机械振动及机械波知识点(全)知识讲解
高中物理知识点之机械振动与机械波

高中物理知识点之机械振动与机械波机械振动与机械波是高中物理中的重要知识点,涉及到物理学中的振动和波动的相关理论及应用。
下面将从机械振动的基本概念、机械振动的特性、机械波的传播和机械波的特性等方面进行详细介绍。
一、机械振动的基本概念机械振动是物体在作用力的驱动下沿其中一轴向或其中一平面上来回往复运动的现象。
常见的机械振动有单摆振动、弹簧振动等。
1.单摆振动:单摆是由一根细线或细杆悬挂的可以在竖直平面内摆动的物体。
摆动过程中,单摆的重心沿圆弧形轨迹在竖直平面内来回运动。
2.弹簧振动:弹簧振动是指将一端固定,另一端悬挂质点的弹簧在作用力的驱动下做往复振动的现象。
弹簧振动有线性振动和简谐振动两种形式。
二、机械振动的特性1.幅度:振动中物体运动的最大偏离平衡位置的距离。
2.周期:振动一次所需要的时间,记为T。
3.频率:振动在单位时间内所完成的周期数,记为f。
频率和周期之间的关系为f=1/T。
4.角频率:单位时间内振动角度的增量,记为ω。
角频率和频率之间的关系为ω=2πf。
5.相位:刻画振动状态的物理量。
任何时刻振动的状态都可由物体与参照物的相对位移和相对速度来描述。
三、机械波的传播机械波是指质点或介质在空间传播的波动现象。
按传播方向的不同,机械波可以分为纵波和横波。
1.纵波:波动传播的方向与波的传播方向一致。
纵波的传播特点是质点沿着波动方向做往复运动,如声波就是一种纵波。
2.横波:波动传播的方向与波的传播方向垂直。
横波的传播特点是质点沿波动方向做往复运动,如水波就是一种横波。
四、机械波的特性1.波长:波的传播方向上,相邻两个相位相同的点之间的距离。
记为λ。
2.波速:波的传播速度。
波速和频率、波长之间的关系为v=λf。
3.频率:波动现象中,单位时间内波的传输周期数。
记为f。
4.能量传递:机械波在传播过程中,能量从一个质点传递到另一个质点,并随着传播的距离逐渐减弱。
5.反射和折射:机械波在传播过程中,遇到不同介质的边界时会发生反射和折射现象。
机械振动和机械波知识点总结

机械振动和机械波知识点总结机械振动和机械波是力学中重要的研究对象,涵盖了许多基本的物理概念和理论。
本文将对机械振动和机械波的知识点进行总结和概述。
一、机械振动机械振动是指物体在作用力或外界激励下,围绕平衡位置做周期性的运动。
其基本概念和理论如下:1. 平衡位置和位移:机械振动的平衡位置是物体在受到作用力后不再发生位移的位置,位移则是指物体在振动过程中距离平衡位置的偏离量。
2. 振幅和周期:振幅是指物体在振动过程中位移的最大值,周期是指物体完成一个完整振动所需要的时间。
3. 频率和角速度:频率是指单位时间内振动的次数,通常用赫兹(Hz)来表示;角速度则是指单位时间内角位移的变化率,通常用弧度/秒来表示。
4. 谐振和简谐振动:谐振是指物体在受到与其固有振动频率相同的外力激励时产生的振动现象,简谐振动是一种特殊的谐振,其运动方式是由正弦函数所描述的。
二、机械波机械波是指由固体、液体、气体等介质传递的一种能量和动量的传播形式。
以下是机械波相关的知识点总结:1. 波的性质:波的振幅、频率、波速、波长是描述波的基本性质。
振幅是指波动的最大位移,波速是指波在介质中传播的速度,波长是指波动的最小周期。
2. 纵波和横波:根据传播方向和振动方向的关系,波可以分为纵波和横波。
纵波的振动方向与波的传播方向一致,横波的振动方向与波的传播方向垂直。
3. 声波和机械波:声波是一种机械波,是由介质分子振动引起的机械波。
声波的传播需要介质的存在,例如空气、水等。
4. 声速和音频:声速是指声波在介质中传播的速度,与介质的密度和弹性有关。
音频是指人类能够听到的声波的频率范围,通常在20Hz到20kHz之间。
三、振动和波的应用振动和波有着广泛的应用领域,以下是部分应用的概述:1. 振动传感器:振动传感器可以检测物体的振动状态,并将其转换为电信号输出。
其在机械故障监测、地震预警等领域有着重要作用。
2. 声纳技术:声纳技术利用声波在水中传播的特性,用于海洋勘探、潜艇探测等军事和民用领域。
高中物理机械振动和机械波知识点

