(八)机械振动和机械波专题
机械振动机械波
机械振动机械波1. 引言机械振动和机械波是机械工程中重要的研究领域，它们在各个行业中都有广泛的应用。
机械振动研究的是物体在受到外力激励后产生的周期性运动，而机械波研究的是物体中能量传递的波动现象。
本文将介绍机械振动和机械波的基本概念、传播特性以及相关应用。
2. 机械振动2.1 振动的基本概念振动是物体围绕其平衡位置做周期性往复运动的现象。
物体在振动过程中会存在振幅、周期、频率等基本参数。
振幅表示振动的最大偏离量，周期表示振动一次所经历的时间，频率表示单位时间内振动的次数。
振动的基本参数可以通过物体的振动函数来描述。
2.2 单自由度振动系统单自由度振动系统是指只有一个自由度的振动系统，最简单的例子是弹簧振子。
弹簧振子由一个弹簧和一个质点组成，当质点受到外力激励时，会产生振动。
弹簧振子的振动可以用简谐振动来描述，简谐振动是一种最简单的周期性振动。
2.3 多自由度振动系统多自由度振动系统是指由多个自由度组成的振动系统，例如多个质点通过弹簧相互连接而成的系统。
多自由度振动系统的振动模式较为复杂，可以通过求解振动微分方程得到系统的振动模式和频率。
3. 机械波3.1 波动的基本概念波动是指能量传递在空间中传播的现象。
波动可以分为机械波和电磁波两大类，其中机械波是需要介质传播的波动现象。
机械波可以通过绳子上的波浪、水波以及地震波等来进行形象化理解。
3.2 机械波的分类根据振动方向和能量传播方向的不同，机械波可以分为横波和纵波两种。
横波是指振动方向垂直于能量传播方向的波动，例如绳子上的波浪；纵波是指振动方向和能量传播方向相同的波动，例如声波。
3.3 机械波的传播特性机械波的传播速度和频率有一定的关系，传播速度等于波动频率乘以波长。
波长是波动中一个完整波动周期所占据的距离。
不同介质中的机械波传播速度不同，波动传播过程中会发生折射、反射、衍射等现象。
4. 机械振动和机械波的应用机械振动和机械波在各个行业中都有广泛的应用。
高考物理二轮复习专题解析—机械振动和机械波
高考物理复习专题解析—机械振动和机械波命题规律 1.命题角度：(1)机械振动；(2)机械波；(3)振动图像和波的图像综合应用.2.常用方法：公式法、图像法.3.常考题型：选择题．考点一机械振动1．简谐运动的规律规律x＝A sin(ωt＋φ)图像反映同一质点在各个时刻的位移受力特征回复力F＝－kx，F(或a)的大小与x的大小成正比，方向相反运动特征靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v增大；远离平衡位置时，a、F、x都增大，v减小能量特征振幅越大，能量越大．在运动过程中，动能和势能相互转化，系统的机械能守恒周期性特征质点的位移、回复力、加速度和速度均随时间做周期性变化，变化周期就是简谐运动的周期T；动能和势能也随时间做周期性变化，其变化周期为T2对称性特征关于平衡位置O对称的两点，加速度的大小、速度的大小、相对平衡位置的位移大小相等；动能、势能相等2．单摆(1)单摆周期公式T＝2πl g①摆球只受重力和细线拉力，且悬点静止或做匀速直线运动，g为当地重力加速度，在地球上不同位置g的取值不同，不同星球表面g值也不相同．②单摆处于超重或失重状态时等效重力加速度g 0＝g ±a .在近地轨道上运动的卫星加速度a ＝g ，为完全失重，等效重力加速度g 0＝0.(2)回复力：摆球重力沿与摆线垂直方向的分力，F ＝mg sin θ＝－mgl x ＝－kx ，负号表示回复力F 与位移x 的方向相反．(如图所示)①当摆球在最高点时，F 向＝mv 2l＝0，F T ＝mg cos θ.②当摆球在最低点时，F 向＝mv max 2l ，F 向最大，F T ＝mg ＋m v max 2l.例1 (多选)(2022·湖南卷·16(1)改编)下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿竖直方向做频率为1 Hz 的简谐运动；与此同时，木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动，如图(a)所示．以木棒所受浮力F 为纵轴，木棒水平位移x 为横轴建立直角坐标系，浮力F 随水平位移x 的变化如图(b)所示．已知河水密度为ρ，木棒横截面积为S ，重力加速度大小为g .下列说法正确的是( )A ．x 从0.05 m 到0.15 m 的过程中，木棒的动能先增大后减小B ．x 从0.21 m 到0.25 m 的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变小C ．x ＝0.35 m 和x ＝0.45 m 时，木棒的速度大小相等，方向相反D ．木棒在竖直方向做简谐运动的振幅为F 1－F 22ρSg答案 ABD解析 由简谐运动的对称性可知，0.1 m 、0.3 m 、0.5 m 时木棒处于平衡位置，则x 从0.05 m 到0.15 m 的过程中，木棒从平衡位置下方向上移动，经平衡位置后到达平衡位置上方，速度先增大后减小，所以动能先增大后减小，A 正确；x 从0.21 m 到0.25 m 的过程中，木棒从平衡位置上方靠近最大位移处向下运动(未到平衡位置)，加速度方向竖直向下，大小逐渐变小，B 正确；x ＝0.35 m 和x ＝0.45 m 时，由图像的对称性知浮力大小相等，说明木棒在同一竖直高度，竖直方向速度大小相等，方向相反，而这两时刻木棒水平方向速度相同，所以合速度大小相等，方向不是相反，C 错误；木棒底端处于水面下最大位移时，F 1＝ρgSh 1，木棒底端处于水面下最小位移时，F 2＝ρgSh 2，木棒在竖直方向做简谐运动的振幅A ＝h 1－h 22＝F 1－F 22ρSg ，D 正确．例2 (2022·山东潍坊市期末)光滑水平面上做简谐运动的弹簧振子的系统总能量表达式为E ＝12kA 2，其中k 为弹簧的劲度系数，A 为简谐运动的振幅．若小球质量为0.25 kg ，弹簧的劲度系数为25 N/m.起振时系统具有势能为0.06 J 和动能为0.02 J ，则下列说法正确的是( ) A ．该振动的振幅为0.16 mB ．小球经过平衡位置时的速度为0.4 m/sC ．小球的最大加速度为8 m/s 2D ．若小球在位移最大处时，质量突变为0.15 kg ，则振幅变大 答案 C解析 弹簧振子振动过程中系统机械能守恒，则有12kA 2＝0.06 J ＋0.02 J ＝0.08 J ，所以该振动的振幅为A ＝0.08 m ，故A 错误；小球经过平衡位置时，动能为12mv 2＝0.08 J ，所以速度为v＝0.8 m/s ，故B 错误；由牛顿第二定律可知小球的最大加速度为a ＝kAm ＝8 m/s 2，故C 正确；小球在位移最大处时，速度为零，动能为零，所以质量突变为0.15 kg ，不影响系统的机械能，所以振幅不变，故D错误．例3(多选)(2022·广东广州市天河区测试)如图所示，用绝缘细线悬挂的单摆，摆球带正电，悬挂于O点，摆长为l，当它摆过竖直线OC时便进入或离开匀强磁场，磁场方向垂直于单摆摆动的平面向里，A、B点分别是最大位移处．下列说法中正确的是()A．A点和B点处于同一水平面B．A点高于B点C．摆球在A点和B点处线上的拉力大小不相等D．单摆的振动周期仍为T＝2πl g答案AD解析带电小球在磁场中的运动过程中洛伦兹力不做功，所以在整个过程中小球的机械能守恒，所以A点和B点处于同一水平面，则A正确，B错误；小球在A、B点的速度均为0，向心力均为0，细线的拉力大小都等于重力沿细线方向的分力，所以摆球在A点和B点处线上的拉力大小相等，则C错误；由于洛伦兹力始终沿绳的方向，洛伦兹力不做功，不改变小球的动能，不改变小球的速度，也不提供回复力，所以单摆的振动周期与没有磁场时一样，为T＝2πlg，所以D正确．考点二机械波形成条件(1)波源；(2)传播介质，如空气、水等传播特点(1)机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移(2)介质中各质点振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A，位移为零(4)一个周期内，波向前传播一个波长波的图像(1)坐标轴：横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开平衡位置的位移波长、波速和频率(周期)的关系(1)v＝λf；(2)v＝λT波的叠加(1)两个振动情况相同的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为Δx＝nλ(n＝0,1,2，…)，振动减弱的条件为Δx＝(2n＋1)λ2 (n＝0,1,2，…)(2)振动加强点的位移随时间而改变，振幅为两波振幅的和A1＋A2波的多解问题由于波的周期性、波传播方向的双向性，波的传播易出现多解问题波的特性波的干涉波的衍射例4(多选)(2022·四川巴中市一诊)周末，鹏程和小李到清江观光园去秋游，他俩发现公园内湖面上有只游船，游客周期性摇动双桨激起的水波源源不断地传向湖边，他俩用手机上的秒表记录了水面上漂浮的树叶在12秒内共完成了6次全振动，他们又用该手机上“实用工具”中的“AR 测量”测出树叶与他们所在湖边距离是5米，树叶的振动状态传到湖边的时间是10 s ．鹏程10 s 内拍击水面10次让手激起的振动向周围传播，他们最后讨论得到的正确结论是( )A ．游客摇桨激起的水波波长是1 mB ．鹏程用手激起的水波和桨激起的水波叠加能产生干涉图样C ．