端点”加速度最大,通过平衡位置时加速度为零,此时加速度改变方向. 1。固有周期与固有频率 “固有”得含义就是“振动系统本身所具有,由振动系统本身得性质所决定”,跟外部因素无关.对一弹簧振子,当它自由振动时,周期只取决于振子得质量与弹簧得劲度系数,而与振动得振幅无关.而振幅得大小,除跟弹簧振子有关之外,还跟使它起振时外力对振子做功得多少有关。因此,振幅就不就是“固有”得. ２.简谐运动得对称性 做简谐运动得物体,运动过程中各物理量关于平衡位置对称,以水平弹簧振子为例,物体通过关于平衡位置对称得两点,加速度大小相等、速率相等、动能、势能相等.对称性还表现在过程量得相等上,如从某点到达最大位置与从最大位置再回到这一点所需要得时间相等.质点从某点向平衡位置运动时到达平衡位置得时间,与它从平衡位置再运动到这一点得对称点所用得时间相等. 3、求振动物体路程得方法 求振动物体在一段时间内通过路程得依据就是: (１)振动物体在一个周期内得路程一定为四个振幅. (２)振动物体在半个周期内得路程一定为两个振幅。 (3)振动物体在Ｔ／4内得路程可能等于一个振幅,可能大于一个振幅,还可能小于一个振幅.只有当T/4得初时刻,振动物体在平衡位置或最大位移处,T／4内得路程才等于一个振幅. 计算路程得方法就是:先判断所求得时间内有几个周期,再依据上述规律求路程. ３.振动中各物理量得变化

大学物理下期末知识点重点总结(考试专用)

