第七章 机械讲义波new
机械设计基础第五版讲义
m
1
2
J ∆J
δ ∆δ
Amax
J 2
2 max
2 m in
J 2
max min
2
max min m
2m
Jm2
1) 当 Amax 与 m 一定时，J 与 为等边双曲线的关系。
过分追求机械运转速度的平稳性，将使飞轮过于笨重。
2) 当 J 与 m 一定时，最大盈亏功 Amax 与不均匀系数 成正比。
l’1
l
m1'
l1" l
m1
m1"
l1' l
m1
m3'
பைடு நூலகம்
l3" l
m3
m3"
l3' l
m3
m2'
l2" l
m2
m2"
l2' l
m2
8 回转件的平衡
m’3r3
T' F’2
m’1
m’3 r’b
F’1 m’b
F’3 F’b
m’2r2
l’1
F2 m2
r2 r1
m1 F1 l’3
l’2
l
T”
F”2
r”bm”b
1. 质量分布在同一回转面内
D
B
适用范围：轴向尺寸较小的盘形转子(D/B≥5)，如风 扇叶轮、飞轮、砂轮、齿轮、凸轮等。
特点：若重心不在回转轴线 上，则在静止状态下，无论 其重心初始在何位置，最终 都会落在轴线的铅垂线的下 方，这种不平衡现象在静止 状态下就能表现出来。 如自行车轮
ω ω
ω
8 回转件的平衡
F2
同一回转平面内，但质心在回转
高考物理知识体系总论：机械振动和机械波讲义(教师逐字稿)
机械振动和机械波讲义（学霸版）课程简介：PPT(第1页)：同学好，我们又见面了，上次课讲的内容巩固好了么，要是感觉有什么问题，可以课后和我联系，我们今天的内容是关于机械振动机械波的相关概念和知识点，让我们来一起看一下。
PPT(第2页):机械振动机械波部分是选修3-4的重点内容，主要考察内容就是机械振动的分类和特点，以及波的叠加问题和波特点的应用，同学要重视条件和特点，在这个基础上进行题型巩固。
PPT(第3页):我们看一下目录，还是老样子，梳理知识体系和解决经典问题实例。
PPT(第4页)：我们先来看一下知识体系的梳理部分。
PPT(第5页)：这是我们关于机械振动机械波的总框架，主要包括机械振动和机械波部分。
PPT(第6页)：OK，我们先说一下机械振动部分，该部分包括简谐运动、单摆和单摆的周期公式和简谐运动的公式和图象以及受迫振动和共振，我们先说一下简谐运动。
1.简谐运动(1)定义：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。
(2)平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置。
(3)回复力①定义：使物体返回到平衡位置的力。
②方向：总是指向平衡位置。
③来源：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。
(4)简谐运动的特征①动力学特征：F 回＝－kx。
②运动学特征：x、v、a 均按正弦或余弦规律发生周期性变化(注意v、a 的变化趋势相反)。
③能量特征：系统的机械能守恒，振幅A 不变。
PPT(第7页)：再看一下简谐运动的两种模型模型弹簧振子单摆示意图简谐运动条件(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)无空气等阻力(3)最大摆角小于10°回复力弹簧的弹力提供摆球重力沿与摆线垂直(即切向)方向的分力平衡位置弹簧处于原长处最低点周期与振幅无关T ＝2πlg1.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。
机械振动和机械波知识精讲 人教版
机械振动和机械波知识精讲一. 本周教学内容：机械振动和机械波 二. 知识结构：三. 知识要点： 1. 机械振动：（1）机械振动：物体在平衡位置附近做往复运动，叫机械振动。
（2）回复力：使振动物体返回平衡位置的力叫回复力。
* 回复力时刻指向平衡位置，是以效果命名的，它是振动物体在振动方向上的合外力，回复力不一定等于合外力。
2. 简谐运动：（1）简谐运动：物体在跟位移大小成正比，且总是指向平衡位置的力作用下的振动。
受力特征：kx F -=（2）描述简谐运动的物理量振幅A ：标量，是描述简谐运动的特征量，反映振动的强弱和振动的空间范围。
周期T ：频率f ：描述振动快慢的物理量，其大小是由振动系统本身的性质决定的。
另外还有位移x ，回复力F ，加速度a ，速度v ，动能k E ，势能p E3. 单摆：（1）单摆：在一条不可伸长的，忽略质量的细线下端拴一质点，上端固定，构成的装置叫单摆。
（2）单摆可以看成是简谐运动的条件是︒<10α。
（3）单摆的周期公式gl T π2= * 单摆具有等时性，在小振幅摆动时，单摆的振动周期跟振幅和振子的质量都没关系。
4. 简谐运动的图象（1）物理意义：表示振动物体的位移随时间变化的规律 * 振动图象不是质点的运动轨迹。
（2）特点：简谐运动的图象是正弦（或余弦）曲线（3）作图：以横轴表示时间，纵轴表示位移，用平滑曲线连接各时刻对应的位移的末端。
