机械振动和机械波
●考点指要
知识点
要求程度
,简谐运动,简谐运动的振幅、周期和频率,简谐运动的图象.
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——、频率和波速的关系.
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、衍射现象.
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●复习导航
本章综合运用运动学、动力学和能的转化等方面的知识讨论了两种常见的运动形式——机械振动和机械波的特点和规律,,既要认识到它们的共同点——运动的周期性,如振动物体的位移、速度、加速度、回复力、能量等都呈周期性变化,更重要的是搞清它们的区别:振动研究的是一个孤立质点的运动规律,、能量、波速、波长与频率的关系,机械波的干涉、衍射等知识,对后面交变电流、电磁振荡、电磁波的干涉、衍射等内容的复习都具有较大的帮助.
本章内容是历年高考的必考内容,其中命题频率最高的知识点是波的图象、频率、波长、波速的关系,、,综合性强,、推理能力和空间想象能力,更应在复习中予以重视.
本章内容可分为以下两个单元组织复习:(Ⅰ)机械振动;(Ⅱ)机械波.
第Ⅰ单元机械振动
●知识聚焦
一、机械振动
物体(或物体的一部分)在某一中心位置两侧所做的往复运动.
回复力:,类似于向心力.
(1)位移x:由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段,是矢量.
(2)振幅A:振动物体离开平衡位置的最大距离,.
(3)周期T和频率f:物体完成一次全振动所需的时间叫周期,:
T=.
当T和f是由振动系统本身的性质决定时(非受迫振动),则叫做固有周期和固有频率.
二、简谐运动
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振动.
(1)受力特征:
回复力F=-kx.
(2)运动特征:
加速度a=-kx/m,方向与位移方向相反,,速度最大,加速度为零;在最大位移处,速度为零,加速度最大.
判断一个振动是否为简谐运动,依据就是看它是否满足上述受力特征或运动特征.
(3)振动能量:对于两种典型的简谐运动——单摆和弹簧振子,其振动能量与振幅有关,振幅越大,,机械能守恒.
(4)物体做简谐运动时,其位移、回复力、加速度、速度等矢量都随时间做周期性变化,,其变化周期为T.
(1)单摆:在一条不可伸长、忽略质量的细线下端拴一可视为质点的小球,上端固定,构成的装置叫单摆.
(2)单摆振动可看作简谐运动的条件:摆角α<10°
(3)周期公式:T=2π
其中摆长l指悬点到小球重心的距离,重力加速度为单摆所在处的测量值.
(4)单摆的等时性:在振幅很小的条件下,单摆的振动周期跟振幅无关.(单摆的振动周期跟振子的质量也没关系)
(5)单摆的应用:
(摆钟是靠调整摆长而改变周期,使摆钟与标准时间同步)
:g=.
(1)如图7—1—,而其轨迹并非正弦曲线.
图7—1—1
(2)根据简谐运动的规律,利用该图象可以得出以下判定:
①振幅A、周期T以及各时刻振子的位置.
②各时刻回复力、加速度、速度、位移的方向.
③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某段时间内振子的路程.
三、受迫振动和共振
:,它的周期或频率等于驱动力的周期或频率,而与物体的固有周期或频率无关.
:做受迫振动的物体,它的固有频率与驱动力的频率越接近,其振幅就越大
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