普通物理学复习纲要(下).doc

普通物理学复习纲要（下） 第一部分 振动 一．简谐振动的描述 1．简谐振动：物体运动时，离开平衡位置的位移（角位移）随时间按余弦（或正弦）规律随时间变化： 则物体的运动为简谐振动 2．描述简谐振动的物理量 周期和频率：完成一次全振动所需要的时间，称为周期（T）；单位时间里完成全振动的次数称为频率（(） 振幅：质点离开平衡位置的最大距离（A）。 位相与初相：(t+(称为简谐振动的位相，(称为初相。位相是描述物体振动状态的物理量。 周期和频率由振动系统的固有性质决定——固有周期和固有频率。例： 弹簧振子：， 振幅和初相由初始条件决定。例：若，，则 3．简谐振动的表示 振动方程： 振动曲线：关系曲线 旋转矢量表示： OM：以角速度(作匀速转动 P：作简谐振动： 二．简谐振动动力学 1．简谐振动的动力学特征 1）() 2）（） 2．几种常见的简谐振动 弹簧振子： 单摆： 复摆： 3．简谐振动的能量 谐振子的动能和势能都随时间而变化，振动过程中两者相互转换，但系统的总机械能保持不变。谐振子系统是一个封闭保守系统。 三．简谐振动的合成 1．同频率同方向的简谐振动的合成 2．同方向不同频率的简谐振动的合成：形成拍 3．相互垂直的同频率的简谐振动的合成：椭圆轨道 4．相互垂直的同频率的简谐振动的合成：李萨如图 四．阻尼振动与受迫振动 1．阻尼振动：质点在振荡过程中因受阻力的作用而使能量不断损失，振幅不断减小的振动。 欠阻尼：质点在平衡位置附近来回振动，振幅随时间不断衰减，最终停止振动。 过阻尼：质点不再作来回振动，而是逐渐向平衡位置靠近，最后停止在平衡位置。 临界阻尼：质点振动到平衡位置刚好停下来，以后不再振动。 2．受迫振动：振动系统在周期性驱动力的持续作用下产生的振动。 稳定时，系统作简谐振动。 系统稳定时的频率等于驱动力的频率。 简谐振动的振幅驱动力的幅度和频率有关：当驱动力的频率与系统的固有频率相等时，受迫振动振幅最大。这种现象称为共振。 第二部分 波动 一．机械波的基本概念 1．机械波及其产生条件： 机械波：机械振动在弹性介质中的传播，形成机械波。 产生条件：1）波源；2）弹性介质 2．机械波中的两种运动： 质点振动：弹性介质中各质点只在平衡附近作振动。 波的传播：振动状态（振动位相）向前传播的过程。 3．机械波的分类： 1）横波与纵波 2）平面波与球面波 3）简谐波和非简谐波 重点研究：平面简谐波 二．描述机械波的几个物理量 1．波速u：单位时间里振动状态向前传播的距离。 2．波长：在一个全振动周期内振动状态向前传播的距离。或波的传播方向上振动位相差等于2(的两质点的距离。 3．周期与频率 周期T：振动状态向前传播一个波长所需的时间。 频率：单位时间里振动状态向前传播的波数。 波的周期和频率决定于波源振动的周期和频率，与传播媒质无关；而波速和波长与传播媒质有关。 波速、波长、周期（频率）三者间的关系 三．平面简谐波 1．平面简谐波的表达式 设：1）波速为u，沿y轴正（负）方向； 2）原点O的振动方程： 则：波的表达式（任一位置坐标为y的质点的振动方程）为： 2．波动表达式的物理意义 y不变，t可变：表示处在y处的质点的振动方程：y=y(t)，曲线为振动曲线。 t不变，y可变，表示t时刻各质点离开平衡位置的位移与质点的平衡位置坐的关系：y=y(x)，曲线为波形图。 y、t均可变：表示振动状态的传播。 四．波的能量与波的强度 1．波的能量密度 若，则 中的能量： 能量密度： 平均能量密度： 2．波的能流密度（波的强度） 平均能流：单位时间里通过某一截面的平均能量，即 平均能流密度：通过垂直于波的传播方向的单位面积平均能流，即 五．波的干涉 驻波 1．波的迭加原理：两列波在传播过程中相遇，在相遇区域内任一点的振动为两列波单独存在时在该点所引起真的振动的迭加。 2．波的干涉 3．驻波 Y轴上各点作同频率的间谐振动。 各点的振幅随坐标x而变化： ——波节 ——波腹 若相邻波节之间为一段，则同一段中各点的振动位相相同，相邻段振动位相相反。 六．波的衍射 1．惠更斯原理：波阵面（波前）上的每一点都可视为发射子波的波源，在其后的任一时刻，这些子波的包迹就是新的波阵面（波前）。 2．波的衍射 波的衍射现象：波在传播过程中遇到障碍物时，能改变其传播方向而绕过障碍物的现象。 波的衍射现象的解释：各子波的叠加 产生波的衍射的条