（4）应用：从简谐运动的图象中我们可以直观地读取振幅A ，周期T 及各个时刻的位移x 。
同时还可以判定回复力、加速度的方向。
5. 简谐运动的能量振动过程是一个动能和势能不断转化的过程，在任意时刻动能和势能的和等于振动物体总的机械能。
没有损耗时，振动过程中总机械能守恒，振幅越大，振动能量越大。
阻尼振动的振幅逐渐减小，因此阻尼振动的机械能不守恒。
6. 阻尼振动、受迫振动、共振（1）阻尼振动：振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动。
2025届物理一轮资料(配套PPT课件)第七章 机械振动和机械波 第1讲 机械振动
答案 2 0.55
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夯实必备知识
4.如图所示，两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率 为8 Hz，乙弹簧振子的固有频率为72 Hz。当支架受到沿竖直方向且频率为
9 Hz的驱动力作用做受迫振动时，两个弹簧振子的振动情况是( B )
A.甲的振幅较大，且振动频率为8 Hz B.甲的振幅较大，且振动频率为9 Hz C.乙的振幅较大，且振动频率为9 Hz D.乙的振幅较大，且振动频率为72 Hz
目录
研透核心考点
2
考点一 简谐运动的基本特征 考点二 简谐运动的表达式和图像 考点三 单摆及周期公式
考点四 受迫振动和共振
目录
研透核心考点
考点一 简谐运动的基本特征
简谐运动的五个特征
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
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 运动特征
目录
研透核心考点
考点二 简谐运动的表达式和图像
1.简谐运动的振动方程和图像 (1)从平衡位置开始计时：x＝Asin ωt，如图甲所示。 (2)从最大位移处开始计时：x＝Acos ωt，如图乙所示。
高中物理机械振动机械波知识点总结课件新人教版选修
物理实验中的机械振动与波
实验中的振动与波
在物理实验中，我们可以设计和进行各种与机械振动和波相关的实验，如单摆实 验、共振实验、干涉和衍射实验等。这些实验可以帮助我们深入理解机械振动和 波的原理。
实验中的注意事项
在进行与机械振动和波相关的实验时，需要注意安全问题，如避免共振引起的破 坏力、防止声波对耳膜的损伤等。
科技应用中的机械振动与波
科技应用中的振动与波
在科技领域，机械振动和波的应用非 常广泛，如地震勘测、无损检测、医 疗成像等。这些应用都基于对机械振 动和波的深入理解和掌握。
科技应用的发展前景
随着科技的不断发展，机械振动和波 的应用前景将更加广阔。例如，利用 振动和波进行物质分拣、环境监测等 领域的研究正在不断深入。
学习方法与技巧
强化基础知识的学习
注重实验与观察
机械振动与机械波的知识点比较抽象，需 要强化基础知识的学习，如振动与波的基 本概念、周期公式等。
实验是学习物理的重要手段，通过实验观 察机械振动与机械波的现象，有助于加深 对知识点的理解。
多做练习题
形成知识网络
练习是巩固知识的重要途径，通过多做练 习题可以加深对知识点的理解和掌握。
波动方程的建立
波动方程的推导
通过建立微分方程，描述波动过 程中各点的振动状态，从而得出
波动方程。
波动方程的形式
常见的波动方程形式有简谐振动方 程和一维波动方程等。
波动方程的求解
通过求解波动方程，可以得到波的 传播速度、波长等物理量。
振动方程的理解与应用
振动方程的意义
振动方程描述了单个质点在平衡位置附近的振动规律。
高中物理机械振动机械波知 识点总结课件新人教版选修
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2025版高考物理二轮学法讲义10-机械振动与机械波
学习资料学生姓名：科目：物理审核人：内容：机械振动和机械波高考题型1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T 2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、动能、势能相等，相对平衡位置的位移大小相等2.简谐运动的应用——单摆单摆周期表达式：T ＝2πl g.例1如图所示，光滑斜面的倾角为θ，劲度系数为k 的轻弹簧上端固定在斜面的挡板上，下端固定有质量为m 的小球，重力加速度为g .将小球沿斜面上移并保持弹簧处于原长状态，然后松开小球，则()A ．小球运动过程中机械能守恒B ．小球在最低点的加速度大小为0C ．弹簧弹力充当小球运动的回复力D ．小球做简谐运动的振幅为mg sin θk 例2如图甲所示为以O 点为平衡位置，在A 、B 两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是()A ．在t ＝0.2s 时，弹簧振子的加速度为正向最大B ．从t ＝0到t ＝0.2s 时间内，弹簧振子做加速度减小的减速运动C ．