高中物理機(jī)械波？一、機(jī)械波的誕生與本質(zhì)
“機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波是高中物理教學(xué)中的難點(diǎn)，有哪些知識(shí)點(diǎn)需要學(xué)生學(xué)習(xí)呢?下面我給大家?guī)?lái)高中物理課本中機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波知識(shí)點(diǎn)，希望對(duì)你有幫助。
1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)
1定義:物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總是指向平衡位置的回復(fù)力的作用下的振動(dòng)，叫做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).
2簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征:回復(fù)力F=-kx，加速度a=-kx/m，方向與位移方向相反，總指向平衡位置.
簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種變加速運(yùn)動(dòng)，在平衡位置時(shí)，速度最大，加速度為零;在最大位移處，速度為零，加速度最大.
3描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量
①位移x:由平衡位置指向振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段，是向量，其最大值等于振幅.
②振幅A:振動(dòng)物體離開平衡位置的最大距離，是標(biāo)量，表示振動(dòng)的強(qiáng)弱.
③周期T和頻率f:表示振動(dòng)快慢的物理量，二者互為倒數(shù)關(guān)系，即T=1/f.
4簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的影象
①意義:表示振動(dòng)物 *** 移隨時(shí)間變化的規(guī)律，注意振動(dòng)影象不是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡.
②特點(diǎn):簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的影象是正弦或余弦曲線.
③應(yīng)用:可直觀地讀取振幅A、周期T以及各時(shí)刻的位移x，判定回復(fù)力、加速度方向，判定某段時(shí)間內(nèi)位移、回復(fù)力、加速度、速度、動(dòng)能、勢(shì)能的變化情況.
2.彈簧振子:周期和頻率只取決于彈簧的勁度系數(shù)和振子的質(zhì)量，與其放置的環(huán)境和放置的方式無(wú)任何關(guān)系.如某一彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的周期為T，不管把它放在地球上、月球上還是衛(wèi)星中;是水平放置、傾斜放置還是豎直放置;振幅是大還是小，它的周期就都是T.
3.單擺:擺線的質(zhì)量不計(jì)且不可伸長(zhǎng)，擺球的直徑比擺線的長(zhǎng)度小得多，擺球可視為質(zhì)點(diǎn).單擺是一種理想化模型.
1單擺的振動(dòng)可看作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件是:最大擺角α<5°.
2單擺的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向并且指向平衡位置的分力.
3作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的單擺的周期公式為:
①在振幅很小的條件下，單擺的振動(dòng)周期跟振幅無(wú)關(guān).
②單擺的振動(dòng)周期跟擺球的質(zhì)量無(wú)關(guān)，只與擺長(zhǎng)L和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭有關(guān).
③擺長(zhǎng)L是指懸點(diǎn)到擺球重心間的距離，在某些變形單擺中，擺長(zhǎng)L應(yīng)理解為等效擺長(zhǎng)，重力加速度應(yīng)理解為等效重力加速度一般情況下，等效重力加速度g'等于擺球靜止在平衡位置時(shí)擺線的張力與擺球質(zhì)量的比值.
4.受迫振動(dòng)
1受迫振動(dòng):振動(dòng)系統(tǒng)在周期性驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)叫受迫振動(dòng).
2受迫振動(dòng)的特點(diǎn):受迫振動(dòng)穩(wěn)定時(shí)，系統(tǒng)振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率無(wú)關(guān).
3共振:當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，振動(dòng)物體的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振.
共振的條件:驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率. .
5.機(jī)械波:機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波.
1機(jī)械波產(chǎn)生的條件:①波源;②介質(zhì)
2機(jī)械波的分類
①橫波:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波叫橫波.橫波有凸部波峰和凹部波谷.
②縱波:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波.縱波有密部和疏部.
[注意]氣體、液體、固體都能傳播縱波，但氣體、液體不能傳播橫波.
3機(jī)械波的特點(diǎn)
①機(jī)械波傳播的是振動(dòng)形式和能量.質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近振動(dòng)，并不隨波遷移.
②介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期和頻率都與波源的振動(dòng)周期和頻率相同.
③離波源近的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)依次振動(dòng).
6.波長(zhǎng)、波速和頻率及其關(guān)系
1波長(zhǎng):兩個(gè)相鄰的且在振動(dòng)過(guò)程中對(duì)平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點(diǎn)間的距離叫波長(zhǎng).振動(dòng)在一個(gè)周期里在介質(zhì)中傳播的距離等于一個(gè)波長(zhǎng).
2波速:波的傳播速率.機(jī)械波的傳播速率由介質(zhì)決定，與波源無(wú)關(guān).
3頻率:波的頻率始終等于波源的振動(dòng)頻率，與介質(zhì)無(wú)關(guān).
4三者關(guān)系:v=λf
7. 波動(dòng)影象:表示波的傳播方向上，介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻相對(duì)平衡位置的位移.當(dāng)波源作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，它在介質(zhì)中形成簡(jiǎn)諧波，其波動(dòng)影象為正弦或余弦曲線.
