高考物理知识点机械振动机械波
考试点
基概念
简谐运动基概念
1．定义
物体偏离衡位置位移成正总指衡位置回复力作振动简谐运动表达式：F kx
（1）简谐运动位移必须指偏离衡位置位移说研究简谐运动时说位移起点必须衡位置处
（2）回复力种效果力振动物体振动方受合力
（3）衡位置等衡状态衡位置指回复力零位置物体该位置受合外力定零（单摆摆低点时振动方合力零指悬点方合力等零处衡状态）
（4）Fkx判断振动简谐运动充分必条件简谐运动振动方合力必须满足该条件反振动方合力满足该条件该振动定简谐运动
2．重物理量间关系
熟练掌握做简谐运动物体某时刻（某位置）位移x回复力F加速度a速度v四矢量相互关系
（1）定义知：F∝x方相反
（2）牛顿第二定律知：F∝a方相
（3）两条知：a∝x方相反
（4）vxFa间关系复杂：va（ v Fvx反）时v定增va反（ v F反vx）时v定减
3．总体描述简谐运动物理量
振动特点复性者说周期性振动物体空间运动定范围振幅A描述时间周期T描述完成次全振动须时间
（1）振幅A描述振动强弱物理量（定振幅位移相区简谐运动振动程中振幅变位移时刻改变）
（2）周期T描述振动快慢物理量（频率f1T 描述振动快慢物理量）周期振动系统身素决定固周期简谐运动周期公式：（中m振动物体质量k回复力系数简谐运动判定式F kx中例系数弹簧振子k弹簧劲度简谐运动弹簧劲度）
二典型简谐运动
1．弹簧振子
（1）周期振幅关振子质量弹簧劲度决定
（2）证明竖直放置弹簧振子振动简谐运动周期公式结直接
（3）水方振动弹簧振子回复力弹簧弹力竖直方振动弹簧振子回复力弹簧弹力重力合力
2．单摆
（1）单摆振动回复力重力切分力说成重力拉力合力衡位置振子受回复力零合力心力指悬点零
（2）单摆摆角时（5°）时单摆周期摆球质量m振幅A关中l摆长表示悬点摆球质心距离区分摆长摆线长
（3）球光滑圆弧复滚动单摆完全等摆角足够振动简谐运动时周期公式中l应该圆弧半径R球半径r差
（4）摆钟问题单摆重应利单摆振动等时性制成摆钟计算摆钟类问题时利方法较简单：定时间摆钟走格子数n频率f成正（n分钟数秒数时数……）频率公式：
三简谐运动图象
1．简谐运动图象：横轴表示时间t轴表示位移x建立坐标系画出简谐运动位移——时间图象正弦余弦曲线．
2．振动图象含义：振动图象表示振动物体位移时间变化规律．
3．图象途：图象中知道：
（1）时刻质点位移 （2）振幅A． （3）周期T
（4）速度方：图线时间延伸直接出
（5）加速度：加速度位移成正方总位移方相反．振动图象中认清位移（方）时间变化规律加速度时间变化情况迎刃解
点评：关振动图象讨
（1）简谐运动图象振动质点轨迹．做简谐运动质点轨迹质点复运动段线段（弹簧振子）段圆弧（节单摆）．种复运动位移图象x轴坐标数值表示质点衡位置位移t轴横坐标数值表示时刻样x—t坐标系找时刻应质点位移坐标点位移时间分布情况——振动图象．
（2）简谐运动周期性体现振动图象曲线重复性． 简谐运动种复杂非匀变速运动．运动特点具简单周期性重复性称性．图象研究方程直观简便．简谐运动图象时间增加逐渐延伸时刻图形永远变时刻图线该点切线斜率数值代表该时刻振子速度正负表示速度方正时x正负时x负．
四受迫振动振
1．受迫振动
物体驱动力（周期性外力）作振动受迫振动
⑴物体做受迫振动频率等驱动力频率物体固频率关
⑵物体做受迫振动振幅驱动力频率物体固频率决定：两者越接受迫振动振幅越两者相差越受迫振动振幅越
2．振