在t ＝0.6s 时，弹簧振子的弹性势能最小D ．在t ＝0.2s 与t ＝0.6s 两个时刻，振子的速度都为零例3如图所示，水平弹簧振子沿x 轴在M 、N 间做简谐运动，坐标原点O 为振子的平衡位置，其振动方程为x ＝5sin (10πt ＋π2)cm.下列说法不正确的是()A ．MN 间距离为10cmB ．振子的运动周期是0.2sC ．t ＝0时，振子位于N 点D ．t ＝0.05s 时，振子具有最大加速度高考题型2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A 1＋A 2.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.例4如图是t ＝0时刻沿x 轴传播的一列简谐横波的图像．该时刻后介质中P 质点回到平衡位置的最短时间为0.1s ，Q 质点回到平衡位置的最短时间为0.5s ，已知t ＝时刻两质点相对平衡位置的位移相同，则()A ．该简谐波沿x 轴正方向传播B ．该简谐波的传播周期为0.6sC ．t ＝0.2s 时，质点P 的加速度沿y 轴负方向D ．经过0.6s 质点Q 沿x 轴移动6.0m 例5在弹性绳左右两端垂直绳轻摇一下，产生两个振动方向、振幅和波长都相同的简谐横波，t ＝0时刻两列波传播至如图所示位置，已知左侧波向右传播的速度大小为v 1＝1m/s ，下列说法正确的是()A ．右侧波向左传播的速度大小v 2，与v 1大小不一定相等B ．t ＝2.5s 时刻，O 点处质点的速度方向向下C ．t ＝3s 时刻，O 点处质点的速度方向向上D ．t ＝2.5～3.5s 内，x ＝±0.5m 处的质点一直保持静止例6一振动片以频率f做简谐振动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上a、b两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样．c是水面上的一点，a、b、c间的距离均为l，如图所示．已知除c点外，在ac连线上还有其他振幅极大的点，其中距c最近的点到c的距离为38l.求：(1)波的波长；(2)波的传播速度．例7一列波长小于3m的横波沿着x轴正方向传播，处在x1＝1m和x2＝4m的两质点A、B的振动图像如图所示，则()A．3s末A、B两质点的位移相同B．1s末A点的速度大于B点的速度C．波长可能为125mD．波速可能为37m/s高考题型3振动图像与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8一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、加速度都相同例9图甲为一列简谐横波在t＝2s时的波动图像，图乙为该波中x＝2cm处质点P的振动图像，根据图像分析可得()A．该简谐横波沿x轴正方向传播B．简谐横波的波速大小为1m/sC．P点振动后在任意一个2s内的路程均为10cmD．在t＝2.5s时P点位移为y＝－2.5cm针对练习：1．如图甲所示，一个有固定转动轴的竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动，T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统．圆盘静止时，让小球做简谐运动，其振动图像如图乙所示．圆盘匀速转动时，小球做受迫振动．小球振动稳定时，下列说法正确的是()A．小球振动的固有频率是4HzB．小球做受迫振动时周期一定是4sC．圆盘转动周期在4s附近时，小球振幅显著增大D．圆盘转动周期在4s附近时，小球振幅显著减小2．如图所示为两列相干水波的干涉图样，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷．已知两列波的振幅均为5cm，C点是BE连线的中点，下列说法中正确的是()A．再过半个周期，A点变为减弱点B．图示时刻C点正处于平衡位置且向下运动C．D点保持静止不动D．图示时刻A、B两点的竖直高度差为10cm3．一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0时刻的波形如图甲所示，图乙是位于x＝1m的质点N此后的振动图像，Q是位于x＝10m处的质点．则下列说法正确的是()A．波沿x轴正方向传播，波源的起振方向向下B．在t＝7s时，质点Q开始振动C．在t＝12s时，质点Q的位置坐标为(10m，－8cm)D．在5～5.5s时间内，质点M的速度在减小，加速度在增大4．一列简谐横波在某介质中沿x 轴传播，在t ＝0时的波形如图中实线所示，经0.2s 后的波形如图中虚线所示，已知该波的周期T >0.2s.(1)求该波的传播速度大小；(2)若该波沿x 轴正方向传播，求x ＝0.6m 处的质点在t ＝1.95s 时刻的位移大小．专题强化练1.如图所示，半径为R 的圆盘边缘有一钉子B ，在水平光线下，圆盘的转轴A 和钉子B 在右侧墙壁上形成影子O 和P ，以O 为原点在竖直方向上建立x 坐标系．