高中物理机械振动和机械波知识点机械振动和机械波是高中物理中一个重要的内容,下面将以1200字以上的篇幅详细介绍这两个知识点。
一、机械振动1.振动的定义及特点振动是指物体在平衡位置附近做往复运动的现象。
振动具有周期性、往复性和简谐性等特点。
2.物理量与振动的关系振动常涉及到的物理量有位移、速度、加速度、力等。
振动的物体在其中一时刻的位移与速度、加速度之间存在着相位差的关系。
3.简谐振动简谐振动是指振动物体的加速度与恢复力成正比,且方向相反。
简谐振动的周期、频率和角频率与振幅无关,只与振动系统的特性有关。
4.阻尼振动阻尼振动是指振动物体受到阻力的影响而逐渐减弱并停止的振动。
阻尼振动可以分为临界阻尼、过阻尼和欠阻尼三种情况。
5.受迫振动受迫振动是指振动物体受到外界周期力的作用而发生的振动。
当外力的频率与振动系统的固有频率相同时,产生共振现象。
6.驱动力与振幅的关系外力作用下,振动物体的振幅由驱动力的频率决定。
当驱动力的频率与振动物体的固有频率接近时,振幅达到最大值。
二、机械波1.波的定义及特点波是指能量或信息在空间中的传递。
波有传播介质,传播介质可以是固体、液体或气体。
波分为机械波和电磁波两种。
2.机械波的分类及特点机械波分为横波和纵波两种,它们的传播方向与介质振动方向有关。
横波的振动方向与波的传播方向垂直,而纵波的振动方向与波的传播方向平行。
3.波的传播速度波的传播速度与介质的性质和波的频率有关。
在同一介质中,传播速度与波长成正比,与频率成反比。
在不同介质中,波长相等时,传播速度与频率成正比。
4.波的反射、折射和干涉波在传播过程中会遇到障碍物或介质边界,导致发生反射和折射现象。
当波的传播路径中存在两个或多个波源时,会发生波的干涉现象。
5.波的衍射波在通过缝隙或物体边缘时会发生波的弯曲现象,这种现象称为波的衍射。
波的衍射现象是波动性质的重要表现之一6.声波的特点及应用声波是一种机械波,的传播媒质是物质的弹性介质。
机械振动及机械波知识点(全)

机械波的产生和传播知识点一: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 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〔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〔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〔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x v t∆=∆。
机械振动和机械波知识点复习及总结

机械振动和机械波知识点复习一 机械振动知识要点1. 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) 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) 2. 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:kx F -= 运动性质为变加速运动 从力和能量的角度分析x 、F 、a 、v 、E K 、E P 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 、E K 同步变化;x 、F 、a 、E P 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:)2sin(φπ+=t TA x 5. 单摆(理想模型)——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:glT π2= (T 与A 、m 、θ无关——等时性) 测定重力加速度g,g=224T Lπ 等效摆长L=L 线+r6. 阻尼振动、受迫振动、共振阻尼振动(减幅振动)——振动中受阻力,能量减少,振幅逐渐减小的振动 受迫振动:物体在外界周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动。
机械振动和机械波知识点复习及总结

机械振动和机械波知识点复习及总结1、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)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)2、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: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:5、单摆(理想模型)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与A、m、θ无关等时性)测定重力加速度g,g= 等效摆长L=L 线+r6、阻尼振动、受迫振动、共振阻尼振动(减幅振动)振动中受阻力,能量减少,振幅逐渐减小的振动受迫振动:物体在外界周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动。
特点:共振:物体在受迫振动中,当驱动力的频率跟物体的固有频率相等的时候,受迫振动的振幅最大,这种现象叫共振条件:(共振曲线)【习题演练一】1 一弹簧振子在一条直线上做简谐运动,第一次先后经过M、N两点时速度v(v≠0)相同,那么,下列说法正确的是()A、振子在M、N两点受回复力相同B、振子在M、N两点对平衡位置的位移相同C、振子在M、N两点加速度大小相等D、从M点到N点,振子先做匀加速运动,后做匀减速运动2 如图所示,一质点在平衡位置O点两侧做简谐运动,在它从平衡位置O出发向最大位移A处运动过程中经0、15s第一次通过M 点,再经0、1s第2次通过M点。
机械振动和机械波知识点总结