他们观察到桨激起的水波波长比手激起的水波波长长D ．鹏程用手激起的水波向远方传播的过程中，各质点的振幅不改变 答案 AC解析 树叶在12秒内共完成了6次全振动，所以振动周期为T ＝126 s ＝2 s ，树叶与他们所在湖边距离是5米，树叶的振动状态传到湖边的时间是10 s ，所以传播速度为v ＝x t ＝510 m/s ＝0.5 m/s ，故水波波长为λ＝vT ＝0.5×2 m ＝1 m ，故A 正确；桨激起的水波的频率为f ＝1T ＝0.5 Hz ，鹏程用手激起的水波的频率为f ′＝1010 Hz ＝1 Hz ，两列波的频率不相等，所以鹏程用手激起的水波和桨激起的水波叠加不能产生干涉图样，故B 错误；波速由介质决定，所以波速不变，由波长λ＝vf 可知，桨激起的水波波长比手激起的水波波长长，故C 正确；由于水波不是简谐波，所以用手激起的水波向远方传播的过程中，各质点的振幅要改变，故D 错误． 例5 (2022·山东泰安市期末)如图，x ＝12 m 处有一质点做简谐运动，其运动方程为y ＝32sin (π2t ) cm.某时刻在介质中形成波形如图所示，振动刚好传播到x ＝4 m 处．则从该时刻起，x ＝0处质点第一次到达y ＝－3 cm 处需要的时间为( )A ．2.5 sB ．4.5 sC ．3 sD ．5 s 答案 B解析 由运动方程可得周期为T ＝2πω＝4 s ，故波速为v ＝λT ＝84 m/s ＝2 m/s ，由题意知振动刚好传播到x ＝4 m 处，所以波向左传播，由上下坡法可知，x ＝4 m 处的质点起振方向向上，所以波从x ＝4 m 处传播到原点处需要时间为t 1＝Δx v ＝42 s ＝2 s ，又在原点处质点开始向上振动，在波传播过程中，所有质点的运动情况相同，则可得在x ＝0处质点从开始振动到第一次到达y ＝－3 cm 处需要的时间为t 2，满足－3 cm ＝32sin(π2t 2) cm ，解得t 2＝2.5 s ，故从该时刻起，x ＝0处质点第一次到达y ＝－3 cm 处需要的时间为t ＝t 1＋t 2＝4.5 s ，故选B. 例6 (多选)(2022·浙江6月选考·16)位于x ＝0.25 m 的波源P 从t ＝0时刻开始振动，形成的简谐横波沿x 轴正负方向传播，在t ＝2.0 s 时波源停止振动，t ＝2.1 s 时的部分波形如图所示，其中质点a 的平衡位置x a ＝1.75 m ，质点b 的平衡位置x b ＝－0.5 m ．下列说法正确的是( )A ．沿x 轴正负方向传播的波发生干涉B ．t ＝0.42 s 时，波源的位移为正C ．t ＝2.25 s 时，质点a 沿y 轴负方向振动D ．在0到2 s 内，质点b 运动总路程是2.55 m 答案 BD解析 波沿x 轴正负方向传播，向相反方向传播的波不会相遇，不会发生干涉，故A 错误；由题图可知，波的波长λ＝1 m ，由题意可知0.1 s 内波传播四分之一波长，可得T4＝0.1 s ，解得T ＝0.4 s ，波源振动了2 s ，即波传播了5个周期，故波源的起振方向与t ＝2.1 s 时、x ＝ 1.5 m 处质点的振动方向相同，则波源的振动方向向上，在t ＝0.42 s ，即T <t <5T4时，波源会向上振动，位移为正，故B 正确；波的波速v ＝λT＝2.5 m/s ，波源停止振动后到质点a 停止振动的时间为t 1＝1.75－0.252.5 s ＝0.6 s>0.25 s ，即质点a 还在继续振动，从t ＝2.1 s 到t ＝2.25 s ，经过时间为t 2＝0.15 s ，即T 4<t 2<T2，结合题图可知质点a 位移为正且沿y 轴正方向振动，故C错误；波传到b 点所需的时间为t 3＝0.752.5 s ＝0.3 s ，在0到2 s 内，质点b 振动的时间为t 4＝2s －0.3 s ＝1.7 s ＝174T ，质点b 在此时间段内运动总路程s ＝17A ＝17×0.15 m ＝2.55 m ，故D 正确．考点三 振动图像和波的图像的综合应用巧解振动图像与波的图像综合问题的基本方法例7 (多选)(2022·福建龙岩市第一次教学质量检测)图甲为一列简谐横波在t ＝0.10 s 时刻的波形图，此时质点P 的位置横坐标为x ＝1 m ，质点Q 的位置横坐标为x ＝4 m ．图乙为质点Q 的振动图像．则下列说法正确的是( )A ．该波沿x 轴正方向传播B ．该波的传播速度是40 m/sC ．从t ＝0.10 s 到t ＝0.20 s 内，质点P 沿x 轴方向运动4 mD ．t ＝0.10 s 时，沿x 轴正方向与P 相距10 m 处的质点与P 点振动方向相反 答案 BD解析 在t ＝0.10 s 时，由题图乙知质点Q 正向下运动，根据“上下坡法”可知，该波沿x 轴负方向传播，故A 错误；由题图甲知波长λ＝8 m ，由题图乙知该波的周期是T ＝0.20 s ，则波速为v ＝λT ＝80.20 m/s ＝40 m/s ，故B 正确；质点P 沿垂直波的传播方向振动，因此P 不沿x轴运动，故C 错误；因为λ＝8 m ，所以在t ＝0.10 s 时，沿x 轴正方向与P 相距10 m 处的质点的振动情况与沿x 轴正方向与P 相距2 m 处的质点振动情况相同，由题意可知在P 右边与P 相距2 m 处的质点与P 点振动方向相反，故D 正确．例8 (多选)(2022·浙江省名校协作体模拟)如图甲所示，在同一介质中，波源为S 1与S 2频率相同的两列机械波在t ＝0时刻同时起振，波源为S 1的机械波振动图像如图乙所示；波源为S 2的机械波在t ＝0.25 s 时波的图像如图丙所示．P 为介质中的一点，P 点距离波源S 1与S 2的距离分别是PS 1＝7 m ，PS 2＝9 m ，则( )A ．质点P 的位移不可能为0B ．t ＝1.25 s 时，质点P 处于波谷C ．质点P 的起振方向沿y 轴正方向D ．波源为S 2的机械波的起振方向沿y 轴负方向 答案 BC解析 结合波源S 2在t ＝0.25 s 时波的图像即题图丙可知，此时刚开始振动的质点的起振方向沿y 轴正方向，质点与波源的起振方向相同，因此波源为S 2的机械波的起振方向沿y 轴正方向，D 错误；根据波源S 1的振动图像即题图乙可知，波源S 1的起振方向沿y 轴正方向，同一介质中波速相同，又因为PS 1<PS 2，由此可知波源S 1的机械波最先传到P 点，因此P 的起振方向与波源S 1的起振方向相同，沿y 轴正方向，C 正确；在同一介质中，频率相同的两列机械波，波速相同，波长相等，由题图乙可知λ＝2.0 m ，T ＝0.2 s ，则波速为v ＝λT ＝10 m/s ，P点到两波源的波程差为Δx ＝PS 2－PS 1＝2 m ，即P 点到两波源的波程差为波长的整数倍，且两波源的起振方向相同，因此，P 点为振动加强点，质点P 的位移可以为0，A 错误；S 1和S 2振动传到P 的时间分别为t 1＝PS 1v ＝0.7 s ，t 2＝PS 2v＝0.9 s ，由此可知，在t ＝1.25 s 时，波源S 1在t ′＝1.25 s －t 1＝0.55 s 时的振动情况传到P 点，此时波源S 1位于波谷；波源S 2在t ″＝1.25 s －t 2＝0.35 s 时的振动情况传到P 点，此时波源S 2位于波谷，在t ＝1.25 s 时P 处为两列波的波谷叠加，质点P 处于波谷，B 正确．1．(多选)(2022·安徽省一模)如图所示，一列简谐横波沿x 轴传播，实线为t ＝0时刻的波形图，虚线为t ＝0.6 s 时刻的波形图，已知波的周期T >0.6 s ，下列说法正确的是( )A ．该波的波速可能为10 m/sB ．该波的波速可能为203m/sC ．t ＝0.6 s 内，Q 点的路程可能为9 mD ．t ＝0.6 s 内，Q 点的路程可能为2 m 答案 AD解析 由题图知波长为8 m ，由于波的周期T >0.6 s ，若波沿x 轴向右传播，有14T ＝0.6 s ，则T ＝2.4 s ，由题图知波长为8 m ，根据公式可得v ＝103 m/s ；若波沿x 轴向左传播，有34T ＝0.6 s ，故T ＝0.8 s ，则v ＝10 m/s ，B 错误，A 正确；t ＝0时，Q 点位移为y Q ＝－2sin π4 (m)＝－1 m ，t ＝0.6 s 时，Q 点的位移为y Q ′＝－2cos5π4(m)＝1 m ，若波沿x 轴向右传播，则Q 点的路程为2 m ，若波沿x 轴向左传播，Q 点的路程为(2－1)×2 m ＋2×2 m ＝(42－2) m ，C 错误，D 正确．2．(多选)(2022·浙江省十校联盟第二次联考)在同种均匀介质中，x ＝0处的波源完成半个周期振动产生沿x 轴正方向传播的简谐横波，间隔Δt 时间后又产生一列简谐横波．以波源第一次从平衡位置开始振动为计时零点，t ＝3 s 时首次出现如图所示波形．则( )A ．波源两次振动的间隔时间Δt ＝1 sB ．波源前后两次振动的周期相同C ．t ＝4 s 时，x ＝6 m 和x ＝21 m 两质点的位移大小相等D ．