t ＝0时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆盘，角速度为ω，则P 做简谐运动的表达式为()A ．x ＝R sin ωt －π2B ．x ＝R sinωt ＋π2C ．x ＝2R sin ωt －π2D ．x ＝2R sin ωt ＋π22．如图是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源S 1、S 2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线)；S 1的振幅A 1＝4cm ，S 2的振幅A 2＝3cm ，则下列说法正确的是()A ．D 点是振动减弱点B ．A 、D 点在该时刻的高度差为7cmC ．再过半个周期，B 、C 点是振动加强点D ．C 点的振幅为1cm3．一根同种材料粗细均匀的弹性绳，右端固定在墙上，抓着绳子左端S 点上下振动，产生向右传播的绳波，某时刻的波形如图所示．下列说法中正确的是()A ．此时刻质点P 在做减速运动B ．波源的起振方向向上C ．波的传播速度逐渐减小D ．波源振动的频率逐渐减小4．如图甲所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆．当a 摆振动的时候，其余各摆在a 摆的驱动下也逐步振动起来，不计空气阻力，达到稳定时，b 摆的振动图像如图乙．下列说法正确的是()A ．稳定时b 摆的振幅最大B ．稳定时b 摆的周期最大C ．由图乙可以估算出b 摆的摆长D ．由图乙可以估算出c 摆的摆长5．一列简谐横波在均匀介质中沿x 轴负方向传播，已知x ＝54λ处质点的振动方程为y ＝A cos (2πT t )，则t ＝34T 时刻的波形图正确的是()6．消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题．图所示的消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声．频率为f 的声波沿水平管道自左向右传播，在声波到达a 处时，分成上下两束波，这两束波在b 处相遇时可削弱噪声．设上下两束波从a 运动到b 的时间差为Δt ，不考虑声波在传播过程中波速的变化．关于该消声器的工作原理及要达到良好的消声效果必须满足的条件，下列说法正确的是()A ．利用了波的干涉，Δt 是12f的奇数倍B ．利用了波的衍射，Δt 是12f 的奇数倍C ．利用了波的干涉，Δt 是1f的奇数倍D ．利用了波的衍射，Δt 是1f的奇数倍7．甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，甲波沿x 轴正方向传播，乙波沿x 轴负方向传播，t ＝0时刻两列波恰好在坐标原点相遇，波形图如图所示．已知甲波的频率为4Hz ，则()A ．两列波的传播速度均为4m/sB ．两列波叠加后，x ＝0处的质点振动减弱C ．两列波叠加后，x ＝0.5m 处的质点振幅为30cmD ．两列波叠加后，介质中振动加强和减弱区域的位置稳定不变8．一列简谐横波沿x 轴传播，在t ＝1s 时的部分波形如图甲所示，介质中质点P 的振动图像如图乙所示，则()A ．该波的传播速度为0.5m/sB ．该波沿x 轴负方向传播C ．波源起振方向为y 轴负方向D ．t ＝1s 时平衡位置x >2m 处的质点均未开始振动9．如图(a)所示，轻质弹簧上端固定，下端连接质量为m 的小球，构成竖直方向的弹簧振子．取小球平衡位置为x 轴原点，竖直向下为x 轴正方向，设法让小球在竖直方向振动起来后，小球在一个周期内的振动曲线如图(b)所示，若T 2时刻弹簧弹力为0，重力加速度为g ，则有()A ．0时刻弹簧弹力大小为mgB ．弹簧劲度系数为2mg A C.T 4～3T 4时间段，回复力冲量为0D .T 2～T 时间段，小球动能与重力势能之和减小10.水平地面上固定一段光滑绝缘圆弧轨道，过轨道左端N 点的竖直线恰好经过轨道的圆心(图中未画出)，紧贴N 点左侧还固定有绝缘竖直挡板．自零时刻起将一带正电的小球自轨道上的M 点由静止释放．小球与挡板碰撞时无能量损失，碰撞时间不计，运动周期为T ，MN 间的距离为L 并且远远小于轨道半径，重力加速度为g ，以下说法正确的是()A ．圆弧轨道的半径为gT 2π2B ．空间加上竖直向下的匀强电场，小球的运动周期会增大C ．空间加上垂直纸面向里的匀强磁场，若小球不脱离轨道，运动周期会增大D.23T 时小球距N 点的距离约为L 311．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 ＝16cm.某简谐横波沿x 轴正方向传播，波速为v ＝20cm/s ，波长大于20cm ，振幅为y ＝1cm ，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 ＝0.6s 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．12．一列简谐横波沿x轴传播，a、b为x轴上相距0.4m的两质点，如图甲所示．两质点的振动图像分别如图乙、丙所示．(1)当该波在该介质中传播的速度为2m/s时，求该波的波长；(2)若该波的波长大于0.3m，求可能的波速．。