由波的影象可獲取的資訊
①?gòu)挠跋罂梢灾苯幼x出振幅注意單位
②從影象可以直接讀出波長(zhǎng)注意單位.
③可求任一點(diǎn)在該時(shí)刻相對(duì)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時(shí)可確定各質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動(dòng)方向.
⑤可以確定各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的加速度方向加速度總是指向平衡位置
8.波動(dòng)問(wèn)題多解性
波的傳播過(guò)程中時(shí)間上的周期性、空間上的周期性以及傳播方向上的雙向性是導(dǎo)致“波動(dòng)問(wèn)題多解性”的主要原因.若題目假設(shè)一定的條件，可使無(wú)限系列解轉(zhuǎn)化為有限或惟一解
9.波的衍射
波在傳播過(guò)程中偏離直線傳播，繞過(guò)障礙物的現(xiàn)象.衍射現(xiàn)象總是存在的，只有明顯與不明顯的差異.波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是:障礙物或小孔的尺寸比波的波長(zhǎng)小或能夠與波長(zhǎng)差不多.
10.波的疊加
幾列波相遇時(shí)，每列波能夠保持各自的狀態(tài)繼續(xù)傳播而不互相干擾，只是在重疊的區(qū)域里，任一質(zhì)點(diǎn)的總位移等于各列波分別引起的位移的向量和.兩列波相遇前、相遇過(guò)程中、相遇后，各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不發(fā)生任何變化，這是波的獨(dú)立性原理.
11.波的干涉:
頻率相同的兩列波疊加，某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象，叫波的干涉.產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件:兩列波的頻率相同，振動(dòng)情況穩(wěn)定.
[注意]①干涉時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域或振動(dòng)減弱區(qū)域的空間位置是不變的，加強(qiáng)區(qū)域中心質(zhì)點(diǎn)的振幅等于兩列波的振幅之和，減弱區(qū)域中心質(zhì)點(diǎn)的振幅等于兩列波的振幅之差.
②兩列波在空間相遇發(fā)生干涉，兩列波的波峰相遇點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，波峰和波谷的相遇點(diǎn)是減弱的點(diǎn)，加強(qiáng)的點(diǎn)只是振幅大了，并非任一時(shí)刻的位移都大;減弱的點(diǎn)只是振幅小了，也并非任一時(shí)刻的位移都最小. 如圖若S1、S2為振動(dòng)方向同步的相干波源，當(dāng)PS1-PS2=nλ時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng);當(dāng)PS1-PS2=2n+1λ/2時(shí)，振動(dòng)減弱。
一、機(jī)械波的誕生與本質(zhì)
機(jī)械波，是由(1)機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳遞，形成的一種波動(dòng)現(xiàn)象。其產(chǎn)生必須具備(2)兩個(gè)關(guān)鍵條件：一是有穩(wěn)定的機(jī)械振動(dòng)源，二是介質(zhì)能傳遞振動(dòng)。這種傳遞并非質(zhì)點(diǎn)遷移，而是振動(dòng)形式、能量與信息的傳遞，每個(gè)質(zhì)點(diǎn)僅在平衡位置附近(3)微小振動(dòng)，不隨波逐流。
1. 波的分類與特性
機(jī)械波可分為橫波(4)與縱波，前者質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向垂直，有明顯的波峰和波谷；后者質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向平行，可見密部和疏部。描述機(jī)械波的三個(gè)核心物理量包括：
波長(zhǎng)λ：橫波中，相鄰波峰間的距離為一個(gè)波長(zhǎng)；縱波中，相鄰密部間的距離同理。
機(jī)械波的產(chǎn)生和描述
機(jī)械波源于介質(zhì)中振動(dòng)的傳遞。定義上，機(jī)械波是由介質(zhì)中的振動(dòng)在其中傳播而形成。產(chǎn)生條件包括振動(dòng)源和傳播介質(zhì)。振動(dòng)源的振動(dòng)帶動(dòng)介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)做受迫振動(dòng)，形成波的傳播。
波的分類有橫波與縱波。橫波中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向垂直于波的傳播方向，波峰與波谷是其顯著特征。縱波中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向一致，密部與疏部交替出現(xiàn)。
波長(zhǎng)是橫波中兩個(gè)相鄰波峰或波谷的距離，或縱波中兩個(gè)相鄰密部或疏部的距離。周期與頻率代表介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期和頻率，它們與波源的振動(dòng)周期和頻率相同，與介質(zhì)無(wú)關(guān)。