从t ＝2 s 至t ＝4.5 s 的时间内，x ＝12 m 处的质点经过的路程为30 cm答案 ACD解析 由题图可知，在t ＝3 s 时，第一列波传播到x 1＝18 m 处，则波的传播速度为v ＝x 1t＝ 6 m/s ，第二列波传播到x 2＝6 m 处，传播时间为t 2＝x 2v ＝1 s ，第一列波的振动时间为t 3＝λ2v＝1 s ，则波源两次振动的间隔时间为Δt ＝t －t 2－t 3＝1 s ，故A 正确；由题图可知，两次振动形成的两列波的波长不同，由同种介质中波的传播速度相等以及v ＝λT，可知波源前后两次振动的周期不同，故B 错误；两列波在第4 s 内传播的距离Δx ＝v Δt ＝6 m ，则根据题图可知，第一列波x ＝15 m 处的位移－10 cm 传至x ＝21 m 处，第二列波x ＝0处的位移10 cm 传至x ＝ 6 m 处，则t ＝4 s 时，x ＝6 m 和x ＝21 m 两质点的位移大小相等，故C 正确；从t ＝2 s 至t ＝4.5 s 的时间内，第一列波引起x ＝12 m 处的质点经历半个周期的振动，经过的路程为s 1＝20 cm ，第二列波引起x ＝12 m 处的质点经过的路程为s 2＝10 cm ，则从t ＝2 s 至t ＝4.5 s 的时间内x ＝12 m 处的质点经过的路程为s ＝s 1＋s 2＝30 cm ，故D 正确．专题强化练[保分基础练]1．(多选)(2022·浙江台州市二模)如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T 型支架在竖直方向上振动，T 型支架下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中，当圆盘静止时，让小球在水中振动，其阻尼振动频率约为0.5 Hz.现使圆盘由静止开始缓慢加速转动，直至以1 s的周期匀速转动稳定下来，在此过程中，下列说法正确的是()A．圆盘静止和转动时，小球都是做受迫振动B．最终稳定时小球的振动频率为1 HzC．小球的振幅先逐渐增大后又逐渐减小D．圆盘缓慢加速转动时，以T型支架为参考系，小圆柱的运动可视为简谐运动答案BC解析振动系统在周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动，圆盘静止时无周期性驱动力作用，不是受迫振动，A错误；小球稳定振动时的频率为f′＝1T′＝1 Hz，B正确；圆盘转速由零逐渐增大，转动的频率逐渐接近小球振动的固有频率，振幅增大，与固有频率相同时振幅最大，超过固有频率，转速继续增大，振幅减小，故小球的振幅先增大后减小，C正确；圆盘缓慢加速转动时，以T型支架为参考系，小圆柱运动到T型支架的中间位置时是非平衡状态，有加速度，不满足简谐运动的条件，D错误．2．(2020·北京卷·6)一列简谐横波某时刻波形如图甲所示．由该时刻开始计时，质点L的振动情况如图乙所示．下列说法正确的是()A．该横波沿x轴负方向传播B．质点N该时刻向y轴负方向运动C．质点L经半个周期将沿x轴正方向移动到N点D．该时刻质点K与M的速度、加速度都相同答案 B解析由题图乙知，开始计时时刻，即0时刻质点L向上振动，再结合题图甲，可知该横波沿x轴正方向传播，故A错误；由该横波沿x轴正方向传播，从题图甲可看出，质点N该时刻向y轴负方向运动，故B正确；横波传播时，质点不随波迁移，故C错误；该时刻质点K 与M的速度为零，加速度大小相等，但方向相反，故D错误．3．(2022·山东德州市高三期末)如图甲所示，悬挂在天花板上的轻弹簧下端连着物体M，M 和物体N又通过轻绳相连，M、N两物体的质量相等，并且都处于静止状态．t＝0时刻轻绳断裂，不计空气阻力，之后M偏离平衡位置的位移x随时间t变化的关系如图乙所示，以下说法正确的是()A．t1时刻M的回复力最大B．t1时刻弹簧的形变量为0C．t2时刻弹簧的弹性势能最大D．t4时刻M的加速度与重力加速度大小相等，方向相反答案 D解析由x－t图像可知，t1时刻M处于平衡位置，此时回复力为零，故A错误；t1时刻M 处于平衡位置，即物体M能自由静止的位置，此时弹簧处于伸长状态，故B错误；因为t2时刻弹簧处于负向最大位移处，且根据对称性，此时的加速度与正向最大位移处的加速度大小相等，由题意可知，开始时物体加速度满足F－mg＝ma，而M、N两个物体等质量，故F ＝2mg，所以解得a＝g，方向竖直向上，故在负向最大位移处加速度也为g，且方向竖直向下，故此时满足F′＋mg＝mg，得F′＝0，即此时弹簧处于原长，故t2时刻弹簧的弹性势能为零，而t4时刻物体处于正向最大位移处，故此时M的加速度与重力加速度大小相等，方向相反，故C错误，D正确．4.(多选)(2022·江西南昌市一模)如图所示，有两列频率相同、振动方向相同、振幅均为A、传播方向互相垂直的平面波相遇并发生干涉，两列波的传播方向如图中箭头所示．图中实线表示波峰，虚线表示波谷，a为波谷与波谷相遇点，b、c为波峰与波谷相遇点，d为波峰与波峰相遇点，e是a、d连线的中点，则下列描述正确的是()A．a、d处的质点振动加强，b、c处的质点振动减弱B．图示时刻，e正处于波峰位置C．从图示时刻经过半个周期，e处质点将处于平衡位置D．e处的质点振幅为2A答案ACD解析a为波谷与波谷相遇点，b、c为波谷与波峰相遇点，d为波峰与波峰相遇点，故a、d 处的质点振动加强，b、c处的质点振动减弱，故A正确；依题意由题图可知，图示时刻，e 为两列波的平衡位置相遇点，处于平衡位置，从图示时刻经过半个周期，e仍为两列波的平衡位置相遇点处，仍处于平衡位置，故B错误，C正确；根据几何关系可知，两波的波谷同时传到e点，故e为振动加强点，振幅为2A，故D正确．5.(多选)(2022·山东卷·9)一列简谐横波沿x轴传播，平衡位置位于坐标原点O的质点振动图像如下图所示．当t＝7 s时，简谐波的波动图像可能正确的是()答案 AC解析 由O 点的振动图像可知，周期为T ＝12 s ，振幅A ＝20 cm 设原点处的质点的振动方程为y ＝A sin (2πT t ＋φ)，将(0,10)代入，有10＝20sin φ，解得φ＝π6，在t ＝7 s 时刻y 7＝20sin (2π12×7＋π6) cm ＝－10 3 cm≈－17.3 cm ，因7 s ＝12T ＋112T ，由题可知在t ＝7 s 时刻质点在y 轴负半轴向下振动，根据“同侧法”可判断若波向右传播，则波形为C 所示；若波向左传播，则波形如A 所示，故选A 、C.6．(2022·山师附中模拟)某健身者挥舞健身绳锻炼臂力，图甲为挥舞后绳中一列沿x 轴传播的简谐横波在t ＝1.0 s 时刻的波形．图乙为绳上质点M 的振动图像．下列说法正确的是( )A ．波沿x 轴正方向传播B ．波速大小为0.25 m/sC ．若质点Q 平衡位置x 轴坐标为3.5 m ，质点Q 的振动方程为y ＝－0.2sin (2πt －π4) m D ．从t ＝1.0 s 时计时，再经过136s ，质点P 经过的路程为0.7 m 答案 C解析 质点M 在t ＝1.0 s 后开始向y 轴负方向运动，判断可知简谐波沿x 轴负方向传播，故A 错误；根据题图甲可知简谐横波的波长为λ＝4 m ，同时根据题图乙可知周期T ＝1 s ，则波速大小v ＝λT ＝41 m/s ＝4 m/s ，故B 错误；若质点Q 平衡位置x 轴坐标为x Q ＝3.5 m ，根据简谐横波在t ＝1.0 s 时刻的波形图，可知此时质点Q 的y 轴坐标为其初始振动位置的位移，可得振动方程为y ＝－A sin 2πT (t ＋78T )(m)＝－0.2sin 2π(t ＋78)(m)＝－0.2sin (2πt －π4)(m)，故C 正确；t ＝1.0 s 时，质点P 在最大位移处，再经过136 s 即2T ＋T 6，P 点经过的路程大于8A ＝ 1.6 m ，故D 错误．7.(2021·全国乙卷·34(1))图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经过0.3 s 后，其波形曲线如图中虚线所示．已知该波的周期T 大于0.3 s ，若波是沿x 轴正方向传播的，则该波的速度大小为________ m/s ，周期为________ s ，若波是沿x 轴负方向传播的，该波的周期为________ s.答案 0.5 0.4 1.2解析 若波是沿x 轴正方向传播的，则波传播了Δx ＝15 cm ＝0.15 m ，设波速为v ，周期为T ，则该波的速度大小为v ＝Δx Δt ＝0.150.3m/s ＝0.5 m/s 由题图可知波长λ＝20 cm ＝0.2 m ，则周期为T ＝λv ＝0.20.5s ＝0.4 s ； 若波是沿x 轴负方向传播的，则波传播了Δx ′＝5 cm ＝0.05 m ，设波速为v ′，周期为T ′，则该波的速度大小为v ′＝Δx ′Δt ＝0.050.3 m/s ＝16m/s 周期为T ′＝λv ′＝0.216s ＝1.2 s. [争分提能练]8.(2022·山东省高三联考)如图所示，倾角为30°的斜面固定在水平地面上，其下端有一垂直于斜面的固定挡板．轻质弹簧的一端与挡板相连，另一端连接一质量为0.4 kg 的光滑小球(可视为质点)．现将小球由平衡位置O 沿斜面向上拉动15 cm 至P 点，使其在P 、P ′之间做简谐运动，M 、N 为斜面上关于O 点对称的两点．规定沿斜面向上为正方向，已知弹簧的劲度系数为20 N/m ，且弹簧始终处于弹性限度内，取g ＝10 m/s 2.则( )A ．小球在P 点的回复力为－5 NB ．小球在P ′点时弹簧的形变量为25 cmC ．小球从N 点向上运动，经四分之三个周期，其运动的路程小于45 cmD ．在M 、N 两点，小球的速度大小相等，弹簧的弹性势能也相等答案 B解析 O 点为平衡位置，沿斜面向上拉动15 cm 后，小球受到的合力为F 合＝kx OP ＝3 N ，则小球在P 点的回复力为－3 N ，故A 错误；由简谐运动的对称性可知，小球在P ′点的回复力为3 N ，有k Δx －mg sin 30°＝3 N ，解得Δx ＝25 cm ，故B 正确；小球经平衡位置O 时，速度最大，从N 点向上运动，前四分之一周期内运动的路程要大于15 cm ，后二分之一周期内运动的路程为30 cm ，总路程大于45 cm ，故C 错误；根据简谐运动的对称性可知，小球在M 、N 两点的速度大小相等，由系统机械能守恒可知，小球在N 点时弹簧的弹性势能大于小球在M 点时弹簧的弹性势能，故D 错误．