机械振动和机械波知识点总结一、机械振动的基本概念1.简谐振动:具有恢复力的物体围绕平衡位置作周而复始的往复运动,其运动规律满足简谐振动的规律。
2.振幅:振动的最大偏离量,表示振动的幅度大小。
3.周期:振动完成一次往复运动所经历的时间。
4.频率:单位时间内振动的循环次数。
5.角频率:单位时间内振动的循环角度。
6.动能和势能:振动物体在做往复运动过程中,动能和势能不断转化。
7.谐振:当外力与物体的振动频率相同时,产生共振现象,能量传递效率最高。
二、机械振动的描述方法1.运动方程:描述物体随时间变化的位置。
2.振动曲线:以时间为横轴,位置或速度为纵轴,绘制出的曲线。
3.波形图:以距离为横轴,垂直方向的位移、压强或密度为纵轴,绘制出的曲线。
三、机械振动的特性1.振动的幅度、周期和频率可以通过测量来确定。
2.振动的速度和加速度随时间变化而变化,速度与位置之间呈正弦关系,加速度与位置之间呈负弦关系。
3.振动的能量在物体各个部分之间以波动形式传递,不断发生能量转化。
4.振动物体的相对稳定位置是平衡位置,物体相对平衡位置的偏离量越大,能量传递越快,振幅越大。
四、机械波的基本概念1.机械波是一种能量的传递方式,通过介质中的相互作用使得能量沿介质传播。
2.波的传播速度与介质的性质有关,弹性固体中传播速度最大,液体次之,气体最小。
3.机械波分为横波和纵波。
横波的传播方向与振动方向垂直,如水波;纵波的传播方向与振动方向一致,如声波。
五、机械波的描述方法1.波的频率、波长和传播速度之间存在关系:波速=频率×波长。
2.波谱分析:将波的复杂振动分解成一系列简单谐波的叠加。
3.波的传播可分为反射、折射、干涉、衍射和驻波等现象。
六、机械波的特性1.超前传播:波的传播速度比振动速度快。
2.波的干涉:两个波相遇时,根据叠加原理,产生增强或减弱的效果。
3.波的衍射:波通过孔隙或物体边缘时发生的现象。
4.驻波:两个等幅、频率相同的波在空间中相遇,发生干涉,形成波节和波腹。
机械振动和机械波知识点总结(最新整理)

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。
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机械波的产生和传播知识点一: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 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(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(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(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x v 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:(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vT=可求周期T= 。
(2)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)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(Δt小于T/4)后的波形图平移法振动图象波动图象图象形状正(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质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置纵坐标一个质点的位移各质点的位移相邻两个位移最大值之间的距离一个利用T1=f可知振动频率一个若知波速可求周期、频率:λvλTf==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,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: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,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S1、S2在a点分别引起的振幅为A1、A2,以图中a点波峰与波峰相遇时计时,波源S1、S2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,合振动图象如图丙所示:①从波源S1、S2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=。
②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S1、S2分别将波峰、波谷传到b点时开始计时,波源S1、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,合振动图象如图丙所示:①从波源S1、S2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=。
②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不动时,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化。
①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。
②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,而是观察者到的频率发生了变化。
(2)多普勒效应是所接收到的波的频率与波源不同的现象,并不是接收到的波的强度发生变化的现象,要正确理解频率和强度这两个描写波的不同物理量。
(3)多普勒效应的产生不是取决于波源距观察者多远,而是取决于波源相对于观察者运动速度的大小和方向。
(三)多普勒效应是所有波动过程共有的特征。
根据声波的多普勒效应可以测定车辆行驶的速度;根据光波的多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的运行速度等。