振動和波的基礎(chǔ)知識

1?機(jī)械振動:（1） :機(jī)械振動即物體（或物體得一部分）在某一中心位宜兩側(cè)所做得往返得運(yùn)動（2） :回復(fù)力Fd指向“平衡”位置得合力叫回復(fù)力（3） :振動位移x：都以“平衡”位宜為位移得起點(diǎn)（4） :振幅A:振動物體離開“平衡”位置得最大距離，振幅越大，振動得能量就越大（5） :振動得周期T:指完成一次全振動得時間：周期表示振動得快慢，周期小表示振動得快（6） :振動得頻率f：指單位時間內(nèi)完成振動得次數(shù);頻率大，表示振動得快。單位為:赫茲（Hz）（7） :T=;振動得周期T得大小與振幅得大小無關(guān):對于同一個振動系統(tǒng)，當(dāng)振動得振幅變大時，其周期將保持不變,所以物體振動得周期又叫固有周期（8） :平衡位程：振動得中心位置，就是假冒得“平衡”，F(xiàn)作不一泄為0,如：單擺得“平衡”位置得加速度為：2:簡諧振動：（1） :回復(fù)力Fh與位移x成正比，但它們得方向相反;Fw=-kxx為物體離開“平衡”位置得位移負(fù)號表示回復(fù)力F”與位移x得方向相反回復(fù)力就就是一個指向"平衡”位苣得合力（2） :對于同一個振動系統(tǒng)，當(dāng)振動得振幅變大時，英周期仍保持不變（3） :簡諧振動得x-t圖像:就是一條正弦或余弦曲線（4） :振動得周期T得大小與振幅得大小無關(guān)（所以把它叫國有周期）。彈簧振子得T與小球得質(zhì)量、彈簧得勁度序數(shù)有關(guān);單擺得T與擺長、重力加速度g有關(guān)單擺（1） :當(dāng)單擺得擺角小于8°時，單擺得振動可以瞧做簡諧振動（2） :單擺振動時，也可以把它瞧做圓周運(yùn)動（多多從不同得角度分析問題）（3） :單擺得回復(fù)力由重力在切線方向得分力提供。當(dāng)擺角小于8°時,，（如右圖）（3）:當(dāng)單擺得擺角小于8°時.L為物體擺動時得圓心（懸點(diǎn)）到物體重心得距離g為當(dāng)?shù)氐弥亓铀俣萭=;g'二（g‘為離天體表面H髙處得重力加速度;g為天體表而得重力加速度：R為天體得半經(jīng);M為中心天體得質(zhì)&II為離天體表而得髙）公式說明T與振幅A無關(guān)（4）:單擺振動時，由于拉力始終與速度垂直，所以拉力不做功，如無阻力,則物體得機(jī)械能守恒（5）:單擺振動時，如有阻力，則在短時間內(nèi)，仍可把它瞧做簡諧振動4、 任何一個介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)任一個周期內(nèi)經(jīng)過得路程都就是4A,在半個周期內(nèi)經(jīng)過得路程都就是2A,但在四分之一個周期內(nèi)經(jīng)過得路程就不一泄就是A了（多多用位移時間圖像幫助分析問題）5、 受迫振動:（1） :物體在周期性外力得作用下得振動叫受迫振動（2） :物體做受迫振動時，它得頻率等于驅(qū)動力得頻率，而跟物體得固有頻率無關(guān)，如圖:假如L=g,則單擺得固有周期=2兀秒，如果每隔八秒推一下小球，則單擺得周期就為8秒，而不就是2兀秒（3） :波在傳播時，各質(zhì)點(diǎn)都在做受迫振動（各質(zhì)點(diǎn)都在模仿波源得振動），所以波由一種介質(zhì)傳到另一介質(zhì)時，波得頻率不變（等于波源得振動頻率）（4） :物體在做受迫振動時，驅(qū)動力得頻率跟物體得固有頻率相等得時侯，物體得振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振。