9.(2022·江苏南通市海门区高三期末)如图所示，一列简谐横波向左传播，振幅为A ，周期为T ，波长为λ，已知t ＝0时刻介质中a 质点的位移为A 2，则在14T 时刻( )A ．质点a 位于平衡位置上方且位移大于A 2B ．质点a 位于平衡位置上方且位移小于A 2C ．质点a 在0时刻位置的左侧14λ处 D ．质点a 在0时刻位置的右侧14λ处 答案 A解析 由于波向左传播，质点a 正处于位移为A 2的位置向上振动，由于越远离平衡位置速度越小，因此再次回到位移为A 2时的时间将大于14T ，则在14T 时质点a 还没有回到位移为A 2的位置，所以在14T 时刻质点a 位于平衡位置上方且位移大于A 2， A 项正确，B 项错误；质点不随波迁移， C 、D 项错误．10.(2022·辽宁丹东市期末)如图所示，在竖直平面内有一段光滑圆弧轨道MN ，它所对的圆心角小于10°，P 点是圆弧MN 的中点，也是圆弧的最低点．在NP 间的一点Q 和P 之间搭一光滑斜面，将两个小滑块(可视为质点)分别同时从Q 点和M 点由静止开始释放，则两小滑块相遇点一定在( )A ．斜面QP 上的一点B ．PM 弧上的一点C ．P 点D ．条件不足，无法判断答案 A解析 设圆弧的半径为R ，PQ 与水平面的夹角是θ，PQ 距离为2R sin θ，对沿斜面下滑的滑块，加速度大小为g sin θ，根据位移时间公式可得t 1＝2R g；沿圆弧下滑的滑块的运动类似为单摆的运动，做简谐运动，周期T ＝2πR g ，可得t 2＝14T ＝π2R g ，可得t 2＜t 1，故A 正确，B 、C 、D 错误．11．(2021·全国甲卷·34(2))均匀介质中质点A 、B 的平衡位置位于x 轴上，坐标分别为0和x B ＝16 cm.某简谐横波沿x 轴正方向传播，波速为v ＝20 cm/s ，波长大于20 cm ，振幅为y ＝1 cm ，且传播时无衰减．t ＝0时刻A 、B 偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔Δt ＝0.6 s 两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同．已知在t 1时刻(t 1>0)，质点A 位于波峰．求：(1)从t 1时刻开始，质点B 最少要经过多长时间位于波峰；(2)t 1时刻质点B 偏离平衡位置的位移．答案 (1)0.8 s (2)－0.5 cm解析 (1)因为波长大于20 cm ，所以波的周期T ＝λv >1.0 s 由题可知，0.6 s ＝n ·T 2，解得T ＝1.2ns ， 因为T >1.0 s ，所以n ＝1，即T ＝1.2 s波长λ＝vT ＝24 cm在t 1时刻(t 1>0)，质点A 位于波峰．因为A 、B 距离小于一个波长，质点B 位于波峰最快是质点A 处的波峰传过去，所以从t 1时刻开始，质点B 运动到波峰所需要的最少时间t ＝x AB v＝ 0.8 s(2)在t 1时刻(t 1>0)，A 位于波峰，B 与A 相距16 cm ，故质点B 偏离平衡位置的位移为y ′＝y cos ⎝⎛⎭⎫1624×2π cm ＝－0.5 cm.[尖子生选练]12．(多选)(2022·福建泉州市质量监测)一列简谐横波沿x 轴传播，a 、b 为x 轴上在平衡位置相距6 m 的两质点，振动图像分别如图甲、乙所示，下列说法正确的是( )A ．在t ＝0至t ＝0.5 s 时间内，质点a 的路程比质点b 的小。
高中物理机械振动和机械波知识点
高中物理机械振动和机械波知识点机械振动和机械波是高中物理中一个重要的内容，下面将以1200字以上的篇幅详细介绍这两个知识点。
一、机械振动1.振动的定义及特点振动是指物体在平衡位置附近做往复运动的现象。
振动具有周期性、往复性和简谐性等特点。
2.物理量与振动的关系振动常涉及到的物理量有位移、速度、加速度、力等。
振动的物体在其中一时刻的位移与速度、加速度之间存在着相位差的关系。
3.简谐振动简谐振动是指振动物体的加速度与恢复力成正比，且方向相反。
简谐振动的周期、频率和角频率与振幅无关，只与振动系统的特性有关。
4.阻尼振动阻尼振动是指振动物体受到阻力的影响而逐渐减弱并停止的振动。
阻尼振动可以分为临界阻尼、过阻尼和欠阻尼三种情况。
5.受迫振动受迫振动是指振动物体受到外界周期力的作用而发生的振动。
当外力的频率与振动系统的固有频率相同时，产生共振现象。
6.驱动力与振幅的关系外力作用下，振动物体的振幅由驱动力的频率决定。
当驱动力的频率与振动物体的固有频率接近时，振幅达到最大值。
二、机械波1.波的定义及特点波是指能量或信息在空间中的传递。
波有传播介质，传播介质可以是固体、液体或气体。
波分为机械波和电磁波两种。
2.机械波的分类及特点机械波分为横波和纵波两种，它们的传播方向与介质振动方向有关。
横波的振动方向与波的传播方向垂直，而纵波的振动方向与波的传播方向平行。
3.波的传播速度波的传播速度与介质的性质和波的频率有关。
在同一介质中，传播速度与波长成正比，与频率成反比。
在不同介质中，波长相等时，传播速度与频率成正比。
4.波的反射、折射和干涉波在传播过程中会遇到障碍物或介质边界，导致发生反射和折射现象。
当波的传播路径中存在两个或多个波源时，会发生波的干涉现象。
5.波的衍射波在通过缝隙或物体边缘时会发生波的弯曲现象，这种现象称为波的衍射。
波的衍射现象是波动性质的重要表现之一6.声波的特点及应用声波是一种机械波，的传播媒质是物质的弹性介质。
机械振动及机械波知识点(全)
机械波的产生和传播知识点一：波的形成和传播〔一〕介质能够传播振动的媒介物叫做介质。
〔如：绳、弹簧、水、空气、地壳等〕〔二〕机械波机械振动在介质中的传播形成机械波。
〔三〕形成机械波的条件〔1〕要有 ；〔2〕要有能传播振动的 。
注意：有机械波 有机械振动，而有机械振动 能产生机械波。
〔四〕机械波的传播特征〔1〕机械波传播的仅仅是 这种运动形式，介质本身并不随波 。
沿波的传播方向上各质点的振动都受它前一个质点的带动而做 振动，因此波动的过程是介质中相邻质点间依次“带动”、由近及远相继振动起来的过程，是将这种运动形式在介质中依次向外传播的过程。
对简谐波而言各质点振动的振幅和周期都 ，各质点仅在各自的 位置附近振动，并 随波动过程的发生而沿波传播方向发生迁移。
〔2〕波是传递能量的一种运动形式。
波动的过程也是由于相邻质点间由近及远地依次做功的过程，所以波动过程也是能量由近及远的传播过程。
因此机械波也是传播 的一种形式。
〔五〕波的分类波按照质点 方向和波的 方向的关系，可分为：〔1〕横波：质点的振动方向与波的传播方向 的波，其波形为 相间的波。
凸起的最高处叫 ，凹下的最底处叫 。
〔2〕纵波：质点的振动方向与波的传播方向 的波，其波形为 相间的波。
质点分布最密的地方叫作 ，质点分布最疏的地方叫作 。
知识点二：描述机械波的物理量知识〔一〕波长〔λ〕两个 的、在振动过程中对 位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长。
在横波中，两个 的波峰〔或波谷〕间的距离等于波长。
在纵波中，两个 的密部〔或疏部〕间的距离等于波长。
振动在一个 内在介质中传播的距离等于一个波长。
〔二〕频率〔f 〕波的频率由 决定，一列波，介质中各质点振动频率都相同，而且都等于波源的频率。
在传播过程中，只要波源的振动频率一定，则无论在什么介质中传播，波的频率都不变。
〔三〕波速〔v 〕 振动在介质中传播的速度，指单位时间内振动向外传播的距离，即x v t∆=∆。
机械振动和机械波
机械振动和机械波1. 引言机械振动和机械波是物理学中重要的概念，涉及到物体在空间中的运动和传播。
机械振动是指物体围绕平衡位置往复运动的现象，而机械波则是指在介质中能够传播的能量和信息。
本文将介绍机械振动和机械波的基本概念、特征和数学描述以及相关应用。
2. 机械振动机械振动是物体做往复运动的现象，它包括周期性振动和非周期性振动。
周期性振动是指物体在一定时间内反复做相同的运动，而非周期性振动则是指物体在一定时间内做不同的运动。
2.1 周期性振动周期性振动是最常见的一种机械振动。
一个周期性振动经历从平衡位置到最大位移再回到平衡位置的过程，称为一个完整的振动周期。
振动周期的时间称为周期，用符号T表示。
频率是指单位时间内振动的次数，用符号f表示，它的倒数即为周期：T = 1/f。
周期性振动的周期和频率可以通过以下公式计算：T = 2π√(m/k)f = 1/(2π)√(k/m)其中，m是振动物体的质量，k是恢复力常数或振动系统的刚度。
2.2 非周期性振动非周期性振动是指物体在一定时间内做不同的运动。
非周期性振动的描述需要使用更复杂的数学模型，例如分解为不同频率的正弦波，通过傅里叶变换等方法进行分析。
3. 机械波机械波是能量和信息在介质中传播的现象。
介质可以是固体、液体或气体。
机械波可以分为两类：横波和纵波。
横波是指波的传播方向和振动方向垂直的波动，例如水波；纵波是指波的传播方向和振动方向平行的波动，例如声波。
3.1 横波横波的传播方式是通过介质中的粒子振动引起相邻粒子的振动，从而使波沿垂直方向传播。
典型的横波是水波，当我们抛入一颗石头后，水面上就会出现圆形的波纹，波纹垂直传播，而水分子只是在垂直方向上做上下振动。
3.2 纵波纵波的传播方式是通过介质中的粒子振动引起相邻粒子的振动，从而使波沿传播方向传播。
