振動(dòng)和波復(fù)習(xí)

1、機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波2010屆高三物理復(fù)習(xí)屆高三物理復(fù)習(xí)一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)1、機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械振動(dòng)（1）定義：）定義：物體在某一位置兩側(cè)沿直線或圓弧往復(fù)運(yùn)動(dòng)物體在某一位置兩側(cè)沿直線或圓弧往復(fù)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象叫做的現(xiàn)象叫做 機(jī)械振動(dòng)，簡(jiǎn)稱振動(dòng)。機(jī)械振動(dòng)，簡(jiǎn)稱振動(dòng)。（2）產(chǎn)生振動(dòng)的條件是：）產(chǎn)生振動(dòng)的條件是：當(dāng)物體離開(kāi)平衡位置時(shí)，受到指向平衡位置的回復(fù)力當(dāng)物體離開(kāi)平衡位置時(shí)，受到指向平衡位置的回復(fù)力的的 作用；作用；物體運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力足夠小。物體運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力足夠小。（3）振動(dòng)的特點(diǎn)：）振動(dòng)的特點(diǎn)：往復(fù)性或周期性。往復(fù)性或周期性。 2、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（1）定義：）定義：物體在跟偏

2、離平衡位置的位移大小成正比，并物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總指向平衡位置的回復(fù)力的作用下的振動(dòng)，叫簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。且總指向平衡位置的回復(fù)力的作用下的振動(dòng)，叫簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 表達(dá)式為：表達(dá)式為：F= -kx 理理 解解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移必須是指偏離平衡位置的位移。也就簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移必須是指偏離平衡位置的位移。也就是說(shuō)，在研究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)所說(shuō)的位移的起點(diǎn)都必須在平是說(shuō)，在研究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)所說(shuō)的位移的起點(diǎn)都必須在平衡位置處。衡位置處。回復(fù)力是一種效果力。是振動(dòng)物體在沿振動(dòng)方向上所受回復(fù)力是一種效果力。是振動(dòng)物體在沿振動(dòng)方向上所受的合力或分力。的合力或分力。 “平衡位置平衡位置”不等于不等于“平衡狀態(tài)平衡

3、狀態(tài)”。平衡位置是指回復(fù)。平衡位置是指回復(fù)力為零的位置，物體在該位置所受的合外力不一定為零。力為零的位置，物體在該位置所受的合外力不一定為零。 F= -kx是判斷一個(gè)振動(dòng)是不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的充分必要條件是判斷一個(gè)振動(dòng)是不是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的充分必要條件 。（證明）（證明）（2）幾個(gè)重要的物理量間的關(guān)系幾個(gè)重要的物理量間的關(guān)系 Fx，方向相反；，方向相反； Fa，方向相同；，方向相同； ax，方向相反；，方向相反； 當(dāng)當(dāng)v、a同向（即同向（即v、 F同向，也就是同向，也就是v、x反向）時(shí)反向）時(shí)v一定增一定增大，物體靠近平衡位置；當(dāng)大，物體靠近平衡位置；當(dāng)v、a反向（即反向（即 v、 F反向，也就反向，也就

4、是是v、x同向）時(shí)，同向）時(shí)，v一定減小，物體遠(yuǎn)離平衡位置。一定減小，物體遠(yuǎn)離平衡位置。（3）兩個(gè)重要物理量）兩個(gè)重要物理量振幅振幅A是描述振動(dòng)強(qiáng)弱的物理量。（注意是描述振動(dòng)強(qiáng)弱的物理量。（注意振幅跟位移的區(qū)別振幅跟位移的區(qū)別，在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)過(guò)程中，振幅是不變的而位移是時(shí)刻在改變?cè)诤?jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)過(guò)程中，振幅是不變的而位移是時(shí)刻在改變的）的） 周期周期T是描述振動(dòng)快慢的物理量。周期由振動(dòng)系統(tǒng)本身的因是描述振動(dòng)快慢的物理量。周期由振動(dòng)系統(tǒng)本身的因素決定，叫固有周期。素決定，叫固有周期。T=1/f （4）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的過(guò)程特點(diǎn)：）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的過(guò)程特點(diǎn)：n1、變化特點(diǎn)：抓住兩條線、變化特點(diǎn)：抓住兩條線n第

