医用物理学

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物体在一定位置附近做来回往复的运动，称为振动。振动是自然界中广泛存在的一种现象，如钟摆的运动、气缸活塞的运动等。这些振动中物体的位置是随时间的变化的，因此又称为机械振动。振动现象并不仅限于力学中的机械振动，在物理学的其他领域中也存在与机械振动类似的振动现象。一般的，任何一个物理量在某一定值附近做反复的变化，都可以称为振动。例如，交流电中电流和电压的反复变化，就是这种现象。振动的传播过程称为波动。在弹性介质中产生的波动，是靠弹性介质质点的机械振动产生和传播的，又称为机械波，水面波和声波都是机械波。光波、无线电波、X射线等可以在真空中传播，并不依赖于弹性介质，这类波称为电磁波。机械波和电磁波在本质上不同，但是都具有波动的共同特性，服从相似的规律。本章先讨论简谐振动的基本规律，然后介绍波动的现象和规律。

• 重点掌握简谐振动方程、波动方程及其物理意义；

• 确切理解简谐振动的合成、波的干涉现象及其规律；

• 了解驻波的形式及其规律。

知识点一线性回复力简谐振动

一线性回复力
物理定义：若物体受力的大小与某一物理量的一次方成正比，方向与这个物理量的变化方向相反，我们称这种力为线性回复力。
数学定义：F=-kx（其中k为劲度系数）
例题1 请写出弹簧振子的线性回复力。
点击观看弹簧振子演示动画
解：弹簧振子是由轻弹簧和小球组成的振动系统。小球在水平光滑的平面上移动，水平方向只受到弹簧给予的弹性力，此力由胡克定律给出： F=-kx 其中k为弹簧的劲度系数，x为小球的位移。
二简谐振动
简谐振动有三种定义形式：
1 受力形式。若物体仅受到线性回复力的作用而运动，此运动为简谐振动。
2 运动形式。若某一物理量在平衡位置附近做往复、周期性的变化，此运动为简谐振动。
3 数学形式。若某一物理量x随时间t的变化关系符合下面两种方程之一，此运动为简谐振动。

例题 2 有一直径为d的U形管装有质量为m的水银。使水银在管中做最小振动，此振动是否为简谐振动？
解：
建 x坐标如图。当右侧水银柱上升距平衡位置o为x时，这时两侧水银面高度差为2x，则U形管内水银受到向下的非平衡力为：

在此非平衡力作用下，水银做变速运动，由牛顿第二定律给出： F=ma，整理得：

∴水银做简谐振动。