典型的纵波是声波，当我们在空气中发出声音时，声音会以纵波的形式传播，空气分子在声波传播的方向上做着来回的压缩和膨胀。
机械振动机械波
机械振动机械波机械振动和机械波是物理学中重要的概念，涉及到了物体的振动和波动特性。
机械振动是指物体或系统在受到外界力的作用下发生的周期性或非周期性的振动运动，而机械波是指机械振动在介质中传播的能量传递过程。
机械振动有两个重要的参数，即振动周期和振幅。
振动周期是指一个完整的振动循环所需要的时间，通常用秒（s）表示。
振幅则是指振动的最大位移或最大速度，通常用米（m）来表示。
机械振动分为简谐振动和非简谐振动两种。
简谐振动是指当物体受到恢复力的作用后，其振动状态可以通过正弦或余弦函数来描述。
而非简谐振动则是指物体受到的恢复力不满足线性关系，振动状态无法通过简单的正弦或余弦函数来描述。
机械振动的运动可以通过振动方程来描述。
对于简谐振动而言，振动方程可以表示为x(t) = A * sin(ωt + φ)，其中x(t)是物体的位移，A是振幅，ω是角频率，t是时间，φ是相位差。
振动方程可以描述物体振动的位移、速度和加速度的关系，从而提供了对振动状态的全面了解。
机械波是机械振动在介质中传播的能量传递过程。
波动是由于介质中某一点的振动引起附近点的振动，从而传递能量。
机械波有两种主要类型，即横波和纵波。
横波是指波动的振动方向垂直于能量传播方向的波动，例如水波。
纵波则是指波动的振动方向与能量传播方向一致的波动，例如声波。
机械波的传播速度可以通过介质的性质和条件来确定。
对于弹性介质而言，传播速度可以表示为v = √(E/ρ)，其中v是波速，E是介质的杨氏模量，ρ是介质的密度。
不同介质的波速是不同的，比如在空气中，声速大约为343m/s，而在水中，水波的波速则约为1480m/s。
机械波的特性还包括波长和频率。
波长是指相邻两个振动峰或波谷之间的距离，通常用λ表示，单位是米。
频率是指在单位时间内波动中的相邻振动周期的个数，通常用赫兹（Hz）表示。
波长和频率之间有一个简单的关系，即v = λ * f，其中v是波速，λ是波长，f 是频率。
江苏版高考物理复习专题八机械振动与机械波练习课件
考点二 机械波
5. (2023新课标,14,6分)船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声。声波在空
气中和在水中传播时的 ( A )
A.波速和波长均不同
B.频率和波速均不同
C.波长和周期均不同
D.周期和频率均不同
6. (2022天津,5,5分)在同一均匀介质中,分别位于坐标原点和x=7 m处的两个波源O 和P,沿y轴振动,形成了两列相向传播的简谐横波a和 b,某时刻a和b分别传播到x=3 m 和x=5 m处,波形如图所示。下列说法正确的是 ( A ) A.a与b的频率之比为2∶1 B.O与P开始振动的时刻相同 C.a与b相遇后会出现干涉现象 D.O开始振动时沿y轴正方向运动
A.该超声波悬浮仪所发出的超声波信号频率为340 Hz B.小水珠悬浮时,受到的声波压力为0 C.两列波充分叠加后,小水珠不可以悬浮在M(-1.5 cm,0)附近 D.经过t=1×10-4 s,M沿x轴正方向移动3.4 cm
8. (2023届重庆西南大学附中改编)在纸面上有两波源S1和S2相距3 m,频率均为2 Hz,以S1为原点建立如图所示的坐标系,t=0时波源S1从平衡位置开始垂直纸面向上做 简谐运动,所激发的横波在均匀介质中向四周传播。t=0.25 s时波源S2也开始垂直纸面 向上做简谐运动,在t=0.75 s时两列简谐波的最远波峰传到了图示中的两个圆的位 置。则 ( A ) A.波的传播速度为4 m/s B.虚线x=1.5 m为振动加强区 C.t=1.0 s时波谷与波谷相遇的点共有3个 D.t=1.0 s后S1和S2连线上有2个振动减弱的位置
4. (根据振动情况判断波的图像)(2023北京,4,3分)位于坐标原点处的波源发出一列
沿x轴正方向传播的简谐横波。 t=0时波源开始振动,其位移y随时间t变化的关系式为
(完整版)机械振动和机械波知识点总结
机械振动考点一简谐运动的描述与规律1. 机械振动：物体在平衡位置附近所做的往复运动，简称振动。
回复力是指振动物体所受的总是指向平衡位置的合外力。
回复力是产生振动的条件，它使物体总是在平衡位置附近振动。
它属于效果力，其效果是使物体再次回到平衡位置。
回复力可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力。
平衡位置是指物体所受回复力为零的位置！2. 简谐运动: 物体在跟位移大小成正比并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动。
简谐运动属于最简单、最基本的振动形式，其振动过程关于平衡位置对称，是一种周期性的往复运动。
例如弹簧振子、单摆。
注: (1)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．②振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量，它表示振动的强弱．③周期T 和频率f：物体完成一次全振动所需的时间叫做周期，而频率则等于单位时间内完成全振动的次数．它们是表示振动快慢的物理量，二者互为倒数关系：T＝1/f.(2) 简谐运动的表达式①动力学表达式：F ＝－kx，其中“－”表示回复力与位移的方向相反．②运动学表达式：x＝Asin (ωt＋φ)，其中A 代表振幅，ω＝2πf 表示简谐运动的快慢，(ωt＋φ)代表简谐运动的相位，φ叫做初相．(可借助于做匀速圆周运动质点在水平方向的投影理解)(3) 简谐运动的运动规律回复力、加速度增大速度、动能减小①变化规律：位移增大时机械能守恒势能增大振幅、周期、频率保持不变注意：这里所说的周期、频率为固有周期与固有频率，由振动系统本身构造决定。
振幅是反映振动强弱的物理量，也是反映振动系统所具备能量多少的物理量。
②对称规律：I 、做简谐运动的物体，在关于平衡位置对称的两点，回复力、位移、加速度具有等大反向的关系，另外速度的大小、动能具有对称性，速度的方向可能相同或相反.II 、振动物体来回通过相同的两点间的时间相等，如t BC＝t CB；振动物体经过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等，如t BC＝t B′C′，③运动的周期性特征：相隔T 或nT 的两个时刻振动物体处于同一位置且振动状态相同. 注意：做简谐运动的物体在一个周期内的路程大小一定为4A，半个周期内路程大小一定为2A ，四分之一个周期内路程大小不一定为 A 。
机械振动与机械波
1.机械振动：物体或物体的一部分在平衡位置附近周期性的往复运动，简称振动。
平衡位置：原来静止时的位置，或者振动方向上合力为零的位置。
一个完整的振动过程称为一次全振动。
2.简谐运动：质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，平衡位置两侧对称点各物理量大小相等，x 、F 回、a 方向相反，v 方向相同或相反，x 、v 、a 正弦或余弦周期性变化，系统的机械能守恒、振幅A 不变．x ＝Asin(ωt ＋φ)，(ωt ＋φ)代表简谐运动的相位，φ叫做初相，相位差：两个具有相同频率的简谐运动的相位的差值，相位超前或落后Δφ。
回复力：使物体返回到平衡位置的力，总是指向平衡位置，属于效果力，可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力，F 回＝－kx 。
弹簧振子单摆(1)弹簧质量可忽略 (2)无摩擦等阻力 (3)在弹簧弹性限度内 (1)摆线为不可伸缩的轻细线(2)无空气阻力 (3)最大摆角很小（＜弹簧的弹力 摆球重力沿圆弧切线方向的分力弹簧原长处 最低点T =2π√m T ＝2π√l 3. 振幅随时间逐渐减小的振动叫阻尼振动。
受迫振动：系统在周期性的外力(驱动力)作用下的振动，频率等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关．驱动力：作用在振动物体上的周期性外力，驱动力的频率与物体的固有频率相差越小，受迫振动的振幅越大。
共振：驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大的现象，振幅最大，驱动力的频率等于系统的固有频率．4.机械振动（波源）在介质中传播，形成了机械波。
质点不随波迁移只在平衡位置附近振动，起振方向和振源相同，传播的是振动形式（波在向前平移）、能量、信息。
振源停止振动，波长各质点的振动频率都是相同的，都等于波源的振动频率．波速v＝λT ＝λf由介质的性质决定，与机械波的频率无关．图像是正弦曲线叫简谐波，横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移，图像表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开平衡位置的位移．5.反射：波传播到两种介质的分界面时，一部分返回来继续传播的现象。
机械振动、机械波
12. 一弹簧振子和一个单摆（只考虑小幅度摆动），在地面上的固有振动周期分
别为 T1 和 T2。将它们拿到月球上去，相应的周期分别为 T1 和 T2 ，则有( )
A. T1 T1 且 T2 > T2 ；
B. T1 T1 且 T2 < T2 ；
B.
