北京四中高三物理机械振动和机械波复习 新课标 人教版.rar

北京四中高三物理机械振动和机械波复习基础知识：一、机械振动1．定义：物体（或物体的一部分）在平衡位置附近做的往复运动，叫做机械振动，简称振动。2．特点：周期性，振子经过一段时间又回到原来的位置。3．振动产生的条件（1）物体离开平衡位置就会受到回复力的作用回复力：使振动物体回到平衡位置的力。是以作用效果命名的，可以是重力、弹力或几种力的合力，也可以是某一个力的分力。如：水平弹簧振子→弹力；竖直弹簧振子→弹力与重力的合力。再如如图所示的弹簧振子，M与m保持相对静止对M来说，回复力为弹力与摩擦力的合力对m来说，回复力为静摩擦力对M+m来说，回复力为弹力注意：平衡位置并不是合力为零的位置，而应该是回复力为零的位置。（2）阻力足够小二、描述振动的物理量振动是一种新的运动形式，需要引入新的物理量来描述1．位移x位移一般定义为从初位置指向末位置的有向线段，与时间相对应。而在振动中，初位置一般固定为平衡位置。振动位移指的是：从平衡位置到所在位置的有向线段，可以说某时刻的位移。例：如图所示的弹簧振子，O点为其振动的平衡位置，若规定水平向右为正方向，则物体在A点时的位移为SOA，方向由O→A，位移为正；物体在C点时的位移为SOC，方向由O→C，位移为负。2．振幅A：物体离开平衡位置的最大距离，上图中OA或OB即为振子的振幅。是表征振动强弱的物理量。3．全振动：振动物体的位移和速度经过一段时间后又重复的回到原来的数值的过程，即物体运动完成一次规律性变化。在上图中，若振动从B点开始，从B→O→A→O→B为一次全振动；若振动从C点向右运动开始，则从C→O→A→O→C→B→C才为一次全振动。4．周期T：振子完成一次全振动所需要的时间。5．频率f：单位时间内振子完成全振动的次数。三、简谐运动1．定义：在跟对平衡位置的位移成正比、方向始终与位移相反的回复力作用下的振动叫做简谐运动。2．动力学特征：F=-kx，其中k为比例常数，对于弹簧振子来说，就等于弹簧的劲度系数。负号表示回复力的方向与位移的方向相反。3．运动学特征过程：如图物体从A由静止释放，从A→O→B→O→A，经历一次全振动位移s速度v加速度a回复力F动能Ek势能Ep运动性质A最大（－）0最大最大kA0最大A→O减小（－）增大（+）减小（+）减小（+）增大减小a↓的变加速运动O0最大00最大0势能全部转化为动能O→B增大（+）减小（+）增大（－）增大（－）减小增大a↑的变减速运动B最大0最大最大0最大动能全部转化为势能B→O减小（+）增大（－）减小（－）减小（－）增大减小a↓的变加速运动O0最大00最大0势能全部转化为动能O→A增大（－）减小（－）增大（+）增大（+）减小增大a↑的变减速运动其运动过程是完全对称的。其运动为变加速运动与变减速运动的交替过程，在此过程中，机械能守恒，动能和弹性势能之间相互转化。加速度a与速度v的变化不一致4．周期：此公式对任何简谐运动都适用，其中K为力常数，在弹簧振子中，k即为其弹簧的劲度系数；振动周期只由系统本身的特性所决定，振子质量m、力常数k对一确定的振动系统而言是确定的，叫系统的固有周期，与振子的振幅无关。5．单摆（1）运动特点变速圆周运动，在某一位置受力如图所示：∑Fn=T－mgcosθ=：提供向心力，改变速度方向；∑Fτ=mgsinθ：沿切线方向，提供小球振动所需要的回复力，改变速度大小。（2）固有周期这是单摆振动的固有周期，由此可知，单摆的振动周期只与当地的重力加速度g、摆长有关，与摆动的振幅、振动方向、摆球质量等均无关。6．受迫振动和共振物体在周期性的外力（策动力）作用下的振动叫受迫振动。（1）自由振动的物体都有自己的固有频率，而受迫振动的频率总等于策动力的频率，与固有频率无关。（2）当策动力的频率跟物体的固有频率相等时，振幅最大，这种现象叫共振。四、机械波机械振动在介质中的传播形成机械波。产生机械波需要振源和弹性介质。1．形成：依靠质点之间的相互作用力，使介质质点由近及远地相继作受迫振动。每一个质点实质上都是在重复振源的运动，只是由于质点振动的滞后性才形成了凹凸不平或疏密相间的波形。2．传播：机械波传播的仅仅是振动这种运动形式，介质本身并不随波迁移。波还是传递能量的一种方式。在波动中，随波的传播——原本不动的质点开始振动——运动——获得了能量。这个能量是从波源处通过前面的质点依次传来，∴波在传播振动的同时也能将能量传播出去。4．分类：横波与纵波横波：振动方向和波的传播方向垂直的波。纵波：振动方向和波的传播方向在同一直线上的波。5．波的图象横轴为位置坐标轴，表示介质中各质点处于平衡位置时的位置坐标（以0为原点）；纵轴为位移轴，表示介质中各质点相对于平衡位置的位移。图像描述的是某一时刻介质中各个质点偏离平衡位置的情况，是全部参与振动的质点运动的集中表现。不同