驅(qū)動力得頻率跟物體得固有頻率越接近，物體得振幅也越大，如圖為共振曲線（5） :當(dāng)f啊力二f円時物體會發(fā)生共振,共振時得振幅比不共振時得振幅大（6） :利用共振得有:共振篩、轉(zhuǎn)速訃、微波爐、打夯機(jī)、跳板跳水、打秋千……防止共振得有:機(jī)床底座、航海、軍隊過橋、高層建筑、火車車廂……6:簡諧振動得圖像（如右圖為水平振動得彈簧振子得振動圖像）：由圖像可知：（1） :振動圖像表示得就是某一質(zhì)點(diǎn)在各個時刻得位移（2） :振幅A為15cm（3） :周期T為8s（4） :a點(diǎn)對應(yīng)得時刻，速度在增大，速度得方向向負(fù)方向：加速度在減小，加速度得方向負(fù)方向（與位移得方向相反，此時位移為正1Ocm）回復(fù)力在減小，回復(fù)力得方向向負(fù)方向（與位移得方向相反）動能在增大，彈性勢能在減?。C(jī)械能守恒）b點(diǎn)對應(yīng)得時刻，速度在減小，速度得方向向負(fù)方向；加速度在增大，加速度得方向向正方向（與位移得方向相反，此時位移為-5cm）回復(fù)力在增大，回復(fù)力得方向向正方向（與位移得方向相反）動能在減小，彈性勢能在增大（機(jī)械能守恒）d點(diǎn)對應(yīng)得時刻，速度在減小，速度得方向向正方向；加速度在增大，加速度得方向向負(fù)方向（與位移得方向相反，此時位移為正5cm）回復(fù)力在增大，回復(fù)力得方向向負(fù)方向（與位移得方向相反）動能在減小，彈性勢能在增大（機(jī)械能守恒）

:Va<Vb=Vo7:解振動問題得方法：（1） :振動問題都就是變力問題，一般選用動能左理、能量守恒泄律解題。注意應(yīng)用彈簧得彈性勢能不變、（了解:彈性勢能,k彈簧得勁度系數(shù)，x為彈簧得形變呈：）、彈力做得功二一彈性勢能得變化量等條件（2） ：充分利用振動得對稱性，如在兩個對稱點(diǎn)得加速度a、速度v、位移、動能氏、彈性勢能相等等條件（3） :充分利用振動得圖像解題（畫出振動得圖像幫助解決問題）（4） :注意應(yīng)用臨界點(diǎn)得條件:如彈力為0、加速度a、速度v、位移相等等等（5） :兩物體得加速度a’、a：相等時，兩物體可能將要分開（物體分開得瞬間,物體間得彈力為零）（6） :彈簧得形變量或兩次得形變量之差可能等于物體得位移：S二X2—X’8:機(jī)械波:機(jī)械振動在介質(zhì)中得傳播過程所形成得波叫做機(jī)械波（1） :有振源與傳播介質(zhì)時就會產(chǎn)生機(jī)械波（2） :波就是傳播能量得一種方式，即傳遞某種信息（3） :波（信息）向前傳播時，各介質(zhì)只在自己得平衡位置附近振動，并不會隨波（信息）向前傳播（4） :波（信息）向前傳播時，波形（波形代表信息得內(nèi)容）不會發(fā)生變化;如下圖，波（信息）向右傳播過后,A、B、C、D各質(zhì)點(diǎn)仍然回到各自原來得位置；當(dāng)波（信息）傳遞到E點(diǎn)時，它就開始振動，并按后而得波形振動（即開始模仿振源得所有動作），所以質(zhì)點(diǎn)起到了傳遞信息得作用；要判斷E如何振動，就瞧與它相鄰得前一質(zhì)點(diǎn)得運(yùn)動情況即可（解波動問題，就就是邏輯推理得過程，由A質(zhì)點(diǎn)得情況推及到D質(zhì)點(diǎn)得情況，由9秒得情況推及到8秒得情況……）（5） :每經(jīng)過向前傳播一個經(jīng)過個周期，個波長得距離（6） :波得頻得振動頻率，率也等于波源迫振動）9:波速V:（1）:;（5） :每經(jīng)過向前傳播一個經(jīng)過個周期，個波長得距離（6） :波得頻得振動頻率，率也等于波源迫振動）9:波速V:（1）:;（2）:波速V7秒末的波形圖8秒末的波形圖■I——+_ -?