機(jī)械振動和機(jī)械波的幾個問題

1、1機(jī)械振動和機(jī)械波的幾個相關(guān)問題機(jī)械振動和機(jī)械波的幾個相關(guān)問題內(nèi)容提要：機(jī)械振動和機(jī)械波的問題是中學(xué)物理、普通物理、高能物理的重要內(nèi)容之一，是高考的熱點(diǎn)內(nèi)容。要使中學(xué)生比較深刻理解有關(guān)內(nèi)容，牢固掌握它們兩者的規(guī)律，就要對機(jī)械振動和機(jī)械波中的幾個重點(diǎn)問題，有一個全面清晰的認(rèn)識，掌握其處理方法。現(xiàn)就這部分內(nèi)容中出現(xiàn)的問題進(jìn)行剖析，有利于同學(xué)們掌握該知識。一、波的形成與傳播過程中的問題一、波的形成與傳播過程中的問題物質(zhì)（除場外）都是由分子組成

2、的，分子之間有相互作用的引力和斥力。如果物質(zhì)中某一區(qū)域的分子從外界獲得能量振動，那么這一區(qū)域的分子會通過分子之間的相互作用力帶動周圍的分子振動，這樣，振動就會沿著物質(zhì)由近及遠(yuǎn)的在物質(zhì)中傳播，同時(shí)波源的能量也隨著波的傳播而向周圍的空間輻射。所以，機(jī)械波既是波源的振動在物質(zhì)中的傳播，同時(shí)也是波源的能量在物質(zhì)中的輻射。由于機(jī)械波是波源的振動在物質(zhì)中的傳播，所以物質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)并不隨波在物質(zhì)中的傳播而發(fā)生遷移。傳播的只是振動方式和能量。由于機(jī)械波是

3、依靠分子之間的相互作用力在物質(zhì)中傳播的振動，所以物質(zhì)中任何一個質(zhì)點(diǎn)的振動總是落后于波源的振動，任何一個質(zhì)點(diǎn)的起振方向總是與波源的起振方向相同。在物質(zhì)中沿著波的傳播方向總存在作振動情況（包括位移、速度、加速度）完全相同的點(diǎn)，相鄰的這樣兩個點(diǎn)的距離叫波長。相距整數(shù)個波長的兩點(diǎn)振動情況總完全相同，相距半波長奇數(shù)倍的兩點(diǎn)振動情況總是相反。這就是振動和波的明顯特征——周期性。波在物質(zhì)中的傳播速度可用公式V＝λf＝λT計(jì)算，其中f是質(zhì)點(diǎn)的振動頻率，

4、由波源決定，V是傳播速度，由介質(zhì)的物理特性決定，因?yàn)?，?VT，所以波在一個周期內(nèi)傳播的距離等于一個波長。波長λ由波源的振動頻率和物質(zhì)的物理特性共同決定。因?yàn)?，波在一個周期內(nèi)沿傳播方向傳播一個波長的距離，所以，沿波的傳播方向，波形也平移一個波長的距離。【例1】如圖1所示，波源S從平衡位置y=0開始振動，運(yùn)動方向豎直向上（y軸的正方向）振動周期T＝0.01S，同時(shí)產(chǎn)生向左、向右兩個方向傳播的簡諧波，波速均為V＝80ms。經(jīng)過一段時(shí)間后，P

5、、Q兩點(diǎn)開始振動。已知SP=1.2mSQ=2.6m。若以0點(diǎn)開始振動的時(shí)刻作為計(jì)時(shí)的零點(diǎn)，則在下面的四個振動圖像中，能正確描述P、Q兩點(diǎn)振動情況3另外兩點(diǎn)A、C，D、F的方向跟兩邊的矢量一致。即A、D點(diǎn)向上，C、F點(diǎn)向下③、特殊點(diǎn)法（帶動法）如圖4所示，沿X軸正方向傳播的橫波，根據(jù)波的形成、靠近波源的質(zhì)點(diǎn)能帶動它鄰近的離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)，可以判斷質(zhì)點(diǎn)的振動方向。例如，在質(zhì)點(diǎn)P附近波源一方的圖線上另找一質(zhì)點(diǎn)P，若P1在P上方，P1帶動P向上振

6、動，則P向上運(yùn)動，若P1在P點(diǎn)下方，則P1帶動P向下振動、P向下運(yùn)動。④、“上、下坡”法沿著波的傳播方向看，上坡的質(zhì)點(diǎn)向下振動（沿Y軸負(fù)方向）、下坡的質(zhì)點(diǎn)向上振動（沿Y軸正方向）。即“上坡下、下坡上”。如圖5所示，A質(zhì)點(diǎn)向下振動，B質(zhì)點(diǎn)向上振動，C質(zhì)點(diǎn)向下振動。⑤、同側(cè)法質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向在波的圖象的同一側(cè)，如圖6所示，質(zhì)點(diǎn)A和B的振動方向與波的傳播方向均在波的圖象右側(cè)，故質(zhì)點(diǎn)A應(yīng)向上振動、質(zhì)點(diǎn)B應(yīng)向下振動。以上幾種方法，我們

7、只需要選擇一種適合自己的方法，熟練掌握即可?！纠?】一列簡諧橫波在X軸上傳播，某時(shí)刻的波形圖如圖7所示，a、b、c為三個質(zhì)點(diǎn)，a正向上運(yùn)動，由此可知。（）A、該波沿X軸正方向傳播B、C正向上運(yùn)動C、該時(shí)刻以后，b比c先到達(dá)平衡位置D、該時(shí)刻以后，b比c先到達(dá)離平衡位置最遠(yuǎn)處解析：運(yùn)用“上、下坡”法判斷：a點(diǎn)向上振動，應(yīng)在下坡，故此波向右傳播；同理可知此時(shí)b也在下坡，應(yīng)向上振動，而c點(diǎn)應(yīng)在上坡，向下振動，可見b比c先到達(dá)平衡位置，故B錯，