机械基础教程全集7章
4)按从动件与凸轮保持接触的方式，分为力锁合和形锁合两种凸轮机构。力锁合是靠 重力、弹簧力或其他外力，使从动件与凸轮保持接触(图6-2、图6-3)。这种结构简单、 易制造，因而被广泛采用；形锁合是依靠凸轮上的沟槽等特殊结构形式，使从动件与 凸轮保持接触(图6-4、图6-5)，它避免了使用弹簧产生的附加力，但结构与设计较复
机械基础
第6章 其他常用机构
学习目的与要求 主要内容：本章主要介绍凸轮机构、棘轮机构、槽轮机构、不完全齿 轮机构和螺旋机构的工作原理、类型和应用。 学习目的与要求：了解凸轮机构、棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮 机构和螺旋机构的工作原理、结构、类型和在生产实践中的应用。
在机械中，特别在各种自动和半自动机械中，除了前面讨论过的平面 连杆机构外，还经常会遇到诸如凸轮机构、棘轮机构、槽轮机构、不 完全齿轮机构、螺旋机构等各种类型繁多、功能各异的机构。本章将 着重介绍这些常用机构的工作原理、类型特点及应用场合。
杂。 3.凸轮的结构与材料 凸轮的结构形式及与轴的固定方式有整体式(图6-7)、键联接式(图68)、销联接式(图6-9)、弹性开口锥套螺母联接式(图6-10，多用于凸 轮与轴的角度需要经常调整的场合)等。
图6-7 凸轮轴
图6-8 用平键联接
图6-9 用圆锥销联接
图6-10 用弹性锥套和螺母联接
用。如图6-26a所示的不完全齿轮机构中，主动轮1上只有一个齿，从动轮2上有八个齿 间，故主动轮每转一周，从动轮只转1/8周。如图6-26b所示的主动轮1上有四个齿，从 动轮2的圆周上有四个运动段和四个停歇段，而每个运动段有四个齿间与主动轮轮齿相 啮合，主动轮转一周，从动轮转1/4周，从而实现当主动轮连续转动时，从动轮作转向 相反的间歇转动。如图6-26c所示为不完全齿轮机构的简图。
第1--7章机械知识教案doc
课时授课计划课程机械知识教师第周课次引入新课：螺栓丝扣坏了，我们可以买个新的换上；灯泡坏了我们也可以买个新的换上，而有的则不可以，我们要到生产厂家制新的零部件换上才可以，为什么呢？这里涉及到互换性的概念。
讲授新课§1-1互换性的概念一、互换性的概述:互换性是现代化生产的一个重要技术经济原则。
它普遍应用机械设备和各种机电产品的生产中，随着现代化生产的发展，专业化、协作化生产模式的不断扩大，互换性原则的应用范围越来越大。
例如：汽车生产、电动机生产、实习工厂生产的压机等。
☆1、互换性的含义：广义的说是：“一种产品、过程或服务，代替另一种产品、过程或服务能满足同样要求的能力。
”定义：在机械工业中，互换性是指：“制成的同一规格的一批零件或部件，不需作任何挑选、调整或辅助加工，就能进行装配，并能满足机械产品的使用性能要求的一种特性”举例说明：如螺钉（M10—6H／6g）、灯管启辉器、自行车辐条及各部件、机床主轴轴承、皮带、齿轮等。
零部件的互换性一般来说应包括其几何参数、力学性能、物理化学性能方面的互换性。
本课程只对几何参数的互换性进行讨论。
如：零件的尺寸、形状、位置要素、表面光滑程度等。
二、互换性的（基本形式）种类：（按其程度和范围不同分）（1）完全互换性（绝对互换性）：及零件在装配或更换时，不作任何选择、调整和修配就能满足预定的使用要求。
对互换性要求高、大批量生产生产中广泛应用此（因其程度深、范围广、互换性高），如灯、锁、螺钉、钟表的机芯、洗衣机的水封等。
（2）不完全互换性（有限互换性）：在装配和更换前，允许有附加的选择、调整，但不允许修配，装配后能满足预定的要求。
对互换性要求不高、单件小批量生产一般用于机器上某些部位装配精度要求很高的场合（因其程度浅、范围窄、互换性要差一些）。
当机器上某些部位装配精度要求高时，为降低零件的加工要求难度，又保证部件的装配精度高的要求，可在生产中采用分组装配法来实现互换。
2025届物理一轮资料(配套PPT课件)第七章 机械振动和机械波 第2讲 机械波
图2
目录
研透核心考点
解析 由图可知34λ＝12 m，解得 λ＝16 m，A 错误；由 v＝Tλ，得 T＝vλ＝126 s ＝8 s，B 正确；简谐运动的加速度方向总指向平衡位置，P 点位于 y 轴负半轴， 加速度方向沿 y 轴正方向，C 错误；P 点位于 y 轴的负半轴，经过 2 s＝T4，若 波向 x 轴负方向传播，P 向远离平衡位置方向振动，在 0～2 s 内质点 P 运动的 路程小于 0.1 m，D 正确。
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研透核心考点
考点三 波传播的周期性和多解性问题
1.造成波动问题多解的三大因素
周期性
