高中物理选修3-4复习讲义.doc

第十一章机械振动与机械波内容备注高考要求：1、简谐运动、简谐运动的表达式和图像（要求：Ⅱ）2、单摆的周期与摆长的关系（实验、探究）（要求：Ⅰ）3、受迫振动和共振（要求：Ⅰ）4、机械波、横波和纵波、横波的图像（要求：Ⅰ）5、波长、波速和频率（周期）的关系（要求：Ⅰ）6、波的反射和折射、波的干涉和衍射（要求：Ⅰ）7、多普勒效应（要求：Ⅰ）弹簧振子振动的周期公式不作要求；竖直直放置的弹簧振子振动过程中能量转化的分析不作要求一、机械振动：（一）简谐运动：1、简谐运动的特征：1）运动学特征：振动物体离开平衡位置的位移随时间按正弦规律变化※：在振动中位移常指是物体离开平衡位置的位移2）动力学特征：回复力的大小与振动物体离开平衡的位移成正比，方向与位移方向相反（指向平衡位置）※：①回复力：使振动物体回到平衡位置的力叫做回复力。②回复力是根据力的效果来命名的。③回复力的方向总是指向平衡位置。④回复力可以是物体所受的合外力，也可以是几个力的合力，也可以是一个力，或者某个力的分力。⑤由回复力产生的加速度与位移成正比，方向与位移方向相反⑥证明一个物体是否是作简谐运动，只需要看它的回复力的特征2、简谐运动的运动学分析：1）简谐运动的运动过程分析：（1）常用模型：弹簧振子（其运动过程代表了简谐运动的过程）（2）运动过程：※：简谐运动的基本过程是两个加速度减小的加速运动过程和两个加速度增大的减速运动过程（3）简谐运动的对称性：做简谐运动的物体在经过关于平衡位置对称的两点时，两处的加速度、速度、回复力大小相等（大小相等、相等）。动能、势能相等（大小相等、相等）。2）表征简谐运动的物理量：（1）振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离叫做振动的振幅。※：①振幅是标量。②振幅是反映振动强弱的物理量。（2）周期和频率：振动物体完成一次全振动所用的时间叫做振动的周期。单位时间内完成全振动的次数叫做全振动的频率。它们的关系是T=1/f。※：在一个周期内振动物体通过的路程为振幅的4倍；在半个周期内振动物体通过的路程为振幅2倍；在1/4个周期内物体通过的路程不一定等于振幅3）简谐运动的表达式：4）简谐运动的图像：振动图像表示了振动物体的位移随时间变化的规律。反映了振动质点在所有时刻的位移。※：从图像中可得到的信息：①某时刻的位置、振幅、周期②速度：方向→顺时而去；大小比较→看位移大小③加速度：方向→与位移方向相反；大小→与位移成正比3、简谐运动的能量转化过程：1）简谐运动的能量：简谐运动的能量就是振动系统的总机械能。※：①振动系统的机械能与振幅有关，振幅越大，则系统机械能越大。②阻尼振动的振幅越来越小。3）简谐运动过程中能量的转化：系统的动能和势能相互转化，转化过程中机械能的总量保持不变。在平衡位置处，动能最大势能最小，在最大位移处，势能最大，动能为零。（二）简谐运动的一个典型例子→单摆：1、单摆振动的回复力：摆球重力的切向分力。2、单摆振动看成简谐运动的条件：3、单摆的振动周期：T=2π4、利用单摆测重力加速度：（三）受迫振动：1、受迫振动的含义：物体在外界驱动力的作用下的运动叫做受迫振动。2、受迫振动的规律：1）受迫振动的频率：物体做稳定的受迫振动时振动频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。2）受迫振动的振幅：与振动物体的固有频率和驱动力频率差有关3、共振：（1）条件：当驱动力的频率等于物体的固有频率（2）特点：振幅最大※：声波的共振现象叫做共鸣。二、机械波：1、机械波的含义：1）机械波的含义：机械振动在介质中的传播，形成机械波。※：①机械波传播到什么地方，该处的质点就要在其平衡位置附近振动（重复振源的振动）②介质中各质点的振动都是受迫振动③简谐运动在介质中的传播形成的机械波称为简谐波2）机械波产生的条件：（1）要有波源，（2）要有传播振动的介质。3）机械波传播的内容：传播振动，传播波形，传播能量，但不传播物质4）机械波的种类：（1）横波：质点振动方向与波的传播方向垂直（2）纵波：质点振动方向与波的传播方向在同一直线上2、描述机械波的物理量：1）波长：（1）含义：在波的传播方向上，相对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，叫波长。※：相隔波长整数倍的两质点的振动情况相同，相隔半个波长的奇数倍的两质点的振动情况相反。（2）几种说法：①一个周期时间内波传播的距离是一个波长。②在横波中，两个相邻的波峰（或波谷）间的距离，等于波长。③在纵波中，两个相邻的密部（或疏部）间的距离，等于波长。（3）决定因素：由介质与振源共同决定2）波的周期和频率：（1）含义：波在传播过程中介质中各质点的振动周期与频率（2）决定因素：由振源决定，与介质无关3）波速：波速反映波在介质中传播的快慢。V===f3、波的图像：（1）波的图像描述的问题：介质中各个质点在某一时刻相对平衡位置的位移。