(期末復(fù)習(xí)1)《3-4》機械振動-機械波知識提要

1、物理3-4復(fù)習(xí)提要機械振動 機械波第十一章 機械振動重點要求：掌握“一、物理情境再現(xiàn)”中的問題選擇題。一、物理情境再現(xiàn)1如圖所示為一彈簧振子，O為平衡位置，設(shè)向右為正方向，思考：(1)從C向O運動的過程中，位移是正值還是負(fù)值？速度是正值還是負(fù)值？加速度是正值還是負(fù)值？(2)從O向B運動的過程中，位移是正值還是負(fù)值？速度是正值還是負(fù)值？加速度是正值還是負(fù)值？(3)從B向O運動的過程中，位移是正值還是負(fù)值？速度是正值還是負(fù)值？加速度是正值還是負(fù)值？(4)從O向C運動的過程中，位移是正值還是負(fù)值？速度是正值還是負(fù)值？加速度是正值還是負(fù)值？2如圖所示，為一單擺及它的振動圖象，思考以下問題：(1)單擺多

2、次通過同一位置時，位移、速度、加速度、動量、動能、擺線拉力這些物理量，發(fā)生變化的是哪些？不發(fā)生變化的是哪些？(2)當(dāng)在懸點正下方擺長的1/2處O有一光滑水平細(xì)釘可擋住擺線，則單擺的周期為_；比較細(xì)釘擋線前后瞬間擺線受到的拉力F_F(填“”、“”或“”)。(3)單擺的擺長為是多少?兩個周期內(nèi)位移x的最大時刻在哪里?(4)若擺球從E指向G為正方向，則圖象中O、A、B、C點分別對應(yīng)單擺中那些點?(5)2s內(nèi)加速度為正且減小，并與速度同方向的時間范圍是哪一段?勢能增加且速度為正的時間范圍是那一段?簡諧運動（關(guān)于平衡位置）對稱、相等同一位置：速度大小相等、方向可同可不同，位移、回復(fù)力、加速度大小相等、方

3、向相同.對稱點：速度大小相等、方向可同可不同，位移、回復(fù)力、加速度大小相等、方向相反.對稱段：經(jīng)歷時間相同一個周期內(nèi)，振子的路程一定為4A（A為振幅）；半個周期內(nèi)，振子的路程一定為2A；四分之一周期內(nèi)，振子的路程不一定為A；每經(jīng)一個周期，振子一定回到原出發(fā)點；每經(jīng)半個周期一定到達另一側(cè)的關(guān)于平衡位置的對稱點，且速度方向一定相反二、知識點11.1簡諧運動 簡諧運動的表達式和圖象1-1簡諧振動（書3-4P2） 機械振動：物體（或物體的一部分）在某一中心位置兩側(cè)來回做往復(fù)運動簡諧振動是機械振動中最簡單的一種理想化的振動，有兩種定義： （1）物體在跟位移大小成正比，并且總是指向平衡位置的回復(fù)力作用下的

4、振動，叫做簡諧振動。（2）物體的振動參量，隨時間按正弦或余弦規(guī)律變化的振動，叫做簡諧振動，在高中物理教材中是以彈簧振子和單擺這兩個特例來認(rèn)識和掌握簡諧振動規(guī)律的。 1-2簡諧運動的表達式和圖象（書3-4P5-8）1、表達式： 振幅A，周期T，相位，初相（1）位移x：由平衡位置指向振動質(zhì)點所在位置的有向線段。位移是矢量，其最大值等于振幅。（2）振幅A：做機械振動的物體離開平衡位置的最大距離。振幅是標(biāo)量，表示振動的強弱。振幅越大表示振動的機械能越大，做簡揩振動物體的振幅大小不影響簡揩振動的周期和頻率。（3）周期T：振動物體完成一次余振動所經(jīng)歷的時間叫做周期。所謂全振動是指物體從某一位置開始計時，物

5、體第一次以相同的速度方向回到初始位置，叫做完成了一次全振動。（4）頻率f：振動物體單位時間內(nèi)完成全振動的次數(shù)。（5）角頻率：角頻率也叫角速度，即圓周運動物體單位時間轉(zhuǎn)過的弧度數(shù)。周期、頻率、角頻率的關(guān)系是：（6）相位：表示振動步調(diào)的物理量。2、簡諧運動圖象：質(zhì)點的位移與時間關(guān)系為正弦曲線。3、回復(fù)力：使振動物體回到平衡位置的力。單擺而言，其回復(fù)力是重力沿切線方向的分力mg sin 回復(fù)力F = Kx； 加速度 （書3-4P11）11.2 單擺的周期與擺長的關(guān)系（實驗、探究）（書3-4P16）1、單擺周期公式（惠更斯）（l為擺線長度與擺球半徑之和；周期測量：測N次全振動所用時間t，則T=t/N）

6、上述公式是高考要考查的重點內(nèi)容之一。對周期公式的理解和應(yīng)用注意以下幾個問題：簡諧振動物體的周期和頻率是由振動系統(tǒng)本身的條件決定的。單擺周期公式中的L是指擺動圓弧的圓心到擺球重心的距離，一般也叫等效擺長。2、數(shù)據(jù)處理：（1）平均值法；（2）圖象法：以l和T2為縱橫坐標(biāo)，作出的圖象（變非線性關(guān)系為線性關(guān)系）；3、單擺的等時性（伽利略）；即周期與擺球質(zhì)量無關(guān)，在振幅較小時與振幅無關(guān)4、振動周期是2秒的單擺叫秒擺擺鐘原理：鐘面顯示時間與鐘擺擺動次數(shù)成正比11.3 受迫振動和共振（書3-4P17）1、受迫振動：物體在周期性外力作用下的振動。2、受迫振動的規(guī)律是：物體做受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，而跟