5、一：從中間到兩端：第一：從中間到兩端：x ,F ,a ,v ,EK ,EP ,E .n第二：從兩端到中間：第二：從兩端到中間： x ,F ,a ,v ,EK ,EP ,E n1、運(yùn)動(dòng)規(guī)律：、運(yùn)動(dòng)規(guī)律：n（1）周期性：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體經(jīng)過(guò)一個(gè)周期或幾個(gè)周期）周期性：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體經(jīng)過(guò)一個(gè)周期或幾個(gè)周期后，能回到原來(lái)的狀態(tài)。后，能回到原來(lái)的狀態(tài)。n（2）對(duì)稱性：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體具有對(duì)平衡位置的對(duì)稱性）對(duì)稱性：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體具有對(duì)平衡位置的對(duì)稱性例題例題 一質(zhì)點(diǎn)沿直運(yùn)動(dòng)，向右運(yùn)動(dòng)先后以相同的速度依一質(zhì)點(diǎn)沿直運(yùn)動(dòng)，向右運(yùn)動(dòng)先后以相同的速度依次通過(guò)圖中的次通過(guò)圖中的A、B兩點(diǎn)，歷時(shí)兩點(diǎn)，歷時(shí)2s。質(zhì)點(diǎn)通過(guò)。

6、質(zhì)點(diǎn)通過(guò)B點(diǎn)后再經(jīng)點(diǎn)后再經(jīng)過(guò)過(guò)2s第二次回到第二次回到B點(diǎn)，已知點(diǎn)，已知這這4s內(nèi)通過(guò)的路程內(nèi)通過(guò)的路程為為8cm，則，則質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)的振幅的振幅A= cm,振動(dòng)周期振動(dòng)周期T= S（4）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象）簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象物理意義：物理意義：是振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位移（對(duì)平衡位置）隨時(shí)間是振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位移（對(duì)平衡位置）隨時(shí)間變化的情況，其圖象是正弦（或余弦）曲線。變化的情況，其圖象是正弦（或余弦）曲線。圖象能反映的物理量：圖象能反映的物理量：求周期；求周期；求振幅；求振幅；判斷任一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位置；判斷任一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位置；判斷任一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度方向和加速度方向。判斷任一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度方向和加速度方向。例題例題 一水

7、平放置、勁度系數(shù)一水平放置、勁度系數(shù)k10Nm的輕彈簧，一端固的輕彈簧，一端固定，另一端系一質(zhì)量定，另一端系一質(zhì)量m=40g的小球，小球在光滑的水平面上的小球，小球在光滑的水平面上沿左右方向作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。圖為取向右為正方向畫(huà)的小球的振沿左右方向作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。圖為取向右為正方向畫(huà)的小球的振動(dòng)圖象。動(dòng)圖象。（1）試描述小球在第一個(gè)周期內(nèi)速度的方向和大小變化的）試描述小球在第一個(gè)周期內(nèi)速度的方向和大小變化的情況；情況；（2）求小球的頻率和振幅；）求小球的頻率和振幅；（3）求小球的最大加速度。）求小球的最大加速度。（5）簡(jiǎn)諧振動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)換：）簡(jiǎn)諧振動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)換：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化模型，振動(dòng)過(guò)程中，其

8、動(dòng)能和勢(shì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化模型，振動(dòng)過(guò)程中，其動(dòng)能和勢(shì)能作周期性轉(zhuǎn)換，但機(jī)械能的總量保持不變，即機(jī)械能能作周期性轉(zhuǎn)換，但機(jī)械能的總量保持不變，即機(jī)械能守恒守恒.例題例題 如圖所示是彈簧振子的位移隨如圖所示是彈簧振子的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像時(shí)間變化的關(guān)系圖像.由圖可知，在時(shí)由圖可知，在時(shí)間間t2到到t3過(guò)程中回復(fù)力逐漸過(guò)程中回復(fù)力逐漸變變 ，振子的動(dòng)能逐漸，振子的動(dòng)能逐漸變變 ，振子的彈性勢(shì)能逐漸，振子的彈性勢(shì)能逐漸變變 ，振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械，振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能能 .3、兩個(gè)、兩個(gè)典型的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)典型的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) （1）彈簧振子彈簧振子 水平彈簧振子的回復(fù)力是彈簧的彈力；豎直彈簧振子的回復(fù)力是彈水平彈

9、簧振子的回復(fù)力是彈簧的彈力；豎直彈簧振子的回復(fù)力是彈簧彈力和重力的合力?；蓮椓椭亓Φ暮狭?。周期與振幅無(wú)關(guān)，只由振子質(zhì)量和彈簧的勁度決定。周期與振幅無(wú)關(guān)，只由振子質(zhì)量和彈簧的勁度決定。 可以證明，豎直放置的彈簧振子的振動(dòng)也是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，周期公式可以證明，豎直放置的彈簧振子的振動(dòng)也是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，周期公式也是也是 kmT2kmT2例題例題如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m的小球放在勁度為的小球放在勁度為k的輕彈簧的輕彈簧上，使小球上下振動(dòng)而又始終未脫離彈簧。上，使小球上下振動(dòng)而又始終未脫離彈簧。最大振幅最大振幅A是多大？是多大？在這個(gè)振幅下彈簧對(duì)小球的最大彈力在這個(gè)振幅下彈簧對(duì)小球的最大彈力Fm是是多