1.相对论 1、力学相对性原理和伽利略坐标变换。（1）牛顿力学的一切规律在伽利略变换下其形式保持不变，亦即力学规律对于一切惯性参考系都是等价的。（2）伽利略坐标换算。 2、狭义相对论的基本原理与时空的相对性。（1）在所有的惯性系中物理定律的表达形式都相同。（2）在所有的惯性系中真空中的光速都具有相同的量值。（3）同时性与所选择的参考系有关。（4）时间膨胀。在某一惯性参考系中同一地点先后发生的两个事件的时间间隔。（5）长度收缩。在不同的惯性系中测量出的同一物体的长度差。 3、当速度足够快时，使用洛伦兹坐标变换和相对论速度变换。但是当运动速度远小于光速时，均使用伽利略变换。 4、光的多普勒效应。 当光源相对于观察者运动时，观察者接受到的频率不等于光源实际发出的频率。 5、狭义相对论揭示出电现象和磁现象并不是互相独立的，即表现为统一的电磁场。 2.气体动理论 一.理想气体状态方程： 112212 PV PV PV C =→=； m PV R T M ' = ； P nkT = 8.31J R k mol = ；231.3810J k k -=?； 2316.02210A N mol -=?；A R N k = 二. 理想气体压强公式 2 3kt p n ε= 分子平均平动动能 1 2kt m ε= 三. 理想气体温度公式 1322kt m kT ε== 四.能均分原理 自由度：确定一个物体在空间位置所需要的独立坐标数目。 气体分子的自由度 单原子分子 (如氦、氖分子)3i =；刚性双原子分子5i =；刚性多原子分子6i = 3. 能均分原理：在温度为T 的平衡状态下，气体分子每一自由度上具有的平均动都相等， 其值为1kT 4.一个分子的平均动能为：k i kT ε= 五. 理想气体的内能（所有分子热运动动能 之和） 1.1m ol 理想气体i E R T = 一定量理想气体 ()2i m E R T M ν ν' == 3.热力学 一.准静态过程（平衡过程） 系统从一个平衡态到另一个平衡态，中间经历的每一状态都可以近似看成平衡态过程。 二.热力学第一定律 Q E W =?+；dQ dE dW =+ 1.气体2 1 V V W Pdv = ? 2.,,Q E W ?符号规定 3. 2121()V m V m m m dE C dT E E C T T M M ''= -=- 或 V m i C R = 三.热力学第一定律在理想气体的等值过程和绝热过程中的应用 1. 等体过程 210()V m W Q E C T T ν=?? ? =?=-?? 2. 等压过程 212121()()()p m W p V V R T T Q E W C T T νν=-=-?? ? =?+=-?? C 2 ,1 2C p m p m V m V m i C C R R γ+=+=> 热容比＝ 3.等温过程 212211 0T T E E m V m p Q W R T ln R T ln M V M p -=? ? ''? ===?? 绝热过程 210()V m Q W E C T T ν=?? ? =-?=--?? 绝热方程1P V C γ =， -1 2V T C γ= ， 13P T C γγ--= 。 四.循环过程 特点：系统经历一个循环后，0E ?= 系 统 经 历 一 个 循 环 后 Q W =（代数和）（代数和） 正循环（顺时针）-----热机 逆循环（逆时针）-----致冷机 热机效率： 122111 1Q Q Q W Q Q Q η-= ==- 式中：1Q ------在一个循环中，系统从高温热源吸收的热量和； 2Q ------在一个循环中，系统向低温热源放 出的热量和； 12W Q Q ＝－------在一个循环中，系统对外 做的功（代数和）。 卡诺热机效率: 2 1 1c T η=- 式中： 1T ------高温热源温度；2T ------低温热源温度； 4. 制冷机的制冷系数： 22 12 Q = Q -Q = 定义：Q e W 卡诺制冷机的制冷系数：22 1212 Q T e Q Q T T == -- 五. 热力学第二定律 开尔文表述：从单一热源吸取热量使它完全变为有用功的循环过程是不存在的（热机效 率为100%是不可能的）。 克劳修斯表述：热量不能自动地从低温物体传到高温物体。 两种表述是等价的. 4.机械振动 一. 简谐运动 振动：描述物质运动状态的物理量在某一数值附近作周期性变化。 机械振动：物体在某一位置附近作周期性的往复运动。 简谐运动动力学特征：F kx =- 简谐运动运动学特征：2 a x ω=- 简谐运动方程： cos()x A t w j =+ 简谐 振动物体 的速度 ： () sin dx v A t w w j ==-+ 加速度() 2 2cos d x a A t w w j ==-+ 速度的最大值m v A w =， 加速度的最大值2m a A w = 二. 振幅A ： A 取决于振动系统的能量。 角(圆)频率 w ：22T p w pn ==，取决于振动 系统的性质 对于弹簧振子 w 、对于单摆 ω相位——t w j +，它决定了振动系统的运动 状态（,x v ） 0t =的相位—初相 arc v tg x j w -= 四.简谐振动的能量 以弹簧振子为例： 222221111 k p E E E mv kx m A kA ω=+= +== 五.同方向同频率的谐振动的合成 设 ()111cos x A t ω?=+ ()222cos x A t ω?=+ 12cos()x x x A t ω?=+=+ 合成振动振幅与两分振动振幅关系为： A A 1 122 1122cos cos tg A A ???=+ 合振动的振幅与两个分振动的振幅以及它们之间的相位差有关。 () 20 12k k ?π?==±± 12A A A + )12 ??± 12A A A - 一21可以取任意值 1212 A A A A A -<<+ 5.机械波 一.波动的基本概念 1.机械波：机械振动在弹性介质中的传播。 2. 波线——沿波传播方向的有向线段。 波面——振动相位相同的点所构成的曲面 3.波的周期T ：与质点的振动周期相同。 