C.
D.
19. 当质点以频率 ν 作简谐振动时，它的动能的变化频率为( )
A. ν；
B. 2ν；
C. 4ν；
D. ν/2。
20. 一弹簧振子做简谐振动，当位移为振幅的一半时，其动能为总能量的( )
A. 1/4；
B. 1/2；
C.3/4；
D. 3 2 。
21. 一弹簧振子，当把它水平放置时，它做简谐振动。若把它竖直放置或放在光
D. 在波传播方向上的任意质点振动相位总是比波源的相位超前。
二、填空题 1. 一弹簧振子作简谐振动，振幅为 A，周期为 T，其运动方程用余弦函数表示。
若 t=0 时，振子在平衡位置向正方向运动。则初相为
。
2. 一列波沿 Ox 轴传播，波长为 λ，在同一时刻，坐标为 x1 和 x2 两处的振动相
位差 φ1-φ2 与两点间的距离 x2-x1 的关系为 φ1-φ2=
C. T1 T1 且 T2 T2 ；
D. T1 T1 且 T2 > T2 。
13. 一物体作简谐振动，振动表达式为
。。在 t=T/4（T 为周期）
时刻，物体的加速度为 ( ) A. 1 2A 2 ；
2 C. 1 3A 2 ；
2
B. 1 2A 2 ； 2
D. 1 3A 2 。 2
14. 把一根十分长的绳子拉成水平，用手握其一端，维持拉力恒定，使绳端在垂
高考物理考点分析之机械振动与机械波
高考物理考点分析之机械振动与机械波高考物理考点分析之机械振动与机械波机械振动1、判断简谐振动的方法简谐运动：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动。
特征是：F=-kx,a=-kx/m.要判定一个物体的运动是简谐运动，首先要判定这个物体的运动是机械振动，即看这个物体是不是做的往复运动；看这个物体在运动过程中有没有平衡位置；看当物体离开平衡位置时，会不会受到指向平衡位置的回复力作用，物体在运动中受到的阻力是不是足够小。
然后再找出平衡位置并以平衡位置为原点建立坐标系，再让物体沿着x轴的正方向偏离平衡位置，求出物体所受回复力的大小，若回复力为F=-kx,则该物体的运动是简谐运动。
2、简谐运动中各物理量的变化特点简谐运动涉及到的物理量较多，但都与简谐运动物体相对平衡位置的位移x存在直接或间接关系：如果弄清了上述关系，就很容易判断各物理量的变化情况3、简谐运动的对称性简谐运动的对称性是指振子经过平衡位置对称的两位置时，振子的位移、回复力、加速度、动能、势能、速度、动量等均是等大的（位移、回复力、加速度的方向相反，速度动量的方向不确定）。
运动时间也具有对称性，即在平衡位置对称两段位移间运动的时间相等。
理解好对称性这一点对解决有关问题很有帮助。
4、简谐运动的周期性5、简谐运动图象简谐运动图象能够反映简谐运动的运动规律，因此将简谐运动图象跟具体运动过程联系起是讨论简谐运动的一种好方法。
6、受迫振动与共振(1)、受迫振动：物体在周期性驱动力作用下的振动，其振动频率和固有频率无关，等于驱动力的频率；受迫振动是等幅振动，振动物体因克服摩擦或其它阻力做功而消耗振动能量刚好由周期性的驱动力做功给予补充，维持其做等幅振动。
(2)、共振：○1共振现象：在受迫振动中，驱动力的频率和物体的固有频率相等时，振幅最大，这种现象称为共振。
○2产生共振的条：驱动力频率等于物体固有频率。
○3共振的应用：转速计、共振筛。
高考物理知识点之机械振动与机械波
精品基础教育教学资料，仅供参考，需要可下载使用！高考物理知识点之机械振动与机械波考试要点基本概念一、简谐运动的基本概念1．定义物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫简谐运动。
表达式为：F= -kx（1）简谐运动的位移必须是指偏离平衡位置的位移。
也就是说，在研究简谐运动时所说的位移的起点都必须在平衡位置处。
（2）回复力是一种效果力。
是振动物体在沿振动方向上所受的合力。
（3）“平衡位置”不等于“平衡状态”。
平衡位置是指回复力为零的位置，物体在该位置所受的合外力不一定为零。
（如单摆摆到最低点时，沿振动方向的合力为零，但在指向悬点方向上的合力却不等于零，所以并不处于平衡状态）（4）F=-kx是判断一个振动是不是简谐运动的充分必要条件。
凡是简谐运动沿振动方向的合力必须满足该条件；反之，只要沿振动方向的合力满足该条件，那么该振动一定是简谐运动。
2．几个重要的物理量间的关系要熟练掌握做简谐运动的物体在某一时刻（或某一位置）的位移x、回复力F、加速度a、速度v这四个矢量的相互关系。
（1）由定义知：F∝x，方向相反。
（2）由牛顿第二定律知：F∝a，方向相同。
（3）由以上两条可知：a∝x，方向相反。
（4）v 和x 、F 、a 之间的关系最复杂：当v 、a 同向（即 v 、 F 同向，也就是v 、x 反向）时v 一定增大；当v 、a 反向（即 v 、 F 反向，也就是v 、x 同向）时，v 一定减小。
3．从总体上描述简谐运动的物理量振动的最大特点是往复性或者说是周期性。
因此振动物体在空间的运动有一定的范围，用振幅A 来描述；在时间上则用周期T 来描述完成一次全振动所须的时间。
（1）振幅A 是描述振动强弱的物理量。
（一定要将振幅跟位移相区别，在简谐运动的振动过程中，振幅是不变的而位移是时刻在改变的）（2）周期T 是描述振动快慢的物理量。
（频率f =1/T 也是描述振动快慢的物理量）周期由振动系统本身的因素决定，叫固有周期。
高考物理专题——机械振动和机械波 光学
一、机械振动和机械波1．简谐运动的图象信息(1)由图象可以得出质点做简谐运动的振幅、周期。
(2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移。
(3)可以根据图象确定某时刻质点回复力、加速度和速度的方向。
2．机械波的传播特点(1)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。
(2)介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。
(3)波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可能改变，但频率和周期都不会改变。
(4)波经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以v＝λT＝λf。
二、光的折射和全反射对折射率的理解(1)公式：n＝sin θ1 sin θ2(2)折射率由介质本身的性质决定，与入射角的大小无关。
(3)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质，光疏介质不是指密度小的介质。
(4)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。
同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。
(5)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。
(6)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小v＝c n。
三、光的波动性1．三种现象：光的干涉现象、光的衍射现象和光的偏振现象。
2．光的干涉(1)现象：光在重叠区域出现加强或减弱的现象。
(2)产生条件：两束光频率相同、相位差恒定。
(3)典型实验：杨氏双缝实验。
3．光的衍射(1)现象：光绕过障碍物偏离直线传播的现象。
(2)产生条件：障碍物或孔的尺寸与波长相差不多或更小。
(3)典型实验：单缝衍射、圆孔衍射和不透明圆盘衍射。
四、电磁波1．电磁波是横波：在传播方向上的任一点，E和B随时间做正弦规律变化，E与B彼此垂直且与传播方向垂直。
2．电磁波的传播不需要介质：电磁波在真空中的传播速度与光速相同，即c＝3×108 m/s。
3．电磁波具有波的共性：能产生干涉、衍射等现象。
机械波机械振动专题
机械振动机械波专题一．机械振动基础知识：（一）机械振动产生振动的必要条件是：a、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。
b、阻力足够小。
（二）简谐振动1. 定义：F=－kx，其中“－”号表示力方向跟位移方向相反。
2. 简谐振动的条件：物体必须受到大小跟离开平衡位置的位移成正比，方向跟位移方向相反的回复力作用。
3. 简谐振动是一种机械运动，它的位移、回复力、速度、加速度以及动能和势能（重力势能和弹性势能）都随时间做周期性变化。
（三）描述振动的物理量，简谐振动是一种周期性运动，描述系统的整体的振动情况常引入下面几个物理量。
1. 振幅：2. 周期和频率简谐振动的周期和频率是由振动物体本身性质决定的，与振幅无关，所以又叫固有周期和固有频率。
（四）单摆：摆角小于5°的单摆是典型的简谐振动。
（五）振动图象。
简谐振动的图象是振子振动的位移随时间变化的函数图象。
所建坐标系中横轴表示时间，纵轴表示位移。
图象是正弦或余弦函数图象，它直观地反映出简谐振动的位移随时间作周期性变化的规律。
要把质点的振动过程和振动图象联系起来，从图象可以得到振子在不同时刻或不同位置时位移、速度、加速度，回复力等的变化情况。
（六）阻尼振动、受迫振动、共振。