10、大？多大？答案：答案：mg/k ，2mg例題例題 彈簧振子的一端系于豎直墻上的彈簧振子的一端系于豎直墻上的O點(diǎn)，當(dāng)彈簧為原長(zhǎng)時(shí)點(diǎn)，當(dāng)彈簧為原長(zhǎng)時(shí)振子處于振子處于B點(diǎn)，現(xiàn)用力把彈簧壓縮到點(diǎn)，現(xiàn)用力把彈簧壓縮到A點(diǎn)，然后自由釋放，振點(diǎn)，然后自由釋放，振子能運(yùn)動(dòng)到子能運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)靜止。已知物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為點(diǎn)靜止。已知物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，則則 A、物體從、物體從A到到B的速度越來(lái)越大，從的速度越來(lái)越大，從B到到C速度越來(lái)速度越來(lái) 越??；越?。?B、物體從、物體從A到到B的速度越來(lái)越小，從的速度越來(lái)越小，從B到到C加速度越來(lái)越大；加速度越來(lái)越大； C、物體從、物體從A到到B先加速后減

11、速，從先加速后減速，從B到到C一直減速；一直減速； D、振動(dòng)過(guò)程中，物體在、振動(dòng)過(guò)程中，物體在B點(diǎn)所受合外力為零。點(diǎn)所受合外力為零。答案：答案：C（2）單擺）單擺單擺振動(dòng)的回復(fù)力是重力的切向分力，在平衡位置單擺振動(dòng)的回復(fù)力是重力的切向分力，在平衡位置振子所受回復(fù)力是零，但合力不為零。振子所受回復(fù)力是零，但合力不為零。 當(dāng)單擺的擺角很小時(shí)（小于當(dāng)單擺的擺角很小時(shí)（小于10)時(shí)，單擺的周期與擺時(shí)，單擺的周期與擺球質(zhì)量球質(zhì)量m、振幅、振幅A都無(wú)關(guān)，都無(wú)關(guān)， 小球在光滑圓弧上的往復(fù)滾動(dòng)，和小球在光滑圓弧上的往復(fù)滾動(dòng)，和單擺完全等同。只要擺角足夠小，這單擺完全等同。只要擺角足夠小，這個(gè)振動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。

12、個(gè)振動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 glT2例題例題已知單擺擺線長(zhǎng)為已知單擺擺線長(zhǎng)為L(zhǎng)，懸點(diǎn)正下方，懸點(diǎn)正下方3L/4處處有一個(gè)釘子。讓擺球做小角度擺動(dòng)，其周期將有一個(gè)釘子。讓擺球做小角度擺動(dòng)，其周期將是多大？是多大？答案：答案：glTTT232221例題例題固定圓弧軌道弧固定圓弧軌道弧AB所含度數(shù)小所含度數(shù)小于于5，末端切線水平。兩個(gè)相同的小，末端切線水平。兩個(gè)相同的小球球a、b分別從軌道的頂端和正中由靜分別從軌道的頂端和正中由靜止開(kāi)始下滑，比較它們到達(dá)軌道底端止開(kāi)始下滑，比較它們到達(dá)軌道底端所用的時(shí)間有所用的時(shí)間有tatb，比較它們到達(dá)，比較它們到達(dá)底端的動(dòng)能有底端的動(dòng)能有Ea2Eb。 答案：答案：ta

13、= tb； Ea2Eb 例題例題將一個(gè)力電傳感器接到計(jì)算機(jī)上，可以測(cè)量快速變化將一個(gè)力電傳感器接到計(jì)算機(jī)上，可以測(cè)量快速變化的力。用這種方法測(cè)得的某單擺擺動(dòng)過(guò)程中懸線上拉力大的力。用這種方法測(cè)得的某單擺擺動(dòng)過(guò)程中懸線上拉力大小隨時(shí)間變化的曲線如右圖所示。由此圖線提供的信息做小隨時(shí)間變化的曲線如右圖所示。由此圖線提供的信息做出下列判斷：出下列判斷：t0.2s時(shí)刻擺球正經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)；時(shí)刻擺球正經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)；t1.1s時(shí)擺球正處于最高點(diǎn)；時(shí)擺球正處于最高點(diǎn)；擺球擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能時(shí)而增大擺球擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能時(shí)而增大時(shí)而減小；時(shí)而減小；擺球擺動(dòng)的周期是擺球擺動(dòng)的周期是T0.6s。上述判斷中正確。上述判斷中正