波长λ：振动的相位在一个周期内传播的距离。 波速u:振动相位传播的速度。波速与介质的性质有关 二. 简谐波 沿ox 轴正方向传播的平面简谐波的波动方 程 质点的振动速度 ] )(sin[?ωω+--=??=u x t A t y v 质点的振动加速度 2cos[()]v x a A t t u ωω??= =--+? 这是沿ox 轴负方向传播的平面简谐波的波 动 方 程 。 c o s [ ()]c o s [2()] x t x y A t A u T ω?π ? = -+=-+ cos 2()t x y A T π?λ?? =++???? 三.波的干涉 两列波 频率相同，振动方向相同，相位相同或相位差恒定，相遇区域内出现有的地方振动始终加强，有的地方振动始终减弱叫做波的干涉现象。 两列相干波加强和减弱的条件： （1） ()π π ???k r r 221 212±=---=?) ,2,1,0(???=k 时， 2 1A A A += （振幅最大，即振动加强） ()()π λ π???1221212+±=---=?k r r ) ,2,1,0(???=k 时， 2 1A A A -= （振幅最小，即振动减弱） （2）若12??=（波源初相相同）时，取 21r r δ=-称为波程差。 212r r k δλ =-=±) ,2,1,0(???=k 时， 2 1A A A +=（振动加强） () 1212λ δ+±=-=k r r ) ,2,1,0(???=k 时， 2 1A A A -=（振动减弱）； 其他情况合振幅的数值在最大值12 A A +和最小值 12A A -之间。 6.光学 杨氏双缝干涉(分波阵面法干涉) 1、 x d d d r ===-=θθδtan sin r 12波程差 2、明纹位置： λ k D x d ± =),2,1,0k ( = 3、暗纹位置： 2 ) 12(λd D k x +±=),2,1,0( =k 4、相邻明（暗）纹间距 λd D x = ? 4、若用白光照射，则除了中央明纹（k=0级）是白色之外，其余明纹为彩色。 二、分振幅法干涉 1、薄膜干涉（若两束反射光中有一束发生半波损失，则光程差δ在原来的基础上再加上 2 λ ；若两束光都有半波损失或都没有，则无 需加上λ ）以下结果发生在入射光垂直入射时 ?? ???=+==+ -=)(),2,1,0(12) (),2,1(2 sin 222122暗纹）（明纹 k k k k i n n d λλλ δ 2、劈尖干涉（出现的是平行直条纹） 1）明、暗条纹的条件： ?? ? ??=+==+=) (),2,1,0(2)12() (),2,1(2 2暗纹明纹 k k k k nd λλλδ 2）相邻明纹对应劈尖膜的厚度差为n 2e 1λ=-=??+k k k d d d ）（图中为 3）相邻明（暗）纹间距为θλθ λn n L 2sin 2≈ = 3、牛顿环（同心环形条纹，明暗环条件同劈尖干涉） 1）明环和暗环的半径： ) () ,2,1,0()(),2,1(2)12(暗环明环 == =-=k n kR r k n R k r λ λ ③相邻明环、暗环所对应的膜厚度差为 n 21λ= -=?+k k k d d d 。 三、迈克尔逊干涉仪 1）可移动反射镜移动距离d 与通过某一参考点条纹数目N 的关系为 2 λ N d = 2）在某一光路中插入一折射率n,厚d 的透明介质薄片时，移动条纹数N 与n 、d 的关系为 21n λN d =-）（ 五、夫琅禾费衍射 1、明纹条件：????? =+±==),2,1(2)12(sin 0 k k a λ??（中央明纹） 2、暗纹条件： ),2,1(sin =±=k k a λ? 3、中央明纹宽度（为1±级暗纹间距离）： a 2sin 2tan 20f f f l λ??≈ == 其它暗纹宽度： 2 sin sin tan tan 111o k k k k k k l a f f f f f x x l == -=-=-=+++????? 4、半波带数： 明纹（又叫极大）为(2k+1);暗纹（又叫极小）为（2k ）。 六、衍射光栅 1、光栅常数d=a(透光宽度)+b （不透光宽度）=单位长度内刻痕（夹缝）数的倒数 2、光栅方程 ) ,2,1,0(sin ) =±=+k k b a λ?（ 明纹（满足光栅方程的明纹称为主极大明纹） k=0、1、2、3 称为0级、1级、2级、 3级 明纹 3、缺级 条 件 ??? ????±±±==+±±±==+±±±==++=????±=±=+主极大消失 、、如果、、如果、、如果（ 1284449633364222k sin sin )k k a b a k k a b a k k a b a k b a k a k b a λ?λ?七、光的偏振 1、马吕斯定律α2 cos I =I （ α为入射偏振 光的振动方向与偏振片的偏振化方向间的夹角） 2、布儒斯特定律1 20an n n i t = ， 0i 称为布儒斯特 角或起偏角。 当入射角为布儒斯特角时，反射光为垂直于入射面的线偏振光，并且该线偏振光与折射光线垂直。 7.量子力学 光电效应 光电效应方程W m h m += 2 1 νγ（式中γ表示光子 的频率，W 表示逸出功） 02 U 1e m m =ν（0U 表示遏止电压） h γ=W （ 0γ表示入射光最低频率/红限频率） 说明了光具有粒子性。 光的波粒二象性 能量： γεh = 动量：22c h m mc γ ε= = 光子动量： λγh c h mc p == = 二、康普顿效应 1、散射公式 2sin 22sin 22200θλθλλλc c m h == -=? 2、说明了光具有粒子性。 四、实物粒子的波粒二象性 1、德布罗意波 h = λ 测不准关系 2 ≥ ???x P x （一定的数值） 2、波函数 1）归一化波函数 x n a x n π ψsin 2)(= （ a x <<0） 概率密度为2 )(x n ψ? =a n dx x 0 2 1 )(ψ 粒子能 量 ) 321(2 2 、、== n h n E n 2）标准化条件 单值性，有限性，连续性