(1)时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确； (2)空间周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确
双向性
(1)传播方向双向性：波的传播方向不确定； (2)振动方向双向性：质点振动方向不确定
在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特
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研透核心考点
2.(多选)(2024·浙江金华高三月考)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在xA＝0和xB
＝1.2 m处的两个质点A、B的振动图像如图6所示，则B(D )
A.质点A的振动方程y＝5sin (πt) cm B.波由质点A传播到B的时间可能是0.7 s C.这列波的波长可能是4.8 m D.这列波的波速可能是0.8 m/s
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研透核心考点
考点二 振动图像与波的图像的综合应用
振动图像和波的图像比较
振动图像
波的图像
研究内容 某质点的位移随时间的变化规律 某时刻所有质点的空间分布规律
图像特点
目录
研透核心考点
物理意义 表示同一质点在各时刻的位移 表示某时刻各质点的位移
机械波的形成和传播ppt课件
38
例13、如图所示为一弹性绳上形成的水平向右 传播的波，试判断绳上a、b、c、d、e、f、g、 h各个质点的速度方向．
39
解析 ：波中各质点均做受迫振动，不考虑能量
损耗，各质点的振幅相同，选项A正确．波传 播时，离波源远的质点的振动落后于离波源近 的质点的振动，并跟随着近的质点振动，D跟 随C正向上运动，F跟随E向下运动．同理，A 向下运动，C向上运动，选项B、C错误．由于 此时B和C两点都向上运动，C比B迟到最大位 移处，C回到平衡位置也比B较迟，选项D正 确．
26
结论：①机械波产生的原因是由于介质内部的 各质点间存在相互作用力。（介质内部的力学 性质决定的） ②机械振动在介质中的传播形成机械波 五、波动与振动的区别与联系
1．区别 ①从运动现象上来看： 振动是一个质点或一个物体的往 复运动，而波动是介质中大量质点依次发生振动而形成的 集体运动 ②从运动原因上来看振动是由于质点离开平衡位置后受到 回复力作用而形成的，而波动是介质中的某一部分受到扰 动后发生形变产生弹力牵引相邻的质点运动。
又如:把一根长弹簧的一端固定,在另一端用手 轻轻地向右一推,就使手推的这部分弹簧向右运 动而压缩邻近的弹簧,使弹簧圈变密;当向左拉 一下弹簧时,手拉的这部分弹簧圈向左运动,从 而拉动它邻近的弹簧圈,使弹簧圈又变疏.如果 不断地推拉弹簧,就会看到一系列密集部分和稀 疏部分相互间隔地依次沿弹簧向前传播,弹簧圈 的振动方向跟波的传播方向在一条直线上,形成 的也是纵波
一、几个概念：
1、波源：引起波动的振动质点（物体） 叫波源也称振源（机械振动）。
2、介质: 就是传播机械振动的媒介物。 （水、绳子、空气---固、液、 气）
3、产生机械波的条件：
〈1〉要有波源 〈2〉要有介质
【步步高】高中物理大一轮复习 第七章 机械振动 机械波 第1课时 机械振动讲义课件 大纲人教版
核心考点突破
考点一 简谐运动图象及运动规律 1．物理意义：表示振动物体的位移随时间变化的规律．
特别提示 振动图象不是质点的运动轨迹． 2．应用
(1)确定振动物体在任意时刻的位移．如图4中，对应 t1、t2时刻的位移分别为x1＝＋7 cm，x2＝－5 cm.
图4
(2)确定振动的振幅．如图振幅是10 cm. (3)确定振动周期和频率．振动图象上一个完整的正弦(余弦) 图形在时间轴上拉开的“长度”表示周期． 由图可知，OD、AE、BF的间隔都等于振动周期，T＝0.2 s， 频率f＝T1＝5 Hz. (4)确定各质点的振动方向．例如图中的t1时刻，质点正远离 平衡位置向位移的正方向运动；在t3时刻，质点正向着平衡位 置运动． (5)比较各时刻质点加速度的大小和方向．例如在图中t1时刻 质点位移x1为正，则加速度a1为负；t2时刻质点位移x2为负， 则加速度a2为正，又因为|x1|>|x2|，所以|a1|>|a2|.
的速度大小和方向都相同，D项正确．
考点二 单摆的理解 1．单摆及成立条件(如图 6 所示)
(1)细线不可伸长，质量忽略． (2)小球可视为质点，空气阻力不计． 2．受力特征：重力和细线的拉力 (1)回复力：摆球重力沿切向方向上 的分力，F 回＝－mgsin θ＝－mlgx＝－kx. 图6 (2)向心力：细线的拉力和重力沿细线方向的分力充当向 心力．F 向＝F－mgcos θ.
等，C正确；A、C两点的时间间隔Δt＝
T 2
，A点与C点位移
大小相等、方向相反，在A点弹簧是伸长的，在C点弹簧是
压缩的，所以在A、C两点弹簧的形变量大小相同，而弹簧
的长度不相等，D错误．故正确答案为C.
