(期末复习1)《3-4》机械振动-机械波知识提要

1、物理3-4复习提要机械振动 机械波第十一章 机械振动重点要求：掌握“一、物理情境再现”中的问题选择题。一、物理情境再现1如图所示为一弹簧振子，O为平衡位置，设向右为正方向，思考：(1)从C向O运动的过程中，位移是正值还是负值？速度是正值还是负值？加速度是正值还是负值？(2)从O向B运动的过程中，位移是正值还是负值？速度是正值还是负值？加速度是正值还是负值？(3)从B向O运动的过程中，位移是正值还是负值？速度是正值还是负值？加速度是正值还是负值？(4)从O向C运动的过程中，位移是正值还是负值？速度是正值还是负值？加速度是正值还是负值？2如图所示，为一单摆及它的振动图象，思考以下问题：(1)单摆多

2、次通过同一位置时，位移、速度、加速度、动量、动能、摆线拉力这些物理量，发生变化的是哪些？不发生变化的是哪些？(2)当在悬点正下方摆长的1/2处O有一光滑水平细钉可挡住摆线，则单摆的周期为_；比较细钉挡线前后瞬间摆线受到的拉力F_F(填“”、“”或“”)。(3)单摆的摆长为是多少?两个周期内位移x的最大时刻在哪里?(4)若摆球从E指向G为正方向，则图象中O、A、B、C点分别对应单摆中那些点?(5)2s内加速度为正且减小，并与速度同方向的时间范围是哪一段?势能增加且速度为正的时间范围是那一段?简谐运动（关于平衡位置）对称、相等同一位置：速度大小相等、方向可同可不同，位移、回复力、加速度大小相等、方

3、向相同.对称点：速度大小相等、方向可同可不同，位移、回复力、加速度大小相等、方向相反.对称段：经历时间相同一个周期内，振子的路程一定为4A（A为振幅）；半个周期内，振子的路程一定为2A；四分之一周期内，振子的路程不一定为A；每经一个周期，振子一定回到原出发点；每经半个周期一定到达另一侧的关于平衡位置的对称点，且速度方向一定相反二、知识点11.1简谐运动 简谐运动的表达式和图象1-1简谐振动（书3-4P2） 机械振动：物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧来回做往复运动简谐振动是机械振动中最简单的一种理想化的振动，有两种定义： （1）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

4、振动，叫做简谐振动。（2）物体的振动参量，随时间按正弦或余弦规律变化的振动，叫做简谐振动，在高中物理教材中是以弹簧振子和单摆这两个特例来认识和掌握简谐振动规律的。 1-2简谐运动的表达式和图象（书3-4P5-8）1、表达式： 振幅A，周期T，相位，初相（1）位移x：由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段。位移是矢量，其最大值等于振幅。（2）振幅A：做机械振动的物体离开平衡位置的最大距离。振幅是标量，表示振动的强弱。振幅越大表示振动的机械能越大，做简揩振动物体的振幅大小不影响简揩振动的周期和频率。（3）周期T：振动物体完成一次余振动所经历的时间叫做周期。所谓全振动是指物体从某一位置开始计时，物

5、体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动。（4）频率f：振动物体单位时间内完成全振动的次数。（5）角频率：角频率也叫角速度，即圆周运动物体单位时间转过的弧度数。周期、频率、角频率的关系是：（6）相位：表示振动步调的物理量。2、简谐运动图象：质点的位移与时间关系为正弦曲线。3、回复力：使振动物体回到平衡位置的力。单摆而言，其回复力是重力沿切线方向的分力mg sin 回复力F = Kx； 加速度 （书3-4P11）11.2 单摆的周期与摆长的关系（实验、探究）（书3-4P16）1、单摆周期公式（惠更斯）（l为摆线长度与摆球半径之和；周期测量：测N次全振动所用时间t，则T=t/N）

6、上述公式是高考要考查的重点内容之一。对周期公式的理解和应用注意以下几个问题：简谐振动物体的周期和频率是由振动系统本身的条件决定的。单摆周期公式中的L是指摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离，一般也叫等效摆长。2、数据处理：（1）平均值法；（2）图象法：以l和T2为纵横坐标，作出的图象（变非线性关系为线性关系）；3、单摆的等时性（伽利略）；即周期与摆球质量无关，在振幅较小时与振幅无关4、振动周期是2秒的单摆叫秒摆摆钟原理：钟面显示时间与钟摆摆动次数成正比11.3 受迫振动和共振（书3-4P17）1、受迫振动：物体在周期性外力作用下的振动。2、受迫振动的规律是：物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟

7、物体固有频率无关。当驱动力的频率跟物体固有频率相等时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫共振。共振是受迫振动的一种特殊情况。f迫 = f策，与f固无关。A迫 与f策f固有关，f策f固越大，A迫越小，f策f固越小，A迫越大。第十二章 机械波重点要求：能用波的图像和波速公式解决实际问题选择题 单摆的周期与摆长的关系，测重力加速度实验题（填空）一、知识结构二、知识点12.1机械波：机械振动在介质中的传播过程。（书3-4P23）1、机械波产生的条件有两个： 有波源；有传播振动的弹性介质。2、机械波有两种：横波和纵波。横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。比如绳波，光波纵波：质点的振动方向与波的传播方向在

8、同一直线上。比如声波3机械波的特点：（1）每一质点都以它的平衡位置为中心做简振振动；后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动。（2）波只是传播运动形式（振动）和振动能量，介质并不随波迁移。4、描述机械波的物理量 波速与波长和频率的关系：， （1）波长：两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长。振动在一个周期内在介质中传播的距离等于波长。（2）频率f：波的频率由波源决定，在任何介质中频率保持不变。（3）波速v：单位时间内振动向外传播的距离。波速的大小由介质决定。波形向前匀速平移，质点本身不迁移，x可视为波峰（波谷）移动的距离在波的图象中，无论时间多长，质点的横坐

9、标一定不变介质中所有质点的起振位置一定在平衡位置，且起振方向一定与振源的起振方向相同注意双向性、周期性注意坐标轴的单位（是m，还是cm；有无×10-n等等）12.2 横波的图象 （书3-4P27）简谐波的图象是正弦曲线，也叫正弦波横波图象：表示某一时刻各个质点离开平衡位置位移情况。后一质点的振动总是重复前一质点的振动；特别要能判断质点振动方向或波的传播方向。注意：（1）周期性、方向性上引起的多解可能性；（2）波传播的距离与质点的路程是不同的。波的图象与振动图象的比较波动图象振动图象图象横坐标x：表示在波的传播方向上各质点的平衡位置纵坐标y：表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移横轴t：

10、表示一个质点振动的时间纵轴x：表示一个质点不同时刻相对平衡位置的位移。波动图象表示 “各个质点”在“某一时刻”的位移，振动图象则表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移。注意同时涉及振动和波时，要将两者对应起来关于振动与波质点的振动方向判断：振动图象（横轴为时间轴）：顺时间轴“上，下坡”波动图象（横轴为位移轴）：逆着波的传播方向“上，下坡” 共同规律：同一坡面（或平行坡面）上振动方向相同，否则相反一段时间后的图象a、振动图象：直接向后延伸b、波动图象：不能向后延伸，而应该将波形向后平移12.3 波的反射和折射 波的干涉和衍射 12.3-1惠更斯原理（书3-4P33）1.惠更斯原理：介质中任一

11、波面上的各点，都可以看作发射子波的波源，而后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面便是新的波面。2.根据惠更斯原理，只要知道某一时刻的波阵面，就可以确定下一时刻的波阵面。12.3-2波的反射和折射（书3-4P33-34）1、波遇到障碍物会返回来继续传播，这种现象叫做波的反射。波的反射特点：（1）反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同（2）波遇到两种介质界面时，总存在反射2、波的折射：波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象。在波的折射中，波的频率不改变，波速和波长都发生改变。波发生折射的原因：是波在不同介质中的速度不同12.3-3波的干涉和衍射（干涉和衍射是波所特有的现象。）

12、（书3-4P37-40）1、衍射：波绕过障碍物或小孔继续传播的现象。产生显著衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多。2、干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，使某些区域振动减弱，并且振动加强和振动减弱区域相互间隔的现象。产生稳定干涉现象的条件是：两列波的频率相同，相差恒定。稳定的干涉现象中，某点到二波源波程差是波长整数倍时振动增强，是半波长奇数倍时振动减弱。12.3-4多普勒效应（书3-4P41）1、多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率（音调）变化的现象叫做多普勒效应。他是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的。波源远离现察者，观察者接收频率减小；波源靠近观察者，观察者接收频率增大。2、多普勒效应的应用: 现代医学上使用的胎心检测器、血流测定仪等有许多都是根据这种原理制成。根据汽笛声判断火车的运动方