高考物理復(fù)習(xí)精品知識點(diǎn)——機(jī)械振動和機(jī)械波.doc

高考物理復(fù)習(xí)精品知識點(diǎn)機(jī)械振動和機(jī)械波七、機(jī)械振動和機(jī)械波 1.簡諧運(yùn)動 （1）定義:物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總是指向平衡位置的回復(fù)力的作用下的振動，叫做簡諧運(yùn)動. （2）簡諧運(yùn)動的特征:回復(fù)力F=-kx，加速度a=-kx/m，方向與位移方向相反，總指向平衡位置. 簡諧運(yùn)動是一種變加速運(yùn)動，在平衡位置時，速度最大，加速度為零;在最大位移處，速度為零，加速度最大. （3）描述簡諧運(yùn)動的物理量 位移x:由平衡位置指向振動質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段，是矢量，其最大值等于振幅. 振幅A:振動物體離開平衡位置的最大距離，是標(biāo)量，表示振動的強(qiáng)弱. 周期T和頻率f:表示振動快慢的物理量，二者互為倒數(shù)關(guān)系，即T=1/f. （4）簡諧運(yùn)動的圖像 意義:表示振動物體位移隨時間變化的規(guī)律，注意振動圖像不是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡. 特點(diǎn):簡諧運(yùn)動的圖像是正弦（或余弦）曲線. 應(yīng)用:可直觀地讀取振幅A、周期T以及各時刻的位移x，判定回復(fù)力、加速度方向，判定某段時間內(nèi)位移、回復(fù)力、加速度、速度、動能、勢能的變化情況. 2.彈簧振子:周期和頻率只取決于彈簧的勁度系數(shù)和振子的質(zhì)量，與其放置的環(huán)境和放置的方式無任何關(guān)系.如某一彈簧振子做簡諧運(yùn)動時的周期為T，不管把它放在地球上、月球上還是衛(wèi)星中;是水平放置、傾斜放置還是豎直放置;振幅是大還是小，它的周期就都是T. 3.單擺:擺線的質(zhì)量不計且不可伸長，擺球的直徑比擺線的長度小得多，擺球可視為質(zhì)點(diǎn).單擺是一種理想化模型. （1）單擺的振動可看作簡諧運(yùn)動的條件是:最大擺角5. （2）單擺的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向并且指向平衡位置的分力. （3）作簡諧運(yùn)動的單擺的周期公式為:T=2 在振幅很小的條件下，單擺的振動周期 跟振幅無關(guān). 單擺的振動周期跟擺球的質(zhì)量無關(guān)，只與擺長L和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭有關(guān). 擺長L是指懸點(diǎn)到擺球重心間的距離，在某些變形單擺中，擺長L應(yīng)理解為等效擺長，重力加速度應(yīng)理解為等效重力加速度（一般情況下，等效重力加速度g等于擺球靜止在平衡位置時擺線的張力與擺球質(zhì)量的比值）. 4.受迫振動 （1）受迫振動:振動系統(tǒng)在周期性驅(qū)動力作用下的振動叫受迫振動. （2）受迫振動的特點(diǎn):受迫振動穩(wěn)定時，系統(tǒng)振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率無關(guān). （3）共振:當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于振動系統(tǒng)的固有頻率時，振動物體的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振. 共振的條件:驅(qū)動力的頻率等于振動系統(tǒng)的固有頻率. .5.機(jī)械波:機(jī)械振動在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波.（1）機(jī)械波產(chǎn)生的條件:波源;介質(zhì)（2）機(jī)械波的分類 橫波:質(zhì)點(diǎn)振動方向與波的傳播方向垂直的波叫橫波.橫波有凸部（波峰）和凹部（波谷）. 縱波:質(zhì)點(diǎn)振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波.縱波有密部和疏部. 注意氣體、液體、固體都能傳播縱波，但氣體、液體不能傳播橫波.（3）機(jī)械波的特點(diǎn) 機(jī)械波傳播的是振動形式和能量.質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近振動，并不隨波遷移. 介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動周期和頻率都與波源的振動周期和頻率相同.