答案 C
题型二 “单摆模型”的应用
高中物理大一轮复习 第七章 第2课时 机械波讲义课件 大纲人教版
播，a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡
位置．某时刻的波形如图1甲所示，此后，若经过
3 4
周期开
始计时，则图乙描述的是
()
甲
乙
图1
精选ppt
A．a处质点的振动图象
B．b处质点的振动图象
C．c处质点的振动图象
D．d处质点的振动图象
解析 由图甲可以判断此时质点a向上振动，质点b处于
波谷位置，质点c向下振动，质点d处于波峰位置，经过
3 4
周期后，质点a处于波谷，质点b处于平衡位置且正向
下振动，质点c处于波峰位置，质点d处于平衡位置且正
向上振动，可以判断图乙表示b质点的振动图象，选项B
正确．
答案 B
精选ppt
考点二 波的干涉与波的衍射的比较
内容
衍射 和干涉
定义
现象
可观察到明显现 相同
象的条件
点
波的衍 射
波可以绕过障碍物 继续传播的现象
射是 波特 有的 现象
精选ppt
【高考佐证 2】 (2009·广东单科·14(2))图 2
为声波干涉演示仪的原理图．两个 U 形管
A 和 B 套在一起，A 管两侧各有一小孔．
声波从左侧小孔传入管内，被分成两列
频率__相__同____的波．当声波分别通过 A、
B 传播到右侧小孔时，若两列波传播的
图2
播方向平移
一完整曲
线占 横坐标的
表示一个周期
表示一个波长
距离
精选ppt
2.质点的振动方向与波的传播方向的互判
图象
方法
(1)微平移法：沿波的传播方向将波的图 象进行一微小平移，然后由两条波形曲
新课标2023年高考物理第7章第1节机械振动
【答案】 B
高频考点例析
题型二 简谐运动的周期性和对称性应用
例2 一弹簧振子在一条直线上做简谐
D．在0～4 s内振子通过的路程为 0.35 cm，位移为0
课堂互动讲练
解析：选B.由图可知A在t轴上方，位移x ＝0.25 cm，所以弹力F＝－kx＝－5 N，即弹 力大小为5 N，方向指向x轴负方向，选项A不 正确．由图可知过A点作图线的切线，该切线 与x轴的正方向的夹角小于90°，切线斜率为 正值，即振子的速度方向指向x轴的正方向， 选项B正确．由图可看出，t＝0、t＝4 s时刻 振子的位移都是最大，且都
课堂互动讲练
即时应用
1.做简谐运动的质点，先后经过同
一位置时下列物理量不同的是( )
A．位移
B．加速度
C．势能
D．速度
课堂互动讲练
解析：选D.振动物体的位移是以平衡位 置为起点，它的大小等于振动物体离开平衡 位置的距离，方向始终由平衡位置指向某时 刻振动物体所处的位置，只要不在平衡位置 振动物体就有位移．若物体在平衡位置对称 的两侧，则其位移的大小一定相等但方向相 反．物体通过同一位置，其位移矢量的大小、 方向一定相同．
图7－1－5
课堂互动讲练
2．简谐运动图象 的应用
(1)可以确定振动 物体在任一时刻的位 移．如图7－1－6中， 对应t1、t2时刻的位移 分别为x1＝＋7 cm，x2 ＝－5 cm.
图7－1－6
课堂互动讲练
(2)确定振动的振幅．图7－1－6中 最大位移的值就是振幅，如图表示振 动的振幅是10 cm.
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x2,则 O 点相位 t
所以P点振P 动点 方程为相 ： 位 t x2
yAco st( x2)
已O 知 点的振动 y0方 Aco 程 st为 ：
P 点振 O 点 幅 相 P 与 点 同 相 ， O 位 点滞 的 x 后 2 相 ,则 于 位
理解驻波及其形成条件。了解驻波和行波的区别。 了解机械波的多普勒效应及其产生原因。
本章重点： 简谐波的波动方程,相干波叠加后振幅加强和减弱的 条件。驻波。 本章难点： 波动方程，相干波，驻波
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7-1-1 机械波的形成
波动是振动的传播过程。
机械波：机械振动在介质中的传播过程。 电磁波：变化的电场和变化的磁场在空
波线：沿波的传播方向作的一些带箭头的线。波线 的指向表示波的传播方向。
平面波：波面为平面 球面波：波面为球面 柱面波：波面为柱面
波阵面和波射线
平面波
波 线
波 阵 面
球面波
波 线
波 阵 面
注：
1、在各向同性介质中传播时，波线和波阵面垂直。 2、在远离波源的球面波波面上的任何一个小部份， 都可视为平面波。
y
x
u
¤ 波线上各质点依次重复波源的振动，各质
点振动相位沿传播方向依次滞后（落后）
波动方程描写波线上所有质点的振动方程
y 源
p0
x
x0
u
波 源 点：波源所在位置（有时不重要） 原 点： 坐标选择，坐标轴一定要与波线方向一致或反向） 参考点x0: 已知振动方式的点
(u方向 x轴 与 正方)向一致
间的传播过程。不需要媒质。
1. 机械波产生的条件
波源 弹性介质
产生机械振动的振源 传播机械振动的介质
2.横波和纵波
横波：质点的振动方向和波的传播方向垂直。 纵波：质点的振动方向和波的传播方向平行。
波谷
波峰
振动方向
传播方向 波密
波疏
注：在固体中可以传播横波或纵波，在液体、 气体(因无剪切效应)中只能传播纵波。
O 点相位 t
P 点相位 t x2
所以P点振动方程为：
7-1-2 横波与纵波 横波：质点振动方向与波的传播方向相垂直的波. （仅在固体中传播 ）
➢ 特征：具有交替出现的波峰和波谷.