14、確的是的是 A. B. C. D.答案：答案：C4、受迫振動(dòng)與共振、受迫振動(dòng)與共振 （A）受迫振動(dòng)受迫振動(dòng)物體做受迫振動(dòng)的振幅由驅(qū)動(dòng)力頻率和物體的固有頻率共同決定：兩物體做受迫振動(dòng)的振幅由驅(qū)動(dòng)力頻率和物體的固有頻率共同決定：兩者越接近，受迫振動(dòng)的振幅越大，兩者相差越大受迫振動(dòng)的振幅越小。者越接近，受迫振動(dòng)的振幅越大，兩者相差越大受迫振動(dòng)的振幅越小。 （1）定義：）定義：物體在外界驅(qū)動(dòng)力（即周期性外力）作用下的振動(dòng)叫受物體在外界驅(qū)動(dòng)力（即周期性外力）作用下的振動(dòng)叫受迫振動(dòng)迫振動(dòng)。 （2）規(guī)律）規(guī)律物體做受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與物體的固有頻率無(wú)關(guān)。物體做受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與

15、物體的固有頻率無(wú)關(guān)。例題例題 如圖所示，在曲軸如圖所示，在曲軸A上懸掛一個(gè)彈上懸掛一個(gè)彈簧振子，如果不轉(zhuǎn)動(dòng)把手簧振子，如果不轉(zhuǎn)動(dòng)把手B而用手拉振子，而用手拉振子，放手后讓其上下振動(dòng)，其作放手后讓其上下振動(dòng)，其作30次全振動(dòng)次全振動(dòng)所用的時(shí)間是所用的時(shí)間是15s.如果勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手，如果勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手，彈簧振子也可上下振動(dòng)彈簧振子也可上下振動(dòng).若把手以若把手以30r/min的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)彈簧振子的振動(dòng)穩(wěn)的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)彈簧振子的振動(dòng)穩(wěn)定后，它的振動(dòng)周期為定后，它的振動(dòng)周期為 s.（B）共振共振 （1）定義：）定義：當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率跟物體的固有頻率當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率跟物體的固有頻率相等時(shí)，受迫振動(dòng)的振

16、幅最大，這種現(xiàn)象叫共振。相等時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振。 （3）共振的利用和防止：）共振的利用和防止：利用共振的有：共利用共振的有：共振篩、轉(zhuǎn)速計(jì)、微波爐、打夯機(jī)、跳板跳水、振篩、轉(zhuǎn)速計(jì)、微波爐、打夯機(jī)、跳板跳水、打秋千打秋千；防止共振的有：機(jī)床底座、航；防止共振的有：機(jī)床底座、航海、軍隊(duì)過(guò)橋、高層建筑、火車(chē)車(chē)廂海、軍隊(duì)過(guò)橋、高層建筑、火車(chē)車(chē)廂 （2）共振曲線）共振曲線例題例題 如圖，四個(gè)擺的擺長(zhǎng)分別為如圖，四個(gè)擺的擺長(zhǎng)分別為 l12m,l21.5m, l31m, l40.5m，它們懸掛于同一根水，它們懸掛于同一根水平橫線上。今用周期為平橫線上。今用周期為2s的驅(qū)動(dòng)力以垂直于擺的驅(qū)

17、動(dòng)力以垂直于擺線方向水平作用在橫線上，使它們作受迫振動(dòng)，線方向水平作用在橫線上，使它們作受迫振動(dòng)，那么它們的振動(dòng)穩(wěn)定時(shí)那么它們的振動(dòng)穩(wěn)定時(shí)A、四個(gè)擺的周期相同；、四個(gè)擺的周期相同；B、四個(gè)擺的周期不同；、四個(gè)擺的周期不同；C、擺、擺3振幅最大；振幅最大； D、擺、擺1振幅最大振幅最大.答案：答案：C例題例題 把一個(gè)篩子用四根彈簧支起來(lái)，篩子上裝一個(gè)電把一個(gè)篩子用四根彈簧支起來(lái)，篩子上裝一個(gè)電動(dòng)偏心輪，它每轉(zhuǎn)一周，給篩子一個(gè)驅(qū)動(dòng)力，這就做成動(dòng)偏心輪，它每轉(zhuǎn)一周，給篩子一個(gè)驅(qū)動(dòng)力，這就做成了一個(gè)共振篩。不開(kāi)電動(dòng)機(jī)讓這個(gè)篩子自由振動(dòng)時(shí)，完了一個(gè)共振篩。不開(kāi)電動(dòng)機(jī)讓這個(gè)篩子自由振動(dòng)時(shí)，完成成20次全振