机械振动和机械波知识点复习及总结

2. 机械振动和机械波知识点复习 机械振动知识要点 机械振动：物体（质点）在平衡位置附近所作的往复运动叫机械振 动，简称振动 条件：a物体离开平衡位置后要受到回复力作用。b、阻力足够小回复力：效果力——在振动方向上的合力 平衡位置：物体静止时，受（合）力为零的位置： 运动过程中，回复力为零的位置（非平衡状态）描述振动的物理量 位移x（m —均以平衡位置为起点指向末位置 振幅A（m ――振动物体离开平衡位置的最大距离（描述振动强弱） 过程频率f （Hz）―― 1s钟内完成全振动的次数叫做频率（描述振动快慢） 简谐运动 概念：回复力与位移大小成正比且方向相反的振动 受力特征：F二-kx运动性质为变加速运动 从力和能量的角度分析x、F、a、v、EK EP 特点：运动过程中存在对称性平衡位置处：速度最大、动能最大；位移最小、回复力最小、加速度最小 最大位移处：速度最小、动能最小；位移最大、回复力最大、加速度最大v、EK同步变化；x、F、a、EP同步变化，同一位置只有v 可能不同3. 简谐运动的图象（振动图象） 物理意义：反映了1个振动质点在各个时刻的位移随时间变化的规律可直接读出振幅A,周期T （频率f ）可知任意时刻振动质点的 位移（或反之） 可知任意时刻质点的振动方向（速度方向）可知某段时间F、a 等的变化 4. 简谐运动的表达式：x二Asi n（仝t，J T 5. 单摆（理想模型）一一在摆角很小时为简谐振动 回复力：重力沿切线方向的分力 周期公式：T = 2\丨（T与A m 6无关——等时性） \ g 1. 周期T（s）完成一次全振动所用时间叫做周期（描述振动快慢）全振动物体先后两次运动状态（位移和速度）完全相同所经历的

机械振动和机械波知识点_高三物理机械波知识点

机械振动和机械波知识点_高三物理机械波知识点 机械振动在介质中的传播称为机械波(mechanical wave)。机械波与电磁波既有相似之处又有不同之处，机械波由机械振动产生，电磁波由电磁振荡产生;机械波的传播需要特定的介质，在不同介质中的传播速度也不同，在真空中根本不能传播，而电磁波(例如光波)可以在真空中传播;机械波可以是横波和纵波，但电磁波只能是横波;机械波与电磁波的许多物理性质，如：折射、反射等是一致的，描述它们的物理量也是相同的。常见的机械波有：水波、声波、地震波。 机械振动产生机械波，机械波的传递一定要有介质,有机械振动但不一定有机械波产生。 形成条件 波源 波源也称振源，指能够维持振动的传播，不间断的输入能量，并能发出波的物体或物体所在的初始位置。波源即是机械波形成的必要条件，也是电磁波形成的必要条件。 波源可以认为是第一个开始振动的质点，波源开始振动后，介质中的其他质点就以波源的频率做受迫振动，波源的频率等于波的频率。 介质 广义的介质可以是包含一种物质的另一种物质。在机械波中，介质特指机械波借以传播的物质。仅有波源而没有介质时，机械波不会产生，例如，真空中的闹钟无法发出声音。机械波在介质中的传播速率是由介质本身的固有性质决定的。在不同介质中，波速是不同的。 下表给出了0℃时，声波在不同介质的传播速度，数据取自《普通高中课程标准实验教科书-物理(选修3-4)》(2005年)[1]。单位v/ms1 传播方式与特点 质点的运动 机械波在传播过程中，每一个质点都只做上下(左右)的简谐振动，即，质点本身并不随着机械波的传播而前进，也就是说，机械波的一质点运动是沿一水平直线进行的。例如：人的声带不会随着声波的传播而离开口腔。简谐振动做等幅震动,理想状态下可看作做能量守恒的运动.阻尼振动为能量逐渐损失的运动. 为了说明机械波在传播时质点运动的特点，现已绳波(右下图)为例进行介绍，其他形式的机械波同理[1]。 绳波是一种简单的横波，在日常生活中，我们拿起一根绳子的一端进行一次抖动，就可以看见一个波形在绳子上传播，如果连续不断地进行周期性上下抖动，就形成了绳波[1]。 把绳分成许多小部分，每一小部分都看成一个质点，相邻两个质点间，有弹力的相互作用。第一个质点在外力作用下振动后，就会带动第二个质点振动，只是质点二的振动比前者落后。这样，前一个质点的振动带动后一个质点的振动，依次带动下去，振动也就发生区域向远处的传播，从而形成了绳波。如果在绳子上任取一点系上红布条，我们还可以发现，红布条只是在上下振动，并没有随波前进[1]。 由此，我们可以发现，介质中的每个质点，在波传播时，都只做简谐振动(可以是上下，也可以是左右)，机械波可以看成是一种运动形式的传播，质点本身不会沿着波的传播方向移动。 对质点运动方向的判定有很多方法，比如对比前一个质点的运动;还可以用上坡下，下坡上进行判定，即沿着波的传播方向，向上远离平衡位置的质点向下运动，向下远离平衡位