纵波：质点振动方向与波的传播方向互相平行的波. （可在固体、液体和气体中传播）
➢ 特征：具有交替出现的密部和疏部.
7-1-3 波面与波线
波阵面：在波动过程中，把振动相位相同的点连成 的面(简称波面)。 波前：在任何时刻，波面有无数多个，最前方的波 面即是波前。波前只有一个。
Δr S
l
F
pV
V p+Δp
§7-2 平面简谐波波函数
7-1-1 波函数
由波的形成过程可知，介质中各质元都在振动，
但是各个质元的振动状态是不同的。因此要描述波，
需要一个描述波动的函数式，能反映x处的质点在
任意时刻t的位移y，
y f (xt,)
平面波简谐波（介质是均匀和无吸收的 ）
1.平面波的波面是平面，而同一波面上各质元的运动状态是相同的
精品
第七章 机械波new
本章教学要求： 理解机械波产生的条件。掌握由已知质点的简
谐振动方程得出平面简谐波的波函数的方法及波 函数的能流密度概念。
了解惠更斯原理和波的叠加原理。理解波的相 干条件，能应用相位差和波程差分析、确定相干 波叠加后振幅加强和减弱的条件。
2.对于平面波来说，只要给出其中一条波线上各质元的振动规律， 也就确定了空间中各质元的振动规律
3.因此可以将平面波简化为一条直线上的波动来研究
7-2 平面简谐波——波动方程
在波线上任取一点为坐标原点，沿（逆）波线方向建 立坐标轴
x: 表示波线上各质点的平衡位置
y： 表示各质点离开平衡位置的位移 对于某一时刻 t, 各质点位移情况由y-x曲线表示 ，我们称之为波形曲线
1、平面波 波线
波面
波前
2、球面波 波前
波线
波的特征：
(1) 质元并未“随波逐流” 波的传播不是媒质质元 的传播 (2) “上游”的质元依次带动“下游”的质元振 (动3) 某时刻某质元的振动状态将在较晚时刻于“下游” 某处出现---波是振动状态的传播 (4) 振动具有时间周期性,则波动在空间上也有周期性
平面简谐波：在均匀无吸收介质中传播的平面波，波源作谐振动。
1、已知坐标原点O的 Y
振动方程，求波动方程
u
已知O点的振动方程 o
P
X
为：
x
y0 A cost
求任P一 点点 的振 波动 动方程
Y
u
已知 O点的振动方程
为：
o
P
X
y0 A cost
x
P点振幅 O点 与相同 P点 ，相位滞 O点 后。 于 O在 点到 P点范围
四. 波的特征量
1.波长 : 波的传播方向上两相邻同相点间的距离
λ
λ 2.波的周期T: 波动传播一个波长所需的时间.
波的频率 : 媒质质点(元)的振动频率
即单位时间内波动所传播的完整波的数目. 一般情况下,波的周期(频率)等于波源的振动周期(频率)
3. 波速u : 单位时间波所传过的距离
波速ｕ又称相速度(相位传播速度)
(5) 同相点----相邻两同振动状态的点
间距为波长
相位差2
波是相位的传播 沿波的传播方向,各质元的相位依次落后。
u 传播方向
a·
b·
x
图中b点比a点的相位落后
波形曲线(波形图)
x
2 x
y
u
t
o
x
• 不同时刻对应有不同的波形曲线
• 波形曲线能反映横波、纵波的位移情况
7-1-4 波长、频率、波速之间的基本关系式
S F
l
Δl
F/S叫正应力，Δl/l叫线应变
实验表明：
F E l Sl
比例系数E叫弹性模量
◆切变模量
固 体 切 向 形 变 Δr 时 ， 内 部产生切向弹性力F
实验表明： F G r
Sl
G叫切变模量
◆体积模量
当液体或气体体积缩小ΔV时， 压强相应增大Δp 实验表明： pKV
V
K叫体积模量，负号表示压强增 大体积变小
三者关系
u
T
固体内横波和纵波的传播速度u分别为
u G (横波)
u E (纵波)
G：切变模量，E弹性模量， ρ 固体的密度
液体和气体内，纵波的传播速度为
u K (纵波)
K为体积模量
弹性绳上的横波
u T
T-绳的初始张力, -绳的线密度
◆弹性模量
设固体长为l，截面积为S
在外力作用下，当其伸 长量为Δl 时，内部产生 弹性力F