驱动力频率物体固频率相等时受迫振动振幅种现象振
求会振解释现象知道什情况利振什情况防止振
（1）利振：振筛转速计微波炉夯机跳板跳水秋千……
（2）防止振：机床底座航海军队桥高层建筑火车车厢……
机械波
1．机械波产生条件：①波源（机械振动）②传播振动介质（相邻质点间存相互作力）
2．机械波分类
机械波分横波波两种
（1）质点振动方波传播方垂直横波：绳波水面波等
分类
质点振动方波传播方关系
形状
举例
横波
垂直
凹凸相间波峰波谷
绳波等
波
条直线
疏密相间密部疏部
弹簧波声波等
（2）质点振动方波传播方行波：弹簧疏密波声波等
说明：震波横波波
3．机械波传播
（1）种均匀介质中机械波传播匀速波速波长频率间满足公式：vλf
（2）介质质点运动衡位置附简谐运动变加速运动介质质点波迁移
（3）机械波转播振动形式量信息
（4）机械波频率波源决定传播速度介质决定
4．机械波传播特点（规律）：
（1）前带前运动状态传：质点做受迫振动起振方波源决定振动频率（周期）等波源振动频率（周期）离波源越远质点振动越滞
（2）机械波传播波源振动形式波源提供量质点
5．机械波反射折射干涉衍射
切波发生反射折射干涉衍射特干涉衍射波特性质
（1）干涉 产生干涉必条件：两列波源频率必须相
需说明：发生干涉必条件充分条件发生干涉求两列波振动方相（振动振动左右振动左右振动）求相差恒定常列举干涉相差零果两波源振动反干涉区域振动加强减弱位置正颠倒
干涉区域某点振动强点振动弱点充条件：
①强：该点两波源路程差波长整数倍δnλ
②弱：该点两波源路程差半波长奇数倍
根分析稳定干涉区域振动加强点始终加强振动减弱点始终减弱
波峰波峰叠加振动加强点波谷波谷叠加振动加强点波峰波谷叠加振动减弱点充分条件必条件
6．普勒效应
波源者接受者相介质运动时接受者会发现波频率发生变化种现象普勒效应
学普勒效应必须弄清问题：
（1）波源速率v匀速静止观察者A时观察者感觉频率变越越
（2）波源静止观察者速率v匀速波源时观察者感觉频率变
（3）波源观察者相运动时观察者感觉频率变
（4）波源观察者背运动时观察者感觉频率变
例4（2004年高考科研测试）a声源发出声波b接收者接收a发出声波ab运动限两者连线方列说法正确
A ．a静止ba运动b收声频a发出高
B．ab方运动b收声频定a发出高
C．ab方运动b收声频定a发出低
D．ab相互背离方运动b收声频a发出高
二振动图象波图象
1．振动图象波图象
振动图象波图象图形象没什区实际质区
（1）物理意义：振动图象表示质点时刻位移波图象表示介质中质点时刻位移
（2）图象横坐标单位：振动图象横坐标表示时间波图象横坐标表示距离
（3）振动图象读出振幅周期波图象读出振幅波长
简谐振动图象简谐横波图象列表较：
简谐振动
简谐横波
图
象
坐
标
横坐标
时间
介质中质点衡位置
坐标
质点振动位移
质点时刻振动位移
研究象
质点
介质中量质点
物理意义
质点时刻振动位移
介质中质点时刻振动位移
时间变化
原图形变图线时间延伸
原波形波传播方移
运动情况
质点做简谐运动
波介质中匀速传播介质中质点做简谐振动
2．描述波物理量——波速周期波长：
（1）波速v：运动状态波形介质中传播速率种波波速介质决定
注：横波中某波峰（波谷）单位时间传播距离等波速
（2）周期T：质点振动周期波源决定
（3）波长λ：波动中振动位移总相两相邻质点间距离
注：横波中两相邻波峰（波谷）间距离波长
结：
（1）波周期传播距离恰波长
：①vλTλfλvT ②波长波源介质决定