18、動(dòng)用次全振動(dòng)用15s；在某電壓下，電動(dòng)偏心輪的轉(zhuǎn)速；在某電壓下，電動(dòng)偏心輪的轉(zhuǎn)速是是88r/min。已知增大電動(dòng)偏心輪的電壓可以使其轉(zhuǎn)速。已知增大電動(dòng)偏心輪的電壓可以使其轉(zhuǎn)速提高，而增加篩子的總質(zhì)量可以增大篩子的固有周期。提高，而增加篩子的總質(zhì)量可以增大篩子的固有周期。為使共振篩的振幅增大，以下做法正確的是為使共振篩的振幅增大，以下做法正確的是A.降低輸入電壓降低輸入電壓 B.提高輸入電壓提高輸入電壓 C.增加篩子質(zhì)量增加篩子質(zhì)量 D.減小篩子質(zhì)量減小篩子質(zhì)量 答案：答案：AD 二、機(jī)械波二、機(jī)械波1、形成條件：、形成條件： 波源和介質(zhì)波源和介質(zhì)理理 解解 機(jī)械波的形成過(guò)程是機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳

19、播的過(guò)程，介質(zhì)中的機(jī)械波的形成過(guò)程是機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的過(guò)程，介質(zhì)中的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都是重復(fù)波源的振動(dòng)，其振動(dòng)的周期、頻率、振幅都和波每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都是重復(fù)波源的振動(dòng)，其振動(dòng)的周期、頻率、振幅都和波源一樣。源一樣。2、波的形成過(guò)程、波的形成過(guò)程 介質(zhì)中的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)剛開(kāi)始振動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)情況均和波源開(kāi)始振動(dòng)介質(zhì)中的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)剛開(kāi)始振動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)情況均和波源開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的情況完全一樣。時(shí)的情況完全一樣。 機(jī)械波的傳播過(guò)程是傳遞振動(dòng)形式、能量和信息的過(guò)程機(jī)械波的傳播過(guò)程是傳遞振動(dòng)形式、能量和信息的過(guò)程,波形波形的平移，介質(zhì)沒(méi)有定向遷移的平移，介質(zhì)沒(méi)有定向遷移。3、分類(lèi)：、分類(lèi)：橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波；

20、橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波； 形成形成波峰、波谷。波峰、波谷。如：繩波如：繩波縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在一直線上的波。縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在一直線上的波。形成密部、疏部。形成密部、疏部。如：聲波如：聲波（一）機(jī)械波的形成（一）機(jī)械波的形成 （二）描述機(jī)械波的幾個(gè)物理量（二）描述機(jī)械波的幾個(gè)物理量1、波長(zhǎng)、波長(zhǎng) 波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離；波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離； 相鄰兩個(gè)波峰（或波谷）之間的距離（橫波）相鄰兩個(gè)波峰（或波谷）之間的距離（橫波）定義：相鄰的兩個(gè)振動(dòng)情況始終相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離。定義：相鄰的兩個(gè)振動(dòng)情況始終相同的質(zhì)點(diǎn)間的距離。2、波速、波速v由

21、介質(zhì)決定。反映波在介質(zhì)中傳播的快慢。由介質(zhì)決定。反映波在介質(zhì)中傳播的快慢。 3、頻率、頻率f 由波源決定。反映質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)快慢。由波源決定。反映質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)快慢。 三者關(guān)系：三者關(guān)系： v =s/t= /T =f注意：注意：(1)(1)波的傳播速度與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度是兩個(gè)不同的概念波的傳播速度與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度是兩個(gè)不同的概念, ,不能混為一談不能混為一談. .(2)(2)波速是由介質(zhì)的性質(zhì)決定的波速是由介質(zhì)的性質(zhì)決定的, ,與波的頻率、質(zhì)點(diǎn)的振與波的頻率、質(zhì)點(diǎn)的振幅無(wú)關(guān)，同類(lèi)波在同一種均勻介質(zhì)中，波速是一個(gè)定值幅無(wú)關(guān)，同類(lèi)波在同一種均勻介質(zhì)中，波速是一個(gè)定值. .我們通常認(rèn)為波在傳播方向上是一個(gè)勻速直線

22、運(yùn)動(dòng)我們通常認(rèn)為波在傳播方向上是一個(gè)勻速直線運(yùn)動(dòng). . (3) (3)當(dāng)波從一種介質(zhì)中進(jìn)入另一種介質(zhì)中時(shí)，波的頻率當(dāng)波從一種介質(zhì)中進(jìn)入另一種介質(zhì)中時(shí)，波的頻率不變，但是波的傳播速度發(fā)生改變，波長(zhǎng)發(fā)生改變不變，但是波的傳播速度發(fā)生改變，波長(zhǎng)發(fā)生改變. . （三）波的圖象（三）波的圖象1、物理意義、物理意義描述在某一時(shí)刻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)所在位置（對(duì)平衡描述在某一時(shí)刻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)所在位置（對(duì)平衡位置）的位移。位置）的位移。 2、坐標(biāo)意義、坐標(biāo)意義 縱坐標(biāo)縱坐標(biāo)y：表明各質(zhì)點(diǎn)對(duì)平衡位置的位移；：表明各質(zhì)點(diǎn)對(duì)平衡位置的位移；橫坐標(biāo)橫坐標(biāo)x：表明各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的平衡位置。：表明各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的平衡位置。 3、簡(jiǎn)諧橫波

