高中物理机械振动基础题（高中物理机械振动和机械波知识点解析及总结）

3. 描述简谐运动的物理量

（1）位移x：由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段，是矢量，其最大值等于振幅。

（2）振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量，表示振动的强弱。

（3）周期T和频率f：表示振动快慢的物理量，二者互为倒数关系，即T=1/f。

4. 简谐运动的图像

（1）意义：表示振动物体位移随时间变化的规律，注意振动图像不是质点的运动轨迹。

（2）特点：简谐运动的图像是正弦（或余弦）曲线。

（3）应用：可直观地读取振幅A、周期T以及各时刻的位移x，判定回复力、加速度方向，判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况。

二、弹簧振子

定义：周期和频率只取决于弹簧的劲度系数和振子的质量，与其放置的环境和放置的方式无任何关系。如某一弹簧振子做简谐运动时的周期为T，不管把它放在地球上、月球上还是卫星中；是水平放置、倾斜放置还是竖直放置；振幅是大还是小，它的周期就都是T。

三、单摆

1. 定义：摆线的质量不计且不可伸长，摆球的直径比摆线的长度小得多，摆球可视为质点。单摆是一种理想化模型。

2. 单摆的振动可看作简谐运动的条件是：最大摆角α<5°。

3. 单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向并且指向平衡位置的分力。

4. 作简谐运动的单摆的周期公式为：T=2π

（1） 在振幅很小的条件下，单摆的振动周期跟振幅无关。

（2）单摆的振动周期跟摆球的质量无关，只与摆长L和当地的重力加速度g有关.

（3）摆长L是指悬点到摆球重心间的距离，在某些变形单摆中，摆长L应理解为等效摆长，重力加速度应理解为等效重力加速度（一般情况下，等效重力加速度g'等于摆球静止在平衡位置时摆线的张力与摆球质量的比值）。

四、受迫振动

1. 受迫振动：振动系统在周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动。

2. 受迫振动的特点：受迫振动稳定时，系统振动的频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率无关。

3. 共振：当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，振动物体的振幅最大，这种现象叫做共振。共振的条件：驱动力的频率等于振动系统的固有频率。

五、机械波

1. 定义：机械振动在介质中的传播形成机械波。

2. 机械波产生的条件：

（1）波源

（2）介质

3. 机械波的分类：

（1）横波：质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波。横波有凸部（波峰）和凹部（波谷）。

（2）纵波：质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波。纵波有密部和疏部。

注意：气体、液体、固体都能传播纵波，但气体、液体不能传播横波。

4. 机械波的特点：

（1）机械波传播的是振动形式和能量。质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。

（2）介质中各质点的振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同。

（3）离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动。

七、波动图像

1. 定义：表示波的传播方向上，介质中的各个质点在同一时刻相对平衡位置的位移。当波源作简谐运动时，它在介质中形成简谐波，其波动图像为正弦或余弦曲线。

（1）由波的图像可获取的信息：

①从图像可以直接读出振幅（注意单位）

②从图像可以直接读出波长（注意单位）

③可求任一点在该时刻相对平衡位置的位移（包括大小和方向）

④在波速方向已知（或已知波源方位）时可确定各质点在该时刻的振动方向.

⑤可以确定各质点振动的加速度方向（加速度总是指向平衡位置）

（2）波动图像与振动图像的比较：

八、波动问题多解性

波的传播过程中时间上的周期性、空间上的周期性以及传播方向上的双向性是导致“波动问题多解性”的主要原因。若题目假设一定的条件，可使无限系列解转化为有限或惟一解。

九、波的衍射

波在传播过程中偏离直线传播，绕过障碍物的现象。衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异。

波发生明显衍射现象的条件是：障碍物（或小孔）的尺寸比波的波长小或能够与波长差不多。

十、波的叠加

几列波相遇时，每列波能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰，只是在重叠的区域里，任一质点的总位移等于各列波分别引起的位移的矢量和。两列波相遇前、相遇过程中、相遇后，各自的运动状态不发生任何变化，这是波的独立性原理。

十一、波的干涉

频率相同的两列波叠加，某些区域的振动加强，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间隔的现象，叫波的干涉。

产生干涉现象的条件：两列波的频率相同，振动情况稳定。

注意：

①干涉时，振动加强区域或振动减弱区域的空间位置是不变的，加强区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之和，减弱区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之差。

②两列波在空间相遇发生干涉，两列波的波峰相遇点为加强点，波峰和波谷的相遇点是减弱的点，加强的点只是振幅大了，并非任一时刻的位移都大；减弱的点只是振幅小了，也并非任一时刻的位移都最小。如图若S1、S2为振动方向同步的相干波源，当PS1-PS2=nλ时，振动加强；当PS1-PS2=（2n 1）λ/2时，振动减弱。

十二、声波

1. 空气中的声波是纵波，传播速度为340m/s.

2. 能够引起人耳感觉的声波频率范围是：20～20000Hz.

3. 超声波：频率高于20000Hz的声波。

①超声波的重要性质有：波长短，不容易发生衍射，基本上能直线传播，因此可以使能量定向集中传播；穿透能力强.

②对超声波的利用：用声纳探测潜艇、鱼群，探察金属内部的缺陷；利用超声波碎石治疗胆结石、肾结石等；利用“B超”探察人体内病变。

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（图文来源：网络）

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