（2）质点振动nT（波传播nλ）时波形变
（3）相隔波长整数倍两质点振动状态总相相隔半波长奇数倍两质点振动状态总相反
3．波图象画法
波图象中波图形波传播方某介质质点瞬时速度方三者中已知意两者判定（口诀坡坡 者右右左左））
4．波传播匀速
周期波形匀速前推进波长n周期波形前推进n波长（n意正数）计算中vλfvst者更方便
5．介质质点运动简谐运动（种变加速运动）
介质质点周期路程4A半周期路程2A四分周期路程定A
6．起振方
介质中质点开始振动方振源开始振动方相
v v
12 08 04 0 04 08 12
S
7．波动图象应：
（1）图象直接读出振幅波长质点该时刻振动位移
（2）波动方<>振动方
方法：选择应半周波动方振动方头头相尾尾相判断
y
x
0
y
x
0
图：
（3）两时刻波形问题：设质点振动时间（波传播时间）t波传播距离x
：tnT+△txnλ+△x （△xv△t） 质点振动nT（波传播nλ）时波形变
①根某时刻波形画时刻波形
方法1：波形移法：波传播距离xnλ+△x时波形移△x
方法2：特殊质点振动法：波传播时间tnT+△t时根振动方判断相邻特殊点（峰点谷点衡点）振动△t位置进确定波形
1
2
xm
y
0
②根两时刻波形求某物理量（周期波速传播方等）
三声波
1．空气中声波波
2．空气中声速认340ms水中声速1450ms铁中声速5400ms
3．耳听声波频率范围20Hz20000Hz频率低20Hz声波次声波频率高20000Hz声波超声波
4．耳区分开相差01s两声音
5．声波发生反射干涉衍射等现象声波振现象称声波鸣
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考试点
基概念
简谐运动基概念
1．定义
物体偏离衡位置位移成正总指衡位置回复力作振动简谐运动表达式：F kx
（1）简谐运动位移必须指偏离衡位置位移说研究简谐运动时说位移起点必须衡位置处
（2）回复力种效果力振动物体振动方受合力
（3）衡位置等衡状态衡位置指回复力零位置物体该位置受合外力定零（单摆摆低点时振动方合力零指悬点方合力等零处衡状态）
（4）Fkx判断振动简谐运动充分必条件简谐运动振动方合力必须满足该条件反振动方合力满足该条件该振动定简谐运动
2．重物理量间关系
熟练掌握做简谐运动物体某时刻（某位置）位移x回复力F加速度a速度v四矢量相互关系
（1）定义知：F∝x方相反
（2）牛顿第二定律知：F∝a方相
（3）两条知：a∝x方相反
（4）vxFa间关系复杂：va（ v Fvx反）时v定增va反（ v F反vx）时v定减
3．总体描述简谐运动物理量
振动特点复性者说周期性振动物体空间运动定范围振幅A描述时间周期T描述完成次全振动须时间
（1）振幅A描述振动强弱物理量（定振幅位移相区简谐运动振动程中振幅变位移时刻改变）
（2）周期T描述振动快慢物理量（频率f1T 描述振动快慢物理量）周期振动系统身素决定固周期简谐运动周期公式：（中m振动物体质量k回复力系数简谐运动判定式F kx中例系数弹簧振子k弹簧劲度简谐运动弹簧劲度）
二典型简谐运动
1．弹簧振子
（1）周期振幅关振子质量弹簧劲度决定
（2）证明竖直放置弹簧振子振动简谐运动周期公式结直接
（3）水方振动弹簧振子回复力弹簧弹力竖直方振动弹簧振子回复力弹簧弹力重力合力
2．单摆
（1）单摆振动回复力重力切分力说成重力拉力合力衡位置振子受回复力零合力心力指悬点零
