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高考物理《機(jī)械波》知識(shí)點(diǎn)整理
在日常的學(xué)習(xí)中，相信大家一定都接觸過知識(shí)點(diǎn)吧！知識(shí)點(diǎn)就是掌握某個(gè)問題/知識(shí)的學(xué)習(xí)要點(diǎn)。相信很多人都在為知識(shí)點(diǎn)發(fā)愁，下面是小編幫大家整理的高考物理《機(jī)械波》知識(shí)點(diǎn)整理，供大家參考借鑒，希望可以幫助到有需要的朋友。
高考物理《機(jī)械波》知識(shí)點(diǎn)整理 1
形成條件
波源
波源也稱振源，指能夠維持振動(dòng)的傳播，不間斷的輸入能量，并能發(fā)出波的物體或物體所在的初始位置。波源即是機(jī)械波形成的必要條件，也是電磁波形成的必要條件。
波源可以認(rèn)為是第一個(gè)開始振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，波源開始振動(dòng)后，介質(zhì)中的其他質(zhì)點(diǎn)就以波源的頻率做受迫振動(dòng)，波源的頻率等于波的頻率。
介質(zhì)
廣義的介質(zhì)可以是包含一種物質(zhì)的另一種物質(zhì)。在機(jī)械波中，介質(zhì)特指機(jī)械波借以傳播的物質(zhì)。僅有波源而沒有介質(zhì)時(shí)，機(jī)械波不會(huì)產(chǎn)生，例如，真空中的鬧鐘無(wú)法發(fā)出聲音。機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速率是由介質(zhì)本身的固有性質(zhì)決定的。在不同介質(zhì)中，波速是不同的。
下表給出了0℃時(shí)，聲波在不同介質(zhì)的傳播速度，數(shù)據(jù)取自《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書-物理(選修3-4)》(2005年)。單位v/m·s^-1
傳播方式與特點(diǎn)
質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)
機(jī)械波在傳播過程中，每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都只做上下(左右)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，即，質(zhì)點(diǎn)本身并不隨著機(jī)械波的傳播而前進(jìn)，也就是說(shuō)，機(jī)械波的一質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)是沿一水平直線進(jìn)行的。例如：人的聲帶不會(huì)隨著聲波的傳播而離開口腔。簡(jiǎn)諧振動(dòng)做等幅震動(dòng),理想狀態(tài)下可看作做能量守恒的運(yùn)動(dòng).阻尼振動(dòng)為能量逐漸損失的運(yùn)動(dòng)
為了說(shuō)明機(jī)械波在傳播時(shí)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，現(xiàn)已繩波(右下圖)為例進(jìn)行介紹，其他形式的機(jī)械波同理。
繩波是一種簡(jiǎn)單的橫波，在日常生活中，我們拿起一根繩子的一端進(jìn)行一次抖動(dòng)，就可以看見一個(gè)波形在繩子上傳播，如果連續(xù)不斷地進(jìn)行周期性上下抖動(dòng)，就形成了繩波。
把繩分成許多小部分，每一小部分都看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，相鄰兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間，有彈力的相互作用。第一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在外力作用下振動(dòng)后，就會(huì)帶動(dòng)第二個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，只是質(zhì)點(diǎn)二的振動(dòng)比前者落后。這樣，前一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)帶動(dòng)后一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，依次帶動(dòng)下去，振動(dòng)也就發(fā)生區(qū)域向遠(yuǎn)處的傳播，從而形成了繩波。如果在繩子上任取一點(diǎn)系上紅布條，我們還可以發(fā)現(xiàn)，紅布條只是在上下振動(dòng)，并沒有隨波前進(jìn)。
由此，我們可以發(fā)現(xiàn)，介質(zhì)中的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)，在波傳播時(shí)，都只做簡(jiǎn)諧振動(dòng)(可以是上下，也可以是左右)，機(jī)械波可以看成是一種運(yùn)動(dòng)形式的傳播，質(zhì)點(diǎn)本身不會(huì)沿著波的傳播方向移動(dòng)。
對(duì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向的判定有很多方法，比如對(duì)比前一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng);還可以用"上坡下，下坡上"進(jìn)行判定，即沿著波的傳播方向，向上遠(yuǎn)離平衡位置的質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，向下遠(yuǎn)離平衡位置的質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)。
機(jī)械波傳播的本質(zhì)
在機(jī)械波傳播的過程中，介質(zhì)里本來(lái)相對(duì)靜止的質(zhì)點(diǎn)，隨著機(jī)械波的傳播而發(fā)生振動(dòng)，這表明這些質(zhì)點(diǎn)獲得了能量，這個(gè)能量是從波源通過前面的質(zhì)點(diǎn)依次傳來(lái)的。所以，機(jī)械波傳播的實(shí)質(zhì)是能量的傳播，這種能量可以很小，也可以很大，海洋的潮汐能甚至可以用來(lái)發(fā)電，這是維持機(jī)械波(水波)傳播的能量轉(zhuǎn)化成了電能。
機(jī)械波