基础练习1.关于简谐振动的加速度，下列说法正确的是（）A.大小与位移成正比，方向一周期变化一次B.大小不变，方向始终指向平衡位置C.大小与位移成正比，方向始终指向平衡位置D.大小变化是均匀的，方向一周期变化一次2.一单摆摆长为l，若将摆长增加1m，则周期变为原来的1.5倍，可以肯定l长为（）A.2mB.1.5mC.0.8mD.0.5m3.对单摆的振动，以下说法中正确的是（）A.单摆摆动时，摆球受到的向心力大小处处相等B.单摆运动的回复力是摆球所受合力C.摆球经过平衡位置时所受回复力为零D.摆球经过平衡位置时所受合外力为零4.A、B两个弹簧振子，A的固有频率为f，B的固有频率为4f，若它们均在频率为3f的策动力作用下作受迫振动，则（）A.振子A的振幅较大，振动频率为fB.振子B的振幅较大，振动频率为3fC.振子A的振幅较大，振动频率为3fD. 振子B的振幅较大，振动频率为4f5．如图示，质量为m的砝码A放置在质量为M的滑块B上，B与弹簧相连，它们一Array起在光滑的水平面上作简谐运动，弹簧的劲度系数为k，砝码与滑块之间的动摩擦因数为，要使砝码与滑块在振动过程中不发生相对运动，问最大振幅等于多少？二．机械波基础知识波的理解1 介质和振源是形成机械波的两个充要条件,二者缺一不可.2 相同性质的机械波的速度由介质决定,波长由介质和振源共同决定.3 每一个参与振动的质点做的都是和振源同频率的受迫振动.4 当振源停止振动的时候,机械波不会马上停止传播.它会在介质中继续传播直到能量完全消耗掉为止.5. 波的干涉和衍射6 多普勒效应惠更斯原理7.波长、频率和波速的关系：v=fλ(波在任何介质中传播的频率是不变的)基础练习：1．区分横波和纵波是根据A．质点振动的振幅和波的传播速度的大小B．质点振动的频率和波的传播能量的多少C．质点振动的方向和波传播的远近D．质点振动的方向和波传播的方向2．如图所示，为波沿着一条固定的绳子向右刚传播到B点的波形，由图可判断出A点刚开始的振动方向是()A．向左B．向右C．向下D．向上3．如图10—1—2所示是沿绳向右传出的一列横波．在图上画出各个质点的振动速度方向，并回答下列几个问题：(1)速度最大的点是第_______点、第_______点；(2)第_______点所在的位置是波的波峰，此时该质点振动的速度为_______4．关于两列波的稳定干涉现象，下列说法正确的是（）A.任意两列波都能产生稳定干涉现象B.发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同C.在振动加强的区域，各质点都处于波峰D. 在振动减弱的区域，各质点都处于波谷5.以下关于波的衍射的说法中正确的是（）A．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象B．当障碍物的尺寸比波长大得多时，衍射现象很明显C．当孔的大小比波长小时，衍射现象很明显D．只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时，才会发生明显的衍射现象6.关于多普勒效应,下列说法中正确的是（）A.多普勒效应是由波的干涉引起的B.多普勒效应说明波源的频率发生了改变C.多普勒效应是由于波源和观察者之间有相对运动而产生的D.只有声波才能产生多普勒效应振动图像和波动图像1.如图所示，（1）为某一波在t＝0时刻的波形图，（2）为参与该波动的P点的振动图象，则下列判断正确的是A.该列波的波速度为4m／s ；B．若P点的坐标为x p＝2m，则该列波沿x轴正方向传播C、该列波的频率可能为 2 Hz；D．若P点的坐标为x p＝4 m，则该列波沿x轴负方向传播；2.一列简谐横波在x轴上传播，图5所示的实线和虚线分别为和两个时刻的波的图象，已知波速为16m/s。
(八)机械振动和机械波专题[学]
![(八)机械振动和机械波专题[学]](https://img.taocdn.com/s3/m/1084e1e4e009581b6bd9ebd7.png)
高二物理《机械振动和机械波》专题一、知识结构横坐标表示质点的振动时间横坐标表示介质中各质点的平衡位置1． 重点：波的图象与波的传播规律（f v λ=）2． 振动图象与波动图象的区别（注意横坐标的单位或数量级）3． 介质中的各质点只在其平衡位置附近做（受迫）简谐振动，在波的传播方向上无迁移。
4． 注意振动和波的多解问题，受迫振动的周期。
5． 简谐振动过程中（或简谐振动过程中通过某一位置时）位置、位移、路程、振幅、速度、动能、动量、势能、总能量的大小、方向等之间的联系及区别 6． 秒摆的周期是2s 。
单摆的周期与摆长和地理位置有关；与摆球质量无关，与振幅无关（摆角05<θ）；重力加速度g 由赤道到两极逐渐增大，随高度的增加而减小。
弹簧振子的周期与弹簧的劲度系数有关，与摆球质量有关. 与地理位置无关，与振幅无关。
三、【典型例题分析】【例1】一弹簧振子做简谐运动，振动图象如图6—3所示。
振子依次振动到图中a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 、h 各点对应的时刻时，（1）在哪些时刻，弹簧振子具有：沿x 轴正方向的最大加速度；沿x 轴正方向的最大速度。
（2）弹簧振子由c 点对应x 轴的位置运动到e 点对应x 轴的位置，和由e 点对应x 轴的位置运动到g 点对应x 轴的位置所用时间均为0.4s 。
弹簧振子振动的周期是多少？（3）弹簧振子由e 点对应时刻振动到g 点对应时刻，它在x 轴上通过的路程是6cm ，求弹簧振子振动的振幅。
【例2】 一弹簧振子做简谐运动，周期为T，以下说法正确的是（ ）A. 若t 时刻和(t +Δt )时刻振子运动位移的大小相等、方向相同，则Δt 一定等于T 的整数倍B. 若t 时刻和(t +Δt )时刻振子运动速度的大小相等、方向相反，则Δt 一定等于T /2的整数倍C. 若Δt ＝T /2，则在t 时刻和(t +Δt )时刻振子运动的加速度大小一定相等 D. 若Δt ＝T /2，则在t 时刻和(t +Δt )时刻弹簧的长度一定相等【例3】在某介质中，质点O 在t ＝0时刻由平衡位置开始向上振动。
机械振动和机械波知识点的归纳
机械振动和机械波知识点的归纳一、简谐运动1、定义：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫做简谐运动，又称简谐振动。
2、简谐运动的特征：回复力F=-kx，加速度a=-kx/m,方向与位移方向相反，总指向平衡位置。
简谐运动是一种变加速运动，在平衡位置时，速度最大，加速度为零；在最大位移处，速度为零，加速度最大。
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）。
机械振动和机械波知识点
机械振动和机械波一、什么是机械振动机械振动是指机械系统的动力学行为，是指机械系统内部的物理变化，其中包括机械系统的位移、速度和加速度的变化。
机械振动是机械系统的一种动态特性，它可以反映机械系统的动力学状态。
二、机械振动的类型机械振动可以分为简谐振动、非简谐振动、混沌振动等。
1. 简谐振动简谐振动是指振动的频率和振幅是定值，振动的方向和位置是定值，振动的周期是定值，振动的形状是定值的振动。
简谐振动的特点是振动的频率、振幅、方向和位置都是定值，振动的周期和形状也是定值，振动的运动轨迹是定值的曲线。
2. 非简谐振动非简谐振动是指振动的频率、振幅、方向和位置都不是定值，振动的周期和形状也不是定值，振动的运动轨迹不是定值的曲线。
非简谐振动的特点是振动的频率、振幅、方向和位置都是变化的，振动的周期和形状也是变化的，振动的运动轨迹也是变化的曲线。
3. 混沌振动混沌振动是指振动的频率、振幅、方向和位置都是变化的，振动的周期和形状也是变化的，振动的运动轨迹也是变化的曲线，但是振动的运动轨迹是一种不可预测的混沌运动轨迹。
三、什么是机械波机械波是指机械系统内部的物理变化，是一种振动的波形，它可以反映机械系统的动力学行为。
机械波可以分为空气波、液体波、地壳波等。
1. 空气波空气波是指由空气中的振动产生的波，它的特点是波的传播速度比较快，波的频率也比较高，波的振幅也比较大。
空气波的运动轨迹是一个椭圆形的曲线，它们可以用来传播声音、光、热、电等信号。
2. 液体波液体波是指由液体中的振动产生的波，它的特点是波的传播速度比较慢，波的频率也比较低，波的振幅也比较小。
液体波的运动轨迹是一个圆形的曲线，它们可以用来传播液体中的物质。
3. 地壳波地壳波是指由地壳中的振动产生的波，它的特点是波的传播速度比较慢，波的频率也比较低，波的振幅也比较小。
地壳波的运动轨迹是一个圆形的曲线，它们可以用来传播地壳中的物质。
四、机械振动和机械波的应用机械振动和机械波在工程中有着广泛的应用，它们可以用来检测机械系统的动力学状态，以及检测机械系统的可靠性和可靠性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2012高三物理专题复习——机械振动和机械波专题一、知识结构。
三、【典型例题分析】【例1】一弹簧振子做简谐运动，振动图象如图6—3所示。
振子依次振动到图中a 、b 、c 、d 、e 、f 、g 、h 各点对应的时刻时，（1）在哪些时刻，弹簧振子具有：沿x 轴正方向的最大加速度；沿x 轴正方向的最大速度。
（2）弹簧振子由c 点对应x 轴的位置运动到e 点对应x 轴的位置，和由e 点对应x 轴的位置运动到g 点对应x 轴的位置所用时间均为0.4s 。
弹簧振子振动的周期是多少？（3）弹簧振子由e 点对应时刻振动到g 点对应时刻，它在x 轴上通过的路程是6cm ，求弹簧振子振动的振幅。
分析：（1）弹簧振子振动的加速度与位移大小成正比，与位移方向相反。
振子具有沿x 轴正方向最大加速度，必定是振动到沿x 轴具有负向的最大位移处，即图中f 点对应的时刻。