23、的圖象是條正弦（或余弦）曲線。、簡(jiǎn)諧橫波的圖象是條正弦（或余弦）曲線。4、圖象能反映的物理量、圖象能反映的物理量（1）求振幅）求振幅A；（2）求波長(zhǎng)）求波長(zhǎng)；（3）判斷該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向）判斷該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向(結(jié)合波的傳播方向結(jié)合波的傳播方向)（四）波的圖象和振動(dòng)圖象（四）波的圖象和振動(dòng)圖象1、波的圖象和振動(dòng)圖象的區(qū)別波的圖象和振動(dòng)圖象的區(qū)別物理意義不同：物理意義不同：振動(dòng)圖象表示同一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位移；波的振動(dòng)圖象表示同一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位移；波的圖象表示介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻的位移。圖象表示介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻的位移。 圖象的橫坐標(biāo)的單位不同：圖象的橫坐標(biāo)的單位不同：

24、振動(dòng)圖象的橫坐標(biāo)表示時(shí)間；波的振動(dòng)圖象的橫坐標(biāo)表示時(shí)間；波的圖象的橫坐標(biāo)表示距離。圖象的橫坐標(biāo)表示距離。 從振動(dòng)圖象上可以讀出振幅和周期；從波的圖象上可以讀出振幅從振動(dòng)圖象上可以讀出振幅和周期；從波的圖象上可以讀出振幅和波長(zhǎng)。和波長(zhǎng)。 2、波的傳播是勻速的波的傳播是勻速的在計(jì)算中可以使用在計(jì)算中可以使用v= f，也可以使用，也可以使用v=s/t 3、介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（是一種變加速運(yùn)動(dòng)）介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（是一種變加速運(yùn)動(dòng)） 任何一個(gè)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程都是任何一個(gè)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程都是4A，在半個(gè)周期內(nèi)經(jīng)，在半個(gè)周期內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程都是過(guò)的路程都是2A，但在四分

25、之一個(gè)周期內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程就不一定是，但在四分之一個(gè)周期內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程就不一定是A了。了。 4、起振方向起振方向 介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的方向都和振源開(kāi)始振動(dòng)的介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的方向都和振源開(kāi)始振動(dòng)的方向相同。方向相同。 為瞬時(shí)圖象，時(shí)刻選擇不同，為瞬時(shí)圖象，時(shí)刻選擇不同，圖象會(huì)變化，但變化中有規(guī)律圖象會(huì)變化，但變化中有規(guī)律研究質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的時(shí)間起點(diǎn)（零研究質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的時(shí)間起點(diǎn)（零時(shí)刻）不同，圖線的起始點(diǎn)不時(shí)刻）不同，圖線的起始點(diǎn)不同同描述的是某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏描述的是某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移離平衡位置的位移描述的是某一質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻偏描述的是某一質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻偏離平衡位置的位移離平衡位置

26、的位移( (x x、y y) )表示表示x x處質(zhì)點(diǎn)某時(shí)刻的處質(zhì)點(diǎn)某時(shí)刻的偏離平衡位置的位移為偏離平衡位置的位移為y y（t t、x x）表示）表示t t時(shí)刻的位移是時(shí)刻的位移是x x某一時(shí)刻連續(xù)介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)相某一時(shí)刻連續(xù)介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于平衡位置的位移規(guī)律對(duì)于平衡位置的位移規(guī)律質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)過(guò)程中，位移隨時(shí)間質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)過(guò)程中，位移隨時(shí)間而變化的規(guī)律而變化的規(guī)律波的傳播方向上所有的振動(dòng)質(zhì)波的傳播方向上所有的振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)點(diǎn)一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)圖線的圖線的變變 化化物理意義物理意義坐標(biāo)含義坐標(biāo)含義圖圖 象象研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容研究對(duì)象研究對(duì)象波的圖象波的圖象振動(dòng)的圖像振動(dòng)的圖像xy（1 1）波的傳播方向和

27、介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向的關(guān)系）波的傳播方向和介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向的關(guān)系. .a.a.由由v v判斷質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向判斷質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向BAC五五. .波的圖像的應(yīng)用波的圖像的應(yīng)用b.b.由質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向判斷由質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向判斷v v的方向（例的方向（例4 4）（2 2）知道波的圖象及傳播方向，畫(huà)波上各點(diǎn)的振動(dòng)圖象。）知道波的圖象及傳播方向，畫(huà)波上各點(diǎn)的振動(dòng)圖象。 （例（例3 3）（3 3）由t時(shí)刻圖象畫(huà)出t+t+t t時(shí)刻的圖象。方法一：特殊質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)法：取相距方法一：特殊質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)法：取相距/4/4的兩個(gè)特殊點(diǎn)來(lái)研的兩個(gè)特殊點(diǎn)來(lái)研究，根據(jù)兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，判斷出兩質(zhì)點(diǎn)經(jīng)究，根據(jù)兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，判斷出

