高二下学期物理期末复习冲刺训练03机械振动机械波（基本概念典型题型）.docx

期末复习讲义三机械振动机械波

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知识梳理

知识点一简谐运动

(1)定义：物体在跟位移大小成正比并且总是指向的回复力作用下的振动．

(2)平衡位置：物体在振动过程中为零的位置．

(3)回复力①定义：使物体返回到的力．②方向：总是指向．

③来源：属于力，可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某个力的．

(4)简谐运动的特征①动力学特征：F回＝

②运动学特征：x、v、a均按正弦或余弦规律发生周期性变化(注意v、a的变化趋势相反)．

③能量特征：系统的机械能守恒，振幅A不变．

=4\*GB3④对称性特征：

(1)相隔eq\f(T,2)或eq\f(?2n＋1?T,2)(n为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反．

(2)如图所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等．

(3)振子由P到O所用时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′.

(4)振子往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOP＝tPO.

2．简谐运动的两种模型

知识点二简谐运动的公式和图象

1．简谐运动的表达式

(1)运动学表达式：x＝，其中A代表振幅，ω＝2πf表示简谐运动的快慢．

2．简谐运动的图象

(1)从开始计时，函数表达式为x＝Asinωt，图象如图甲所示．

(2)从处开始计时，函数表达式为x＝Acosωt，图象如图乙所示．

3．图象信息

(1)由图象可以得出质点做简谐运动的振幅、周期和频率．

(2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移．

(3)可以确定某时刻质点回复力、加速度的方向：因回复力总是指向平衡位置，故回复力和加速度的方向在图象上总是指向t轴．

(4)确定某时刻质点速度的方向：速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判定，若下一时刻位移增加，振动质点的速度方向就是远离t轴，若下一时刻位移减小，振动质点的速度方向就是指向t轴．

(5)比较不同时刻回复力、加速度的大小．

(6)比较不同时刻质点的动能、势能的大小．

知识点三受迫振动和共振

1．受迫振动

系统在作用下的振动．做受迫振动的物体，它做受迫振动的周期(或频率)等于的周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率)关．

2．共振

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，当二者时，振幅达到最大，这就是共振现象．共振曲线如图所示．

知识点四单摆

1．对单摆的理解

(1)回复力：摆球重力沿的分力，F回＝－mgsinθ＝－eq\f(mg,l)x＝－kx，负号表示回复力F回与位移x的方向相反．

(2)向心力：细线的拉力和重力沿细线方向的分力的合力充当向心力，F向＝FT－mgcosθ.

两点说明：当摆球在最高点时，F向＝eq\f(mv2,l)＝0，FT＝mgcosθ.

当摆球在最低点时，F向＝eq\f(mv\o\al(2,max),l)，F向最大，FT＝mg＋meq\f(v\o\al(2,max),l).

2．周期公式T＝2πeq\r(\f(l,g))的两点说明(1)l为等效摆长，表示从悬点到摆球重心的距离；

(2)g为当地重力加速度．

知识点五机械波横波和纵波

1．机械波的形成条件(1)有发生机械振动的波源．(2)有传播介质，如空气、水等．

2．传播特点

(1)机械波传播的只是振动的和，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波．

(2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与的振动周期和频率相同．

(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为，位移为．

3．机械波的分类

(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互的波，有(凸部)和(凹部)．

(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在上的波，有和．

知识点六横波的图象波速、波长和频率的关系

1．横波的图象

(1)坐标轴：横轴表示各质点的，纵轴表示该时刻各质点的．

(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开的位