機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播稱為機(jī)械波。機(jī)械波與電磁波既有相似之處又有不同之處，機(jī)械波由機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生，電磁波由電磁振蕩產(chǎn)生;機(jī)械波的傳播需要特定的介質(zhì)，在不同介質(zhì)中的傳播速度也不同，在真空中根本不能傳播，而電磁波，例如光波，可以在真空中傳播;機(jī)械波可以是橫波和縱波，但電磁波只能是橫波;機(jī)械波與電磁波的許多物理性質(zhì)，如：折射、反射等是一致的，描述它們的物理量也是相同的。常見的機(jī)械波有：水波、聲波、地震波。
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描述機(jī)械波的物理量——波長(zhǎng)、波速和頻率(周期)的關(guān)系
⑴波長(zhǎng)λ：兩個(gè)相鄰的、在振動(dòng)過程中對(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)周期內(nèi)在介質(zhì)中傳播的距離等于波長(zhǎng)。
�、祁l率f：波的頻率由波源決定，在任何介質(zhì)中頻率保持不變。
�、遣ㄋ賤：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)振動(dòng)向外傳播的距離。波速的大小由介質(zhì)決定。
波的干涉和衍射
衍射：波繞過障礙物或小孔繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。產(chǎn)生顯著衍射的條件是障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或與波長(zhǎng)相差不多。
干涉：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，使某些區(qū)域振動(dòng)減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條件是：兩列波的頻率相同，相差恒定。
穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象中，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的空間位置是不變的，加強(qiáng)區(qū)的振幅等于兩列波振幅之和，減弱區(qū)振幅等于兩列波振幅之差。
判斷加強(qiáng)與減弱區(qū)域的方法一般有兩種：一是畫峰谷波形圖，峰峰或谷谷相遇增強(qiáng)，峰谷相遇減弱。二是相干波源振動(dòng)相同時(shí)，某點(diǎn)到二波源程波差是波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)振動(dòng)增強(qiáng)，是半波長(zhǎng)奇數(shù)倍時(shí)振動(dòng)減弱。干涉和衍射是波所特有的現(xiàn)象。
高中物理選修3-4重要知識(shí)點(diǎn)
相對(duì)論的時(shí)空觀
經(jīng)典物理學(xué)的時(shí)空觀(牛頓物理學(xué)的絕對(duì)時(shí)空觀)：時(shí)間和空間是脫離物質(zhì)而存在的，是絕對(duì)的，空間與時(shí)間之間沒有任何聯(lián)系。
相對(duì)論的時(shí)空觀(愛因斯坦相對(duì)論的相對(duì)時(shí)空觀)：空間和時(shí)間都與物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。
相對(duì)論的時(shí)空觀更具有普遍性，但是經(jīng)典物理學(xué)作為相對(duì)論的特例，在宏觀低速運(yùn)動(dòng)時(shí)仍將發(fā)揮作用。
時(shí)間和空間的相對(duì)性(時(shí)長(zhǎng)尺短)
1.同時(shí)的相對(duì)性：指兩個(gè)事件，在一個(gè)慣性系中觀察是同時(shí)的，但在另外一個(gè)慣性系中觀察卻不再是同時(shí)的。
2.長(zhǎng)度的相對(duì)性：指相對(duì)于觀察者運(yùn)動(dòng)的物體，在其運(yùn)動(dòng)方向的長(zhǎng)度，總是小于物體靜止時(shí)的長(zhǎng)度。而在垂直于運(yùn)動(dòng)方向上，其長(zhǎng)度保持不變。
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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
�、傥灰苮：由平衡位置指向振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段，是矢量，其最大值等于振幅。
�、谡穹鵄：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。
�、壑芷赥和頻率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)的圖像
�、僖饬x：表示振動(dòng)物體位移隨時(shí)間變化的規(guī)律，注意振動(dòng)圖像不是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。
②特點(diǎn)：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像是正弦(或余弦)曲線。
�、蹜�(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。
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)。
�、趩螖[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)。
�、蹟[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)。
�、诳v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)
�、贆C(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。
�、诮橘|(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)。
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