28、兩質(zhì)點(diǎn)經(jīng)t t時(shí)間后時(shí)間后的位置的位置, ,畫(huà)出相應(yīng)的正畫(huà)出相應(yīng)的正( (余余) )弦曲線。弦曲線。方法二：波形平移法：求方法二：波形平移法：求x=vx=vt= t= t/T t/T ，將波峰或，將波峰或波谷向波的傳播方向平移波谷向波的傳播方向平移x x即可。（例即可。（例5 5）（4 4）由t時(shí)刻圖象和t+t+t t時(shí)刻時(shí)刻的圖象求波速。 注意波速的雙向性及周期性。方法一：方法一： x=n+x x=n+x 方法二：方法二： t=nT+tt=nT+t( (例例11)11)例題例題 如圖所示，圖如圖所示，圖a中有一條均勻的繩，中有一條均勻的繩，1、2、3、4是繩上一系是繩上一系列的等間隔的點(diǎn)現(xiàn)有

29、一列簡(jiǎn)諧橫波沿此繩傳播。某時(shí)刻，繩上列的等間隔的點(diǎn)現(xiàn)有一列簡(jiǎn)諧橫波沿此繩傳播。某時(shí)刻，繩上9、10、11、12四點(diǎn)的位置和運(yùn)動(dòng)方向如圖四點(diǎn)的位置和運(yùn)動(dòng)方向如圖 b所示（其它點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況未所示（其它點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況未畫(huà)出），其中點(diǎn)畫(huà)出），其中點(diǎn)12的位移為零，向上運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)的位移為零，向上運(yùn)動(dòng)，點(diǎn)9的位移達(dá)到最大的位移達(dá)到最大值試有圖值試有圖c中畫(huà)出再經(jīng)中畫(huà)出再經(jīng)3/4周期時(shí)點(diǎn)周期時(shí)點(diǎn)3、4、5、6的位置和速度方向，的位置和速度方向，其它點(diǎn)不必畫(huà)。（圖其它點(diǎn)不必畫(huà)。（圖c的橫、縱坐標(biāo)與圖的橫、縱坐標(biāo)與圖a、b完全相同）（完全相同）（1999全國(guó)全國(guó)高考題）高考題）例題例題 一列橫波在一列橫波在t=0時(shí)

30、刻的波形時(shí)刻的波形如圖，傳播方向沿如圖，傳播方向沿X軸正方向。已軸正方向。已知在知在0.9s末末P點(diǎn)出現(xiàn)第三次波谷，點(diǎn)出現(xiàn)第三次波谷，則從零時(shí)刻算起，經(jīng)則從零時(shí)刻算起，經(jīng) s在在Q點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰。點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰。 鞏固鞏固 一列簡(jiǎn)諧波沿直線傳播，在其傳播方向上的一列簡(jiǎn)諧波沿直線傳播，在其傳播方向上的PQ兩兩 點(diǎn)，相距為點(diǎn)，相距為0.4m，當(dāng)，當(dāng)t=0時(shí)，時(shí)，PQ兩點(diǎn)位移正好達(dá)正向最大，且兩點(diǎn)位移正好達(dá)正向最大，且PQ兩點(diǎn)間只有一個(gè)兩點(diǎn)間只有一個(gè)波谷；當(dāng)波谷；當(dāng)t=0.1s時(shí)，時(shí)，PQ兩點(diǎn)位移正好從兩點(diǎn)位移正好從t=0狀態(tài)變?yōu)榱?，且狀態(tài)變?yōu)榱?，且PQ兩點(diǎn)間呈兩點(diǎn)間呈現(xiàn)一個(gè)波峰和一個(gè)波谷，且處

31、于波谷的那一點(diǎn)跟現(xiàn)一個(gè)波峰和一個(gè)波谷，且處于波谷的那一點(diǎn)跟Q點(diǎn)相距點(diǎn)相距1/4波長(zhǎng)，試問(wèn)：波長(zhǎng)，試問(wèn)：若該波是從若該波是從P向向Q傳播，則該波的周期是多少？傳播，則該波的周期是多少？若該波是從若該波是從Q向向P傳播，則該波的波速是多大？傳播，則該波的波速是多大？若該波是從若該波是從P向向Q傳播，從傳播，從t=0開(kāi)始觀察，哪些時(shí)刻開(kāi)始觀察，哪些時(shí)刻PQ間（除間（除PQ兩點(diǎn)）兩點(diǎn)）只有一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移等于振幅？只有一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移等于振幅？例題例題 已知在已知在t1時(shí)刻簡(jiǎn)諧橫波的波形如圖中實(shí)線所示；在時(shí)刻時(shí)刻簡(jiǎn)諧橫波的波形如圖中實(shí)線所示；在時(shí)刻t2該波的該波的波形如圖中虛線所示。波形如圖中虛線所示。t