7、物體固有頻率無關(guān)。當(dāng)驅(qū)動力的頻率跟物體固有頻率相等時，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振。共振是受迫振動的一種特殊情況。f迫 = f策，與f固無關(guān)。A迫 與f策f固有關(guān)，f策f固越大，A迫越小，f策f固越小，A迫越大。第十二章 機械波重點要求：能用波的圖像和波速公式解決實際問題選擇題 單擺的周期與擺長的關(guān)系，測重力加速度實驗題（填空）一、知識結(jié)構(gòu)二、知識點12.1機械波：機械振動在介質(zhì)中的傳播過程。（書3-4P23）1、機械波產(chǎn)生的條件有兩個： 有波源；有傳播振動的彈性介質(zhì)。2、機械波有兩種：橫波和縱波。橫波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直。比如繩波，光波縱波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在

8、同一直線上。比如聲波3機械波的特點：（1）每一質(zhì)點都以它的平衡位置為中心做簡振振動；后一質(zhì)點的振動總是落后于帶動它的前一質(zhì)點的振動。（2）波只是傳播運動形式（振動）和振動能量，介質(zhì)并不隨波遷移。4、描述機械波的物理量 波速與波長和頻率的關(guān)系：， （1）波長：兩個相鄰的、在振動過程中對平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點間的距離叫波長。振動在一個周期內(nèi)在介質(zhì)中傳播的距離等于波長。（2）頻率f：波的頻率由波源決定，在任何介質(zhì)中頻率保持不變。（3）波速v：單位時間內(nèi)振動向外傳播的距離。波速的大小由介質(zhì)決定。波形向前勻速平移，質(zhì)點本身不遷移，x可視為波峰（波谷）移動的距離在波的圖象中，無論時間多長，質(zhì)點的橫坐

9、標(biāo)一定不變介質(zhì)中所有質(zhì)點的起振位置一定在平衡位置，且起振方向一定與振源的起振方向相同注意雙向性、周期性注意坐標(biāo)軸的單位（是m，還是cm；有無×10-n等等）12.2 橫波的圖象 （書3-4P27）簡諧波的圖象是正弦曲線，也叫正弦波橫波圖象：表示某一時刻各個質(zhì)點離開平衡位置位移情況。后一質(zhì)點的振動總是重復(fù)前一質(zhì)點的振動；特別要能判斷質(zhì)點振動方向或波的傳播方向。注意：（1）周期性、方向性上引起的多解可能性；（2）波傳播的距離與質(zhì)點的路程是不同的。波的圖象與振動圖象的比較波動圖象振動圖象圖象橫坐標(biāo)x：表示在波的傳播方向上各質(zhì)點的平衡位置縱坐標(biāo)y：表示某一時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的位移橫軸t：

10、表示一個質(zhì)點振動的時間縱軸x：表示一個質(zhì)點不同時刻相對平衡位置的位移。波動圖象表示 “各個質(zhì)點”在“某一時刻”的位移，振動圖象則表示介質(zhì)中“某個質(zhì)點”在“各個時刻”的位移。注意同時涉及振動和波時，要將兩者對應(yīng)起來關(guān)于振動與波質(zhì)點的振動方向判斷：振動圖象（橫軸為時間軸）：順時間軸“上，下坡”波動圖象（橫軸為位移軸）：逆著波的傳播方向“上，下坡” 共同規(guī)律：同一坡面（或平行坡面）上振動方向相同，否則相反一段時間后的圖象a、振動圖象：直接向后延伸b、波動圖象：不能向后延伸，而應(yīng)該將波形向后平移12.3 波的反射和折射 波的干涉和衍射 12.3-1惠更斯原理（書3-4P33）1.惠更斯原理：介質(zhì)中任一

11、波面上的各點，都可以看作發(fā)射子波的波源，而后任意時刻，這些子波在波前進方向的包絡(luò)面便是新的波面。2.根據(jù)惠更斯原理，只要知道某一時刻的波陣面，就可以確定下一時刻的波陣面。12.3-2波的反射和折射（書3-4P33-34）1、波遇到障礙物會返回來繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的反射。波的反射特點：（1）反射波的波長、頻率、波速都跟入射波相同（2）波遇到兩種介質(zhì)界面時，總存在反射2、波的折射：波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，波的傳播方向發(fā)生了改變的現(xiàn)象。在波的折射中，波的頻率不改變，波速和波長都發(fā)生改變。波發(fā)生折射的原因：是波在不同介質(zhì)中的速度不同12.3-3波的干涉和衍射（干涉和衍射是波所特有的現(xiàn)象。）

12、（書3-4P37-40）1、衍射：波繞過障礙物或小孔繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。產(chǎn)生顯著衍射的條件是障礙物或孔的尺寸比波長小或與波長相差不多。2、干涉：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強，使某些區(qū)域振動減弱，并且振動加強和振動減弱區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象。產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條件是：兩列波的頻率相同，相差恒定。穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象中，某點到二波源波程差是波長整數(shù)倍時振動增強，是半波長奇數(shù)倍時振動減弱。12.3-4多普勒效應(yīng)（書3-4P41）1、多普勒效應(yīng)：由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到頻率（音調(diào)）變化的現(xiàn)象叫做多普勒效應(yīng)。他是奧地利物理學(xué)家多普勒在1842年發(fā)現(xiàn)的。波源遠(yuǎn)離現(xiàn)察者，觀察者接收頻率減??；波源靠近觀察者，觀察者接收頻率增大。2、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用: 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)上使用的胎心檢測器、血流測定儀等有許多都是根據(jù)這種原理制成。根據(jù)汽笛聲判斷火車的運動方