西北师大附中物理奥赛第二轮教案第八章：机械振动 机械波.doc

第八章机械振动机械波

考纲（考点）要求读解

内容

要求

读解

34.弹簧振子．简谐运动．简谐运动的振幅、周期和频率，简谐运动的运动位移-时间图像

Ⅱ

知道什么是弹簧振子，简谐运动，会计算振幅、周期和频率，理解简谐运动的图像

35.单摆．在小振幅条件下单摆作简谐运动．周期公式

Ⅱ

理解单摆做简谐运动的条件，周期公式的应用

36.振动中的能量转化

Ⅰ

理解在振动中出现势能最大和动能最大的位置

37.自由振动和受迫振动，受迫振动的振动频率．共振及其常见的应用

Ⅰ

结合实际理解振动的应用

38.振动在介质中的传播—波．横波和纵波．横波的图像．波长、频率和波速的关系

Ⅱ

理解波形成的原因及波的传播过程，理解波的图像的应用

39.波的叠加．波的干涉、衍射现象

Ⅰ

理解干涉、衍射现象是波特有的现象

40.声波．超声波及其应用

Ⅰ

结合实际问题知道声波，超声波的应用

41.多普勒效应

Ⅰ

会用多普勒效应解释简单现象

120.用单摆测定重力加速度

Ⅰ

学会用单摆测定当地重力加速度，正确熟练使用秒表

命题趋势导航

本章综合运用运动学、动力学和能量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，以及它们之间的联系与区别．对于这两种运动，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，而波动研究的是波的传播方向上参与波动的一系列质点的运动规律．其中振动的周期、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．本章知识与实际结合得较密切，而且是多种力学知识的交汇点，应是今后高考考查的热点，估计今后高考仍以波动图像考查为主，可能考察到多普勒效应等一系列边缘基础知识点．

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，其次是与单摆周期有关的问题．题型多以选择题形式出现，试题信息容量大，综合性强，一道题往往考查多个概念和规律．本章主要命题的方向有：

1.简谐运动中位移、速度、加速度的周期性变化规律.

2.单摆做简谐运动的周期公式.

3.振动图象和波动图像.

4.波速、波长和频率的关系.

5.受迫振动，共振，声波，干涉，衍射，声音的共鸣，多普勒效应.

特别是通过波的图象综合考查对波的理解能力、推理能力和空间想象能力，更应在复习中予以重视．涉及波的图像的题目在近几年的高考中重现率极高，一般以选择题的形式出现，常常和质点的振动以及波速公式结合在一起考查．

8．1机械振动

一、概念与规律精释

1.机械振动

（1）机械振动：物体（或物体的一部分）在某一中心位置（平衡位置）附近所做来回往复的运动，叫做机械振动

（2）平衡位置：振动物体所受回复力等于零的位置，也是振动停止后，振动物体所在的位置．注：回复力等于零的位置物体所受的合外力不一定为零．

2.回复力

（1）回复力：使振动物体回复到平衡位置的力叫做回复力．

（2）特点：①回复力的方向总是指向平衡位置；

②回复力是以效果命名的力，回复力是振动物体在振动方向上的合外力；

③振动物体所受的回复力可能是物体所受的合外力，也可能是物体所受的某一个力的分力．注意回复力不一定是合外力．

3.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力作用下的振动叫简谐运动，

(1)受力特征：回复力F=-kx（k是常数，不一定是劲度系数）

(2)运动特征：加速度a=-kx/m，是一种变加速运动.

(3)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特征．

例1下列关于简谐运动回复力的叙述，正确的是（）

A.回复力为零的位置就是简谐运动的平衡位置

B.做简谐运动的物体受到一种具有新的性质的力—回复力的作用

C.只有弹簧弹力可以提供回复力

D.物体做简谐运动时，回复力是大小、方向都变化的力

例2证明竖直弹簧振子的运动也是简谐运动．

4.描述简谐运动的物理量

（1）位移x：由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段表示振动位移，是矢量，注意在振动中位移的起点总是平衡位置．

（2）振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量．表示振动的强弱．

（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，而频率则等于单位时间内完成全振动的次数．它们是表示振动快慢的物理量．二者互为倒数关系，T=1/f，自由振动周期和频率大小由振动系统本身决定，也叫做固有周期和固有频率．

5.简谐运动的运动规律要点

简谐运动的加速度a=－kx/m，方向与位移方向相反，总指向平衡位置，简谐运动是一种变加速运动，运动有以下规律:

（1）在平衡位置时，速度最大，加速度为零；在最大