机械振动和机械波知识点总结

机械振动与机械波 一、知识结构 二、重点知识回顾 1机械振动 (一)机械振动 物体(质点)在某一中心位置两侧所做得往复运动就叫做机械振动,物体能够围绕着平衡位置做往复运动，必然受到使它能够回到平衡位置得力即回复力。回复力就是以效果命名得力，它可以就是一个力或一个力得分力,也可以就是几个力得合力。 产生振动得必要条件就是：a、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。b、阻力足够小。 (二)简谐振动 1、定义:物体在跟位移成正比,并且总就是指向平衡位置得回复力作用下得振动叫简谐振动。简谐振动就是最简单，最基本得振动。研究简谐振动物体得位置，常常建立以中心位置(平衡位置)为原点得坐标系,把物体得位移定义为物体偏离开坐标原点得位移。因此简谐振动也可说就是物体在跟位移大小成正比,方向跟位移相反得回复力作用下得振动,即F=－kｘ,其中“－”号表示力方向跟位移方向相反。 ２、简谐振动得条件:物体必须受到大小跟离开平衡位置得位移成正比,方向跟位移方向相反得回复力作用。 ３、简谐振动就是一种机械运动，有关机械运动得概念与规律都适用，简谐振动得特点在于它就是一种周期性运动，它得位移、回复力、速度、加速度以及动能与势能（重力势能与弹性势能)都随时间做周期性变化。 (三)描述振动得物理量,简谐振动就是一种周期性运动，描述系统得整体得振动情况常引入下面几个物理量。

1、振幅:振幅就是振动物体离开平衡位置得最大距离,常用字母“A”表示,它就是标量,为正值，振幅就是表示振动强弱得物理量,振幅得大小表示了振动系统总机械能得大小，简谐振动在振动过程中,动能与势能相互转化而总机械能守恒。 2、周期与频率,周期就是振子完成一次全振动得时间,频率就是一秒钟内振子完成全振动得次数。振动得周期T跟频率f之间就是倒数关系,即T=１/f。振动得周期与频率都就是描述振动快慢得物理量,简谐振动得周期与频率就是由振动物体本身性质决定得,与振幅无关,所以又叫固有周期与固有频率。 (四）单摆:摆角小于5°得单摆就是典型得简谐振动。 细线得一端固定在悬点，另一端拴一个小球,忽略线得伸缩与质量，球得直径远小于悬线长度得装置叫单摆。单摆做简谐振动得条件就是：最大摆角小于5°,单摆得回复力Ｆ就是重力在圆弧切线方向得分力。单摆得周期公式就是T＝。由公式可知单摆做简谐振动得固有周期与振幅,摆球质量无关,只与Ｌ与g有关,其中Ｌ就是摆长,就是悬点到摆球球心得距离。g就是单摆所在处得重力加速度，在有加速度得系统中(如悬挂在升降机中得单摆)其g应为等效加速度。 (五)振动图象。 简谐振动得图象就是振子振动得位移随时间变化得函数图象。所建坐标系中横轴表示时间，纵轴表示位移。图象就是正弦或余弦函数图象,它直观地反映出简谐振动得位移随时间作周期性变化得规律。要把质点得振动过程与振动图象联系起来,从图象可以得到振子在不同时刻或不同位置时位移、速度、加速度,回复力等得变化情况。 (六) 机械振动得应用——受迫振动与共振现象得分析 (1)物体在周期性得外力（策动力）作用下得振动叫做受迫振动，受迫振动得频率在振动稳定后总就是等于外界策动力得频率,与物体得固有频率无关。 （2)在受迫振动中,策动力得频率与物体得固有频率相等时,振幅最大,这种现象叫共振,声音得共振现象叫做共鸣。 ２机械波中得应用问题 1、理解机械波得形成及其概念。 (1)机械波产生得必要条件就是:<1>有振动得波源;<2>有传播振动得媒质。 (2)机械波得特点:后一质点重复前一质点得运动，各质点得周期、频率及起振方向都与波源相同。 (３）机械波运动得特点:机械波就是一种运动形式得传播,振动得能量被传递,但参与振动得质点仍在原平衡位置附近振动并没有随波迁移。 (4)描述机械波得物理量关系: 注：各质点得振动与波源相同,波得频率与周期就就是振源得频率与周期，与传播波得介质无关,波速取决于质点被带动得“难易”,由媒质得性质决定。