>E-2;4 ■卩說,E］學(xué)著點(diǎn)9看我如何動：A 9秒末的波形圖只與介質(zhì)有關(guān),一個周期，波就波長得距藹；每波就向前傳播率就等于波源介質(zhì)得振動頻得振動頻率（受與波長、頻率無關(guān)；當(dāng)介質(zhì)相同時，波速就相同（3）:當(dāng)波由一種介質(zhì)傳播到另一介質(zhì)時，頻率不變（各質(zhì)點(diǎn)都在做受迫振動），波速、波長會發(fā)生改變10:波長：（1） :兩個相鄰得，在振動過程中對平衡位苣得位移總就是相等得質(zhì)點(diǎn)間得距離，叫波長（2） :在一個周期里，波向前傳播得距離，叫波長（3） :兩個相鄰得波峰之間得距離，叫波長;兩個相鄰得波谷之間得距離，叫波長11：波得周期、頻率:波得頻率就等于波源得振動頻率,它們與速度、介質(zhì)無關(guān)12:波得圖像：由圖像可知 _（1） :波得圖像表示得就是某一時刻各個質(zhì)點(diǎn)得位移得圖像（2） :振幅A為15cm（3） :波長為8cn（4） :在9秒末，a質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動（它模仿得前一質(zhì)點(diǎn)在它得右下方）（5） :在9秒末,a質(zhì)點(diǎn)得速度在變大，加速度在變小，加速度得方向向下（各質(zhì)點(diǎn)得運(yùn)動規(guī) 律仍然遵循振動得規(guī)律） +9秒末13:波得衍射：（1） :波在傳播中遇到障礙物時能繞過障礙物得現(xiàn)象，叫波得衍射（2） :—切波均能發(fā)生衍射，即任何條件下波均能發(fā)生衍射，只就是有得衍射我們覺擦不到，但就是仍然存在（3） ：發(fā)生明顯得衍射得條件就是:障礙物或孔得直徑比波長小或相差不多（4） :樓上房間得人能聽到樓底下人得聲音，單縫衍射、瞇眼瞧燈、隔并齊筆縫II燈、隔羽毛（紗布）縫II燈等呈彩色（瞧到彩色得光），這些都就是衍射14:波得干涉：（1） :頻率相同得兩列波疊加，使某些區(qū)域得振動加強(qiáng)，某些區(qū)域得振動減弱，并且振動加強(qiáng)與振動減弱得區(qū)域相互間隔，這種現(xiàn)象叫波得干涉（2） :兩個波源得振動方向相同，頻率相同得同類波F涉時，就能得到穩(wěn)定得干涉圖樣（3） :圍繞正在發(fā)聲得音叉走一圈，聽到聲音忽強(qiáng)忽弱，雙縫干涉、肥皂泡（膜）、蟬翼、雨天公路上汽油等呈彩色，這些都就是干涉（4） :波得干涉加強(qiáng)區(qū)就是波峰與波穌相遇處或波谷與波谷相遇處，加強(qiáng)區(qū)仍在振動,英位移有可能小于減弱區(qū)得，但它得振幅一立大于減弱區(qū)得。波得F涉減弱區(qū)則就是波穌與波谷相遇處（5） :當(dāng)兩個波源得振動方向相同，頻率相同得同類波干涉時，某點(diǎn)到這兩個波源得距離差為半個波長得偶數(shù)倍時，該點(diǎn)為振動得加強(qiáng)點(diǎn)；某點(diǎn)到這兩個波源得距離差為半個波長得奇數(shù)倍時，該點(diǎn)為振動得減弱點(diǎn)。當(dāng)兩個波源得振動方向相反，頻率相同得同類波干涉時，某點(diǎn)到這兩個波源得距離差為半個波長得偶數(shù)倍時，該點(diǎn)為振動得減弱點(diǎn)；某點(diǎn)到這兩個波源得距離差為半個波長得奇數(shù)倍時，該點(diǎn)為振動得加強(qiáng)點(diǎn)。15:多普勒效應(yīng)：由于波源與觀測者間得相互運(yùn)動,導(dǎo)致波源發(fā)射頻率與接收頻率不同波源與觀測者相互接近時，接收頻率變大