高二物理选修34：机械振动和机械波复习提纲（无答案）

1、4/44/44/4?机械振动 机械波?复习提纲 知识结构一根底知识一机械振动1简谐运动是一种 运动 ,在平衡位置时 ,速度 ,加速度为 ;在最大位移处 ,速度为 ,加速度 .2描述简谐运动的物理量 位移x:由 指向 的有向线段 ,是 量 ,其 最大值等于 . 振幅A:振动物体离开 的最大距离 ,是 量 ,表示振动的 .思考：振子在一个周期内通过的路程与振幅之间有什么关系？在T/2、T/4内呢？ 周期T和频率f:表示振动 的物理量 ,二者互为倒数关系 ,即 . 周期和频率是由振动物体本身的性质决定 ,与振幅的大小无关 ,所以又叫 。回复力：振动物体所受各外力在指向 方向上的合力。回复力是按力的作

2、用 命名的 ,可能是几个力的合力 ,也可能是某一个力 ,还可能是某一个力的分力。回复力F与位移x的关系： ; 加速度a与位移x的关系： 注意：回复力 等于合外力。填“一定或“不一定思考：试分析如下图的振动物体的回复力来源3简谐运动的图像 意义:表示振动物体 的规律 ,注意振动图像 质点的运动轨迹. 特点:简谐运动的图像是 曲线. 应用:可直观地读取 、 以及各时刻的 ,判定 、 、 方向 ,判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况.4弹簧振子:周期和频率只取决于 和 ,与其放置的环境和放置的方式无任何关系.如某一弹簧振子做简谐运动时的周期为T ,不管把它放在地球上、月球上

3、还是卫星中;是水平放置、倾斜放置还是竖直放置;振幅是大还是小 ,它的周期就都是T.(5)单摆:摆线的 不计且不可伸长 ,摆球的 比 小得多 ,摆球可视为质点.单摆是一种 模型. 单摆的振动可看作简谐运动的条件是: 单摆的回复力是 作简谐运动的单摆的周期公式为: 注意：在振幅很小的条件下 ,单摆的振动周期 跟 无关.单摆的振动周期跟摆球的 无关 ,只与 和 有关.摆长L是指 的距离 ,在某些变形单摆中 ,摆长L应理解为等效摆长 ,重力加速度应理解为等效重力加速度一般情况下 ,等效重力加速度g等于摆球静止在平衡位置时摆线的张力与摆球质量的比值.(二)机械波机械波: 形成机械波.机械波产生的条件:

4、和 机械波的分类： 叫横波.横波有 和 . 叫纵波.纵波有 和 .机械波的特点 机械波传播的是 和 .质点只在各自的 附近振动 ,并不随波 . 介质中各质点的振动周期和频率都与 的振动周期和频率相同.离波源近的质点 离波源远质点依次振动.波动图像:表示波的传播方向上 ,介质中的 在 相对平衡位置的位移.当波源作简谐运动时 ,它在介质中形成 波 ,其波动图像为 .由波的图像可获取的信息 从图像可以直接读出 注意单位从图像可以直接读出 注意单位. 可求任一点在该时刻相对 的位移包括大小和方向 在波速方向或波源方位时可确定各质点在该时刻的 方向.可以确定各质点振动的 方向加速度总是指向平衡位置4描述

5、波的物理量波速、周期、波长：1波速v：运动状态或波形在介质中传播的速率；同一种波的波速由 决定。2周期T：即质点的振动周期；由 决定。3波长：在波动中 ,振动位移 相同的两个 质点间的距离。结论：1波在一个周期内传播的距离恰好为波长。由此：v= = ；= 波长由 和 决定。2质点振动nT波传播n时 ,波形 。3相隔波长整数倍的两质点 ,振动状态总 ；相隔半波长奇数倍的两质点 ,振动状态总 。(4)波动问题多解性 波的传播过程中时间上的周期性、空间上的周期性以及传播方向上的双向性是导致“波动问题多解性的主要原因.假设题目假设一定的条件 ,可使无限系列解转化为有限或惟一解5机械波的反射、折射、干预

6、、衍射一切波都能发生反射、折射、干预、衍射。特别是 、 ,是波特有的性质。！波的独立传播原理和叠加原理。独立传播原理：几列波相遇时 ,能够保持各自的运动状态继续传播 ,不互相影响。叠加原理：介质质点的位移、速度、加速度都等于几列波单独转播时引起的位移、速度、加速度的矢量和。2干预 产生干预的必要条件是：两列波源的 必须相同。干预区域内某点是振动最强点还是振动最弱点的条件：最强：该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍 ,即 最弱：该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍 ,即 在稳定的干预区域内 ,振动加强点 加强；振动减弱点 减弱。注意： 关于波的干预 ,要正确理解稳定的干预图样是表示加强区和