32、2-t1 = 0.02s。求：求：該波可能的傳播速度。該波可能的傳播速度。若已知若已知T t2-t12T，且圖，且圖中中P質(zhì)點(diǎn)在質(zhì)點(diǎn)在t1時(shí)刻的即時(shí)速度時(shí)刻的即時(shí)速度方向向上，求可能的波速。方向向上，求可能的波速。若若0.01sT0.02s，且從，且從t1時(shí)刻起，圖中時(shí)刻起，圖中Q質(zhì)點(diǎn)比質(zhì)點(diǎn)比R質(zhì)點(diǎn)先回到平衡位置，求可能的波速。質(zhì)點(diǎn)先回到平衡位置，求可能的波速。答案：答案：向右傳播向右傳播 v= 100(3n+1)m/s (n=0,1,2,)； 向左傳播向左傳播v=100(3n+2)m/s (n=0,1,2,) v=500m/s v=100m/s 例題例題 如圖所示在均勻介質(zhì)中有一個(gè)振源如圖所

33、示在均勻介質(zhì)中有一個(gè)振源S，它以，它以50HZ的頻的頻率上下振動(dòng)，該振動(dòng)以率上下振動(dòng)，該振動(dòng)以40m/s的速度沿彈性繩向左、右兩邊的速度沿彈性繩向左、右兩邊傳播。開(kāi)始時(shí)刻傳播。開(kāi)始時(shí)刻S的速度方向向下，試畫(huà)出在的速度方向向下，試畫(huà)出在t=0.03s時(shí)刻的時(shí)刻的波形。波形。 答案：答案：例題例題 如圖所示是一列簡(jiǎn)諧橫波在如圖所示是一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖，已時(shí)刻的波形圖，已知這列波沿知這列波沿x軸正方向傳播，波速為軸正方向傳播，波速為20m/s。P是離原點(diǎn)為是離原點(diǎn)為2m的一個(gè)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)，則在的一個(gè)介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)，則在t=0.17s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的：的：速度速度和加速度都沿和加速度都沿-

34、y方向；方向；速度沿速度沿+y方向，加速度沿方向，加速度沿-y方向；方向；速度和加速度都正在增大；速度和加速度都正在增大；速度正在增大，加速度正速度正在增大，加速度正在減小。在減小。以上四種判斷中正確的是以上四種判斷中正確的是 A.只有只有 B.只有只有 C.只有只有 D.只有只有答案：答案：C（五）干涉、衍射和多普勒效應(yīng)（五）干涉、衍射和多普勒效應(yīng)1、干涉干涉 當(dāng)頻率相同的兩列波在空間相遇后，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些當(dāng)頻率相同的兩列波在空間相遇后，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，并且加強(qiáng)和減弱的區(qū)域相互間隔的，這種現(xiàn)象叫區(qū)域的振動(dòng)減弱，并且加強(qiáng)和減弱的區(qū)域相互間隔的，這種現(xiàn)象叫做

35、波的干涉。做波的干涉。注注 意意（1）產(chǎn)生干涉的必要條件是：兩列波源的頻率必須相同。產(chǎn)生干涉的必要條件是：兩列波源的頻率必須相同。 （2）干涉區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)是振動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn)還是振動(dòng)最弱點(diǎn)的充要條件：干涉區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)是振動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn)還是振動(dòng)最弱點(diǎn)的充要條件： 最強(qiáng)：該點(diǎn)到兩個(gè)波源的路程之差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍，最強(qiáng)：該點(diǎn)到兩個(gè)波源的路程之差是波長(zhǎng)的整數(shù)倍， =n最弱：該點(diǎn)到兩個(gè)波源的路程之差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，最弱：該點(diǎn)到兩個(gè)波源的路程之差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍， 122n根據(jù)以上分析，根據(jù)以上分析，在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內(nèi)，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)始終加在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內(nèi)，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng)；振動(dòng)減弱點(diǎn)始終減弱。強(qiáng)；振動(dòng)減弱點(diǎn)始終減弱。例題例題 如圖所示，如圖所示，S1、S2是兩個(gè)相干波源，它們振動(dòng)同步且振幅相同。是兩個(gè)相干波源，它們振動(dòng)同步且振幅相同。實(shí)線和虛線分別表示在某一時(shí)刻它們所發(fā)出的波的波峰