振子振动到平衡位置时，具有最大速度，在h 点时刻，振子速度最大，再稍过一点时间，振子的位移为正值，这就说明在h 点对应的时刻，振子有沿x 轴正方向的最大速度。
（2）图象中c 点和e 点，对应振子沿x 轴从+7cm 处振动到－7cm 处。
e 、f 、g 点对应振子沿x 轴，从－7cm 处振动到负向最大位移处再返回到－7cm 处。
由对称关系可以得出，振子从c 点对应x 轴位置振动到g 点对应x 轴位置，振子振动半周期，时间为0.8s ，弹簧振子振动周期为T =1.6s 。
（3）在e 点、g 点对应时间内，振子从x 轴上－7cm 处振动到负向最大位移处，又返回－7cm 处行程共6cm ，说明在x 轴上负向最大位移处到－7cm 处相距3cm ，弹簧振子的振幅A =10cm 。
解答：（1）f 点；h 点。
（2）T =1.6s 。
（3）A =10cm 。
说明：本题主要考察结合振动图象如何判断在振动过程中描述振动的各物理量及其变化。
讨论振子振动方向时，可以把振子实际振动情况和图象描述放在一起对比，即在x 轴左侧画一质点做与图象描述完全相同的运动形式。
当某段图线随时间的推移上扬时，对应质点的振动方向向上；同理若下降，质点振动方向向下。
振动图象时间轴各点的位置也是振子振动到对应时刻平衡位置的标志，在每个时刻振子的位移方向永远背离平衡位置，而回复力和加速度方向永远指向平衡位置，这均与振动速度方向无关。
因为振子在一个全振动过程中所通过的路程等于4倍振幅，所以在t 时间内振子振动n 个周期，振子通过的路程就为4nA 。
【例2】 一弹簧振子做简谐运动，周期为T ，以下说法正确的是（ ）A. 若t 时刻和(t +Δt )时刻振子运动位移的大小相等、方向相同，则Δt 一定等于T 的整数倍B. 若t 时刻和(t +Δt )时刻振子运动速度的大小相等、方向相反，则Δt 一定等于T /2的整数倍C. 若Δt ＝T /2，则在t 时刻和(t +Δt )时刻振子运动的加速度大小一定相等D. 若Δt ＝T /2，则在t 时刻和(t +Δt )时刻弹簧的长度一定相等分析：如图所示为物体做简谐运动的图象。
由图象可知，在t 1、t 2两个时刻，振子在平衡位置同侧的同一位置，即位移大小相等，方向相同，而T t t t <-=∆12， 所以选项A 错误。
在t 1时刻振子向远离平衡位置方向振动，即具有正向速度，在 t 2时刻振子向平衡位置方向振动，即具有负向速度，但它们速度大 小相等。
而212Tt t t <-=∆。
所以选项B 错误。
因为T t t t =-=∆14，振子在这两个时刻的振动情况完全相同，所以具有相同的加速度，选项C 正确。
因为213Tt t t =-=∆，振子在这两个时刻位于平衡位置的两侧，即若t 1时刻弹簧处于伸长状态，则t 3时刻弹簧处于压缩状态。
所以选项D 错误。
解答：选项C 正确。
说明：做简谐运动的物体具有周期性，即物体振动周期的整数倍后，物体的运动状态与初状态完全相同。
做简谐运动的物体具有对称性，即描述振动的物理量的大小（除周期和频率外）在关于平衡位置对称的两点上都相等，但矢量的方向不一定相同。
做简谐运动的物体具有往复性，即当物体振动回到同一点时，描述振动的物理量的大小（除周期和频率外）相同，但矢量的方向不一定相同。
【例3】在某介质中，质点O 在t ＝0时刻由平衡位置开始向上振动。
经0.1s 第一次向上振动到最大位移处。
同时，产生的横波水平向右传播了50cm 。
在O 点右侧有一点P ，与O 点相距8m 。
求：（1）这列横波的波速；（2）波动传播到P 点，P 点刚开始振动时的速度方向；（3）从O 点开始振动到P 点第一次到达波峰位置所需时间？分析：由题目所给条件可知：振源在0.1s 内振动了1／4周期，波对应向右传播1／4个波长，从而可以确定波长和周期，进而求出波速。
因为波匀速向前传播，所以波从O 点传播到P 点所用时间＝OP 距离／波速。
当波传播到P 点时，O 点的振动形式也传播到了P 点，因而P 点的起振方向与O 点起振方向相同，即为竖直向上，P 点由平衡位置第一次到达波峰还在需要T 41时间。
解答：（1）由题意知：周期T =0.1×4=0.4(s) 波长λ=0.5×4=2(m) ∴波速(5==Tv λm/s)（2）P 点刚开始振动时的速度方向为竖直向上。
（3）设所求时间为t ，则 7.141=+=T v OP t （s ） 说明：题目本身并不难，但要求对机械波的形成和传播能有一个正确的理解，在多数有关机械波的高考题目中也是这样体现的。
随着波的传播，振动形式和能量在传播，所以波动涉及到的每一个质点都要把振源的振动形式向外传播，即进行完全重复的振动，其刚开始的振动方向一定与振源的起振方向相同。
【例4】如图6-10所示，甲为某一简谐横波在t =1.0s 时刻的图象，乙为参与波动的某一质点的振动图象。
（1）两图中的AA ’、OC 各表示什么物理量？量值各是多少？ （2）说明两图中OA ’B 段图线的意义？（3）该波的波速为多大？ （4）画出再经过0 .25s 后的波动图象和振动图象。
（5）甲图中P 点此刻的振动方向。
分析：依据波动图象和振动图象的物理意义来分析判断。
注意振动图象和波动图象的区别与联系。
解答：（1）甲图中的AA ’表示振幅A 和x =1m 处的质点在t =1.0s 时对平衡位置的位移，振幅A =0.2m,位移y=-0.2m ；甲图中OC 表示波长，大小λ=4m 。
乙图中AA ’即是质点振动的振幅，又是t =0.25s 时质点偏离平衡位置的位移，振幅A =0.2m,位移y =-0.2m;OC 表示质点振动的周期，大小T =1.0s 。
（2）甲图中的OA ’B 段图线表示O 到B 之间的各质点在t =1.0s 时相对平衡位置的位移，OA 间各质点正向着平衡位置运动，AB 间各质点正在远离平衡位置运动。
乙图中的OA ’B 段图线表示该质点在t =0~0.5s 时间内振动位移随时间变化的情况，在0~0.25s 内该质点正远离平衡位置运动，在0.25s~0.2s 内该质点正向平衡位置运动。
（3）由v =λ/t 可得波速 v =14m/s= 4m/s （4）再过0.25s ，波动图象向右平移图6-10 m∆x =v ∆t =0.25⨯4m=1m=λ/4;振动图象在原有的基础上向后延伸T /4，图象分别如图丙、丁所示（5）已知波的传播方向（或某质点的振动方向）判定图象上该时刻各质点的振动方向（或波的传播方向），常用方法如下：a ．带动法：根据波动过程的特点，利用靠近波源的点带动它邻近的离波源稍远的点的特性，在被判定振动方向的点P 附近图象上靠近波源一方找一点P ’，若在P 点的上方，则P ’带动P 向上运动，如图所示；若P ’在P 点的下方，则P ’带动P 向下运动。
b ．微平移法：将波形沿波的传播方向做微小移动∆x <λ/4，根据质点P 相对平衡位置位移的变化情况判断质点P 的运动方向。
c ．口诀法：沿波的传播方向看，“上山低头，下山抬头”，其中“低头”表示质点向下运动，“抬头” 表示质点向上运动。
故P 向上振动。
说明：波动图象和振动图象的形状相似，都是正弦或余弦曲线，其物理意义有本质的区别，但它们之间又有联系，因为参与波动的质点都在各自的平衡位置附近振动，质点振动的周期也等于波动的周期。
【例5】如图所示，一列在x 轴上传播的横波t 0时刻的图线用实线表示，经Δt ＝0.2s 时，其图线用虚线表示。
已知此波的波长为2m ，则以下说法正确的是：（ ）A. 若波向右传播，则最大周期为2sB. 若波向左传播，则最大周期为2sC. 若波向左传播，则最小波速是9m/sD. 若波速是19m/s ，则波的传播方向向左分析:首先题目中没有给出波的传播方向，因而应分为两种情况讨论。
例如波向右传播，图中实线所示横波经过0.2s 传播的距离可以为0.2m, (0.2+λ)m, (0.2+2λ)m ……,其波形图均为图中虚线所示。
因而不论求周期最小值还是求周期的最大值，都可以先写出通式再讨论求解。
解答：如果波向右传播，传播的距离为（0.2+n λ）m （n ＝1,2,3……），则传播速度为2.022.0n t s v +=∆=m/s ，取n =0时对应最小的波速为1m/s ，根据周期vT λ=，得最大的周期为2s 。
因此选项A 是正确的；如果波向左传播，传播的距离为（n λ－0.2） m （n =1,2,3……），则传播速度为2.02.02－n t s v =∆=m/s ，取n =1时对应最小的波速为9m/s ，根据周期vT λ=，得最大的周期为92s 。
因此选项C 是正确的，B 是错误的；在向左传播的波速表达式中，当取n =2时，计算得波速为19 m/s ，因此选项D 是正确的。
说明：1. 在已知两个时刻波形图研究波的传播问题时，因为波的传播方向有两种可能,一般存在两组合理的解。
又由于波的传播在时间和空间上的周期性，每组解又有多种可能性。
为此，这类问题的解题思路一般为：先根据波的图象写出波的传播距离的通式，再根据波速公式列出波速或时间的通式，最后由题目给出的限制条件，选择出符合条件的解。
2. 本题还可以直接考虑：例如对选项A ：因为波长一定，若周期最大，则波速必最小，波在相同时间内（0.2s ）传播距离必最短，即为0.2m 。
由此可知最小波速为1m/s ，从而依据波速公式可求出最大周期为2s 。
其它各选项同理考虑。
这样做的主要依据是波是匀速向前传播的，紧抓波速、传播距离、传播时间三者的关系，其实波速公式也是这三者关系的一个体现。
【例6】绳中有列正弦横波，沿x 轴传播，图中中a 、b 是绳上两点，它们在x 轴方向上的距离小于一个波长。