（2）单摆摆角时（5°）时单摆周期摆球质量m振幅A关中l摆长表示悬点摆球质心距离区分摆长摆线长
（3）球光滑圆弧复滚动单摆完全等摆角足够振动简谐运动时周期公式中l应该圆弧半径R球半径r差
（4）摆钟问题单摆重应利单摆振动等时性制成摆钟计算摆钟类问题时利方法较简单：定时间摆钟走格子数n频率f成正（n分钟数秒数时数……）频率公式：
三简谐运动图象
1．简谐运动图象：横轴表示时间t轴表示位移x建立坐标系画出简谐运动位移——时间图象正弦余弦曲线．
2．振动图象含义：振动图象表示振动物体位移时间变化规律．
3．图象途：图象中知道：
（1）时刻质点位移 （2）振幅A． （3）周期T
（4）速度方：图线时间延伸直接出
（5）加速度：加速度位移成正方总位移方相反．振动图象中认清位移（方）时间变化规律加速度时间变化情况迎刃解
点评：关振动图象讨
（1）简谐运动图象振动质点轨迹．做简谐运动质点轨迹质点复运动段线段（弹簧振子）段圆弧（节单摆）．种复运动位移图象x轴坐标数值表示质点衡位置位移t轴横坐标数值表示时刻样x—t坐标系找时刻应质点位移坐标点位移时间分布情况——振动图象．
（2）简谐运动周期性体现振动图象曲线重复性． 简谐运动种复杂非匀变速运动．运动特点具简单周期性重复性称性．图象研究方程直观简便．简谐运动图象时间增加逐渐延伸时刻图形永远变时刻图线该点切线斜率数值代表该时刻振子速度正负表示速度方正时x正负时x负．
四受迫振动振
1．受迫振动
物体驱动力（周期性外力）作振动受迫振动
⑴物体做受迫振动频率等驱动力频率物体固频率关
⑵物体做受迫振动振幅驱动力频率物体固频率决定：两者越接受迫振动振幅越两者相差越受迫振动振幅越
2．振
驱动力频率物体固频率相等时受迫振动振幅种现象振
求会振解释现象知道什情况利振什情况防止振
（1）利振：振筛转速计微波炉夯机跳板跳水秋千……
（2）防止振：机床底座航海军队桥高层建筑火车车厢……
机械波
1．机械波产生条件：①波源（机械振动）②传播振动介质（相邻质点间存相互作力）
2．机械波分类
机械波分横波波两种
（1）质点振动方波传播方垂直横波：绳波水面波等
分类
质点振动方波传播方关系
形状
举例
横波
垂直
凹凸相间波峰波谷
绳波等
波
条直线
疏密相间密部疏部
弹簧波声波等
（2）质点振动方波传播方行波：弹簧疏密波声波等
说明：震波横波波
3．机械波传播
（1）种均匀介质中机械波传播匀速波速波长频率间满足公式：vλf
（2）介质质点运动衡位置附简谐运动变加速运动介质质点波迁移
（3）机械波转播振动形式量信息
（4）机械波频率波源决定传播速度介质决定
4．机械波传播特点（规律）：
（1）前带前运动状态传：质点做受迫振动起振方波源决定振动频率（周期）等波源振动频率（周期）离波源越远质点振动越滞
（2）机械波传播波源振动形式波源提供量质点
5．机械波反射折射干涉衍射
切波发生反射折射干涉衍射特干涉衍射波特性质
（1）干涉 产生干涉必条件：两列波源频率必须相
需说明：发生干涉必条件充分条件发生干涉求两列波振动方相（振动振动左右振动左右振动）求相差恒定常列举干涉相差零果两波源振动反干涉区域振动加强减弱位置正颠倒
干涉区域某点振动强点振动弱点充条件：
①强：该点两波源路程差波长整数倍δnλ
②弱：该点两波源路程差半波长奇数倍
根分析稳定干涉区域振动加强点始终加强振动减弱点始终减弱
波峰波峰叠加振动加强点波谷波谷叠加振动加强点波峰波谷叠加振动减弱点充分条件必条件
6．普勒效应