7、减弱区的相对稳定 ,但加强区和减弱区还是在做振动 ,加强区里两列波分别引起质点分振动的方向是相同的 ,减弱区里两列波分别引起质点分振动的方向是相反的 ,发生变化的是振幅增大和减少的区别 ,而且波形图沿着波的传播方向在前进。3衍射。 的现象叫做波的衍射。能够发生明显的衍射现象的条件是： 6多普勒效应当波源或者接受者相对于介质运动时 ,接受者会发现波的频率发生了变化 ,这种现象叫多普勒效应。注意：1当波源与观察者相向运动时 ,观察者“感觉到的频率变大。2当波源与观察者背向运动时 ,观察者“感觉到的频率变小。典型应用：1、简谐振动图象与简谐横波图象的列表比拟：简谐振动简谐横波图象坐标横坐标时间介质中

8、各质点的平衡位置纵坐标质点的振动位移各质点在同一时刻的振动位移研究对象一个质点介质中的大量质点物理意义一个质点在不同时刻的振动位移介质中各质点在同一时刻的振动位移随时间的变化原有图形不变 ,图线随时间而延伸原有波形沿波的传播方向平移运动情况质点做简谐运动波在介质中匀速传播；介质中各质点做简谐振动2波的图象的画法波的图象中 ,波的图形、波的传播方向、某一介质质点的瞬时速度方向 ,这三者中任意两者 ,可以判定另一个。口诀为“上坡下 ,下坡上 ；或者“右上右、左上左3波的传播是匀速的在一个周期内 ,波形匀速向前推进一个波长。n个周期波形向前推进n个波长n可以是任意正数。因此在计算中既可以使用v=f

9、,也可以使用v=s/t ,后者往往更方便。4介质质点的运动是简谐运动是一种变加速运动。5起振方向 介质中每个质点开始振动的方向都和振源开始振动的方向相同。关于声波的常识：1空气中的声波是纵波。2空气中的声速可认为是340m/s ,水中的声速是1450m/s ,铁中的声速是5400m/s。3人耳可以听到的声波的频率范围是20Hz-20190Hz。频率低于20Hz的声波叫次声波 ,频率高于20190Hz的声波叫超声波。4人耳只能区分开相差0.1s以上的两个声音。5声波也能发生反射、干预和衍射等现象。声波的共振现象称为声波的共鸣。典型例题【例1】读下表：如果表中给出的是做简谐运动的物体的位移x或速度

10、v与时刻的对应关系 ,T是振动周期。那么以下选项中正确的选项是 ( )A、假设甲表示位移x,那么丙表示相应的速度v B、假设乙表示位移x ,那么丙表示相应的速度vC、假设丙表示位移x,那么甲表示相应的速度v D、假设丁表示位移x ,那么甲表示相应的速度v【例2】一水平放置、劲度系数k=100N/m ,一端固定 ,另一端系一质量m=100g的小球 ,小球在光滑水平面上沿左右方向做简谐振动 ,如图是以向右为正方向所作的小球的振动图象 ,试求：小球振动的振幅和频率小球A、B时刻的速度和加速度方向t=0.0628s时小球相对于平衡位置的位移从A时刻开始计时 ,经t=10s 时间小球的路程S【例3】 在

11、均匀介质中有一个振源S ,它以50HZ的频率上下振动 ,该振动以40m/s的速度沿弹性绳向左、右两边传播。开始时刻S的速度方向向下 ,试画出在t=0.03s时刻的波形。【例4】在波的传播方向上 ,距离一定的P与Q点之间只有一个波谷的四种情况 ,如图A、B、C、D所示。这四列波在同一种介质中均向右传播 ,那么质点P能首先到达波谷的是 【例5】、简谐波沿 x 轴正方向传播 ,轴上x和 xm 处两质点的振动图线如图 (1) 和(2) 所示 ,又知此波波长大于1m ,那么此波的传播速度V = m/s。【例6】如图是一列向右传播的简谐横波在t=0时刻开始计时的波形图 ,在t=1s时 ,B点第三次到达波峰在1s内B点有三次到达波峰。那么： 周期为_ 波速为_；D点起振的方向为_；在t=_s时刻 ,此波传到D点；在t=_s和t=_s时D点分别首次到达波峰和波谷；在t=_s和t=_s时D点分别第二次到达波峰和波谷。x/my0【例7】如图实线是某时刻的波形图象 ,虚线是经过0.2s时的波形图象。求：波传播的可能距离 可能的周期频