波速由介質(zhì)決定，與波源無(wú)關(guān)。波速計(jì)算公式為波長(zhǎng)除以周期或頻率乘以波長(zhǎng)。
波的圖象
波的圖象描繪了介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻相對(duì)于平衡位置的位移。通過(guò)橫縱坐標(biāo)表示質(zhì)點(diǎn)位置與位移，連接形成曲線。圖象顯示了振幅、波長(zhǎng)、質(zhì)點(diǎn)位移及振動(dòng)方向。
波的圖象可以獲取振幅、波長(zhǎng)、質(zhì)點(diǎn)位移等信息。通過(guò)比較不同時(shí)間的圖象，可判斷波的傳播方向和各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向。
波的圖象分析包括周期和頻率的計(jì)算，以及波形的平移和旋轉(zhuǎn)。
波的多解性
波的時(shí)間周期性意味著波形每經(jīng)過(guò)一個(gè)周期重復(fù)出現(xiàn)，而空間周期性則表明波的相位沿傳播方向周期性變化。波的多解性源于波的傳播特性，包括波形的復(fù)現(xiàn)和空間相位的周期性。
不同點(diǎn)
1、產(chǎn)生機(jī)理不同，機(jī)械波是由機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生的；電磁波產(chǎn)生機(jī)理則因?yàn)椴ㄩL(zhǎng)的不同有所差別，有電子的周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生；有原子的外層電子受激發(fā)后產(chǎn)生；有原子的內(nèi)層電子受激發(fā)后產(chǎn)生；有原子核受激發(fā)后產(chǎn)生。
2、介質(zhì)對(duì)傳播速度的影響不同
①機(jī)械波的傳播速度由介質(zhì)決定，與頻率無(wú)關(guān)，即同種介質(zhì)不同頻率的機(jī)械波傳播速度相同。如聲波在溫度15時(shí)的空氣中傳播速度為340m/s，溫度不同時(shí)傳播速度不同，但與頻率無(wú)關(guān)。
②電磁波在真空中傳播速度相同，均為3×10（8）m/s。在同種介質(zhì)中不同頻率的電磁波傳播速度不同，頻率越大傳播速度越小，如：紅光和紫光在同種介質(zhì)中折射率n紅小于n紫（這也是為什么三棱鏡能夠分光的原理）.
③機(jī)械波不能在真空中傳播，電磁波能在真空中傳播，其原因是：機(jī)械波傳播的是振動(dòng)形式，通過(guò)振動(dòng)形式傳遞能量，其本身不是物質(zhì)，故不能在真空中傳播；而電磁波是電磁場(chǎng)在空間的傳播，本身就是物質(zhì)，在真空中可以傳播，而在介質(zhì)中傳播速度反而受影響（這個(gè)傳播速度指的是群速度，電磁波在介質(zhì)中的相速度不一定比空氣中的相速度低）
一、電磁波與機(jī)械波的區(qū)別：
1. 本質(zhì)不同：電磁波源于電磁現(xiàn)象，而機(jī)械波則是力學(xué)現(xiàn)象。
2. 傳播介質(zhì)：電磁波可在真空中自由傳播，而機(jī)械波需在彈性介質(zhì)中才能傳播。
3. 傳播速度：電磁波在真空中的速度為光速（約3.0x10^8 m/s），而在介質(zhì)中速度則取決于波長(zhǎng)與頻率。相比之下，機(jī)械波在真空中的傳播速度為零，在介質(zhì)中則由波長(zhǎng)與頻率決定。
4. 波的性質(zhì)：電磁波為橫波，機(jī)械波則可以是橫波、縱波或二者的混合波。
5. 產(chǎn)生機(jī)理：電磁波由LC振蕩電路產(chǎn)生，而機(jī)械波則由機(jī)械振動(dòng)所造成。
6. 周期性變化的物理量：電磁波的電場(chǎng)E和磁場(chǎng)B在時(shí)間和空間上呈周期性變化；機(jī)械波則通過(guò)質(zhì)點(diǎn)的位移、加速度等呈現(xiàn)周期性變化。
7. 共有現(xiàn)象：反射、折射、衍射和干涉是電磁波和機(jī)械波共有的特性。
二、應(yīng)用舉例解析：
例1：正確選項(xiàng)是A。變化的磁場(chǎng)確實(shí)能產(chǎn)生電場(chǎng)，這一現(xiàn)象遵循電磁波的產(chǎn)生原理。選項(xiàng)B、C的描述與電磁波的特性不符，選項(xiàng)D則忽略了介質(zhì)均勻性的條件。
例2：正確選項(xiàng)是B。電磁波確實(shí)能在真空中傳播，并且可以發(fā)生衍射現(xiàn)象。選項(xiàng)A和C的描述與電磁波的特性不符，選項(xiàng)D則忽略了所有波都能傳遞信息的事實(shí)。
例3：正確選項(xiàng)是A。彩超利用了多普勒效應(yīng)，而CT則利用了X射線在不同組織中的穿透差異。
以上就是高中物理機(jī)械波的全部?jī)?nèi)容，1. 本質(zhì)不同：電磁波源于電磁現(xiàn)象，而機(jī)械波則是力學(xué)現(xiàn)象。2. 傳播介質(zhì)：電磁波可在真空中自由傳播，而機(jī)械波需在彈性介質(zhì)中才能傳播。3. 傳播速度：電磁波在真空中的速度為光速（約3.0x10^8 m/s），而在介質(zhì)中速度則取決于波長(zhǎng)與頻率。相比之下，機(jī)械波在真空中的傳播速度為零，內(nèi)容來(lái)源于互聯(lián)網(wǎng)，信息真?zhèn)涡枳孕斜鎰e。如有侵權(quán)請(qǐng)聯(lián)系刪除。