離波源近的質(zhì)點(diǎn)帶動離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)依次振動. 6.波長、波速和頻率及其關(guān)系 （1）波長:兩個相鄰的且在振動過程中對平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點(diǎn)間的距離叫波長.振動在一個周期里在介質(zhì)中傳播的距離等于一個波長.（2）波速:波的傳播速率.機(jī)械波的傳播速率由介質(zhì)決定，與波源無關(guān).（3）頻率:波的頻率始終等于波源的振動頻率，與介質(zhì)無關(guān).（4）三者關(guān)系:v=f 7. 波動圖像:表示波的傳播方向上，介質(zhì)中的各個質(zhì)點(diǎn)在同一時刻相對平衡位置的位移.當(dāng)波源作簡諧運(yùn)動時，它在介質(zhì)中形成簡諧波，其波動圖像為正弦或余弦曲線. （1）由波的圖像可獲取的信息 從圖像可以直接讀出振幅（注意單位）.從圖像可以直接讀出波長（注意單位）. 可求任一點(diǎn)在該時刻相對平衡位置的位移（包括大小和方向） 在波速方向已知（或已知波源方位）時可確定各質(zhì)點(diǎn)在該時刻的振動方向.可以確定各質(zhì)點(diǎn)振動的加速度方向（加速度總是指向平衡位置）（2）波動圖像與振動圖像的比較：振動圖象波動圖象研究對象一個振動質(zhì)點(diǎn)沿波傳播方向所有的質(zhì)點(diǎn)研究內(nèi)容一個質(zhì)點(diǎn)的位移隨時間變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律圖象物理意義表示一質(zhì)點(diǎn)在各時刻的位移表示某時刻各質(zhì)點(diǎn)的位移圖象變化隨時間推移圖象延續(xù)，但已有形狀不變隨時間推移，圖象沿傳播方向平移一個完整曲線占橫坐標(biāo)距離表示一個周期表示一個波長8.波動問題多解性 波的傳播過程中時間上的周期性、空間上的周期性以及傳播方向上的雙向性是導(dǎo)致“波動問題多解性”的主要原因.若題目假設(shè)一定的條件，可使無限系列解轉(zhuǎn)化為有限或惟一解9.波的衍射 波在傳播過程中偏離直線傳播，繞過障礙物的現(xiàn)象.衍射現(xiàn)象總是存在的，只有明顯與不明顯的差異.波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是:障礙物（或小孔）的尺寸比波的波長小或能夠與波長差不多. 10.波的疊加 幾列波相遇時，每列波能夠保持各自的狀態(tài)繼續(xù)傳播而不互相干擾，只是在重疊的區(qū)域里，任一質(zhì)點(diǎn)的總位移等于各列波分別引起的位移的矢量和.兩列波相遇前、相遇過程中、相遇后，各自的運(yùn)動狀態(tài)不發(fā)生任何變化，這是波的獨(dú)立性原理. 11.波的干涉: 頻率相同的兩列波疊加，某些區(qū)域的振動加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動減弱，并且振動加強(qiáng)和振動減弱的區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象，叫波的干涉.產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件:兩列波的頻率相同，振動情況穩(wěn)定. 注意干涉時，振動加強(qiáng)區(qū)域或振動減弱區(qū)域的空間位置是不變的，加強(qiáng)區(qū)域中心質(zhì)點(diǎn)的振幅等于兩列波的振幅之和，減弱區(qū)域中心質(zhì)點(diǎn)的振幅等于兩列波的振幅之差. 兩列波在空間相遇發(fā)生干涉，兩列波的波峰相遇點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，波峰和波谷的相遇點(diǎn)是減弱的點(diǎn)，加強(qiáng)的點(diǎn)只是振幅大了，并非任一時刻的位移都大;減弱的點(diǎn)只是振幅小了，也并非任一時刻的位移都最小. 如圖若S1、S2為振動方向同步的相干波源，當(dāng)PS1-PS2=n時，振動加強(qiáng)；當(dāng)PS1-PS2=（2n+1）/2時，振動減弱。 12.聲波 （1）空氣中的聲波是縱波，傳播速度為340m/s. （2）能夠引起人耳感覺的聲波頻率范圍是:2020000Hz. （3）超聲波:頻率高于20000Hz的聲波. 超聲波的重要性質(zhì)有:波長短，不容易發(fā)生衍射，基本上能直線傳播，因此可以使能量定向集中傳播;穿透能力強(qiáng). 對超聲波的利用:用聲納探測潛艇、魚群，探察金屬