波源者接受者相介质运动时接受者会发现波频率发生变化种现象普勒效应
学普勒效应必须弄清问题：
（1）波源速率v匀速静止观察者A时观察者感觉频率变越越
（2）波源静止观察者速率v匀速波源时观察者感觉频率变
（3）波源观察者相运动时观察者感觉频率变
（4）波源观察者背运动时观察者感觉频率变
例4（2004年高考科研测试）a声源发出声波b接收者接收a发出声波ab运动限两者连线方列说法正确
A ．a静止ba运动b收声频a发出高
B．ab方运动b收声频定a发出高
C．ab方运动b收声频定a发出低
D．ab相互背离方运动b收声频a发出高
二振动图象波图象
1．振动图象波图象
振动图象波图象图形象没什区实际质区
（1）物理意义：振动图象表示质点时刻位移波图象表示介质中质点时刻位移
（2）图象横坐标单位：振动图象横坐标表示时间波图象横坐标表示距离
（3）振动图象读出振幅周期波图象读出振幅波长
简谐振动图象简谐横波图象列表较：
简谐振动
简谐横波
图
象
坐
标
横坐标
时间
介质中质点衡位置
坐标
质点振动位移
质点时刻振动位移
研究象
质点
介质中量质点
物理意义
质点时刻振动位移
介质中质点时刻振动位移
时间变化
原图形变图线时间延伸
原波形波传播方移
运动情况
质点做简谐运动
波介质中匀速传播介质中质点做简谐振动
2．描述波物理量——波速周期波长：
（1）波速v：运动状态波形介质中传播速率种波波速介质决定
注：横波中某波峰（波谷）单位时间传播距离等波速
（2）周期T：质点振动周期波源决定
（3）波长λ：波动中振动位移总相两相邻质点间距离
注：横波中两相邻波峰（波谷）间距离波长
结：
（1）波周期传播距离恰波长
：①vλTλfλvT ②波长波源介质决定
（2）质点振动nT（波传播nλ）时波形变
（3）相隔波长整数倍两质点振动状态总相相隔半波长奇数倍两质点振动状态总相反
3．波图象画法
波图象中波图形波传播方某介质质点瞬时速度方三者中已知意两者判定（口诀坡坡 者右右左左））
4．波传播匀速
周期波形匀速前推进波长n周期波形前推进n波长（n意正数）计算中vλfvst者更方便
5．介质质点运动简谐运动（种变加速运动）
介质质点周期路程4A半周期路程2A四分周期路程定A
6．起振方
介质中质点开始振动方振源开始振动方相
v v
12 08 04 0 04 08 12
S
7．波动图象应：
（1）图象直接读出振幅波长质点该时刻振动位移
（2）波动方<>振动方
方法：选择应半周波动方振动方头头相尾尾相判断
y
x
0
y
x
0
图：
（3）两时刻波形问题：设质点振动时间（波传播时间）t波传播距离x
：tnT+△txnλ+△x （△xv△t） 质点振动nT（波传播nλ）时波形变
①根某时刻波形画时刻波形
方法1：波形移法：波传播距离xnλ+△x时波形移△x
方法2：特殊质点振动法：波传播时间tnT+△t时根振动方判断相邻特殊点（峰点谷点衡点）振动△t位置进确定波形
1
2
xm
y
0
②根两时刻波形求某物理量（周期波速传播方等）
三声波
1．空气中声波波
2．空气中声速认340ms水中声速1450ms铁中声速5400ms
3．耳听声波频率范围20Hz20000Hz频率低20Hz声波次声波频率高20000Hz声波超声波
4．耳区分开相差01s两声音
5．声波发生反射干涉衍射等现象声波振现象称声波鸣
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