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      高考物理知識點:機械振動和機械波

      所屬專題:物理公式  來源:互聯網    要點:物理公式  
      編輯點評: 物理學習的關鍵在于對知識的整理和應用,小編為大家精心整理和搜集了物理各大模塊的知識點和常見考點,希望對大家的物理學習有所幫助。

        1.簡諧運動

        (1)定義:物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比,并且總是指向平衡位置的回復力的作用下的振動,叫做簡諧運動。

        (2)簡諧運動的特征:回復力F=-kx,加速度a=-kx/m,方向與位移方向相反,總指向平衡位置。

        簡諧運動是一種變加速運動,在平衡位置時,速度最大,加速度為零;在最大位移處,速度為零,加速度最大。

        (3)描述簡諧運動的物理量

        ①位移x:由平衡位置指向振動質點所在位置的有向線段,是矢量,其最大值等于振幅。

        ②振幅A:振動物體離開平衡位置的最大距離,是標量,表示振動的強弱。

        ③周期T和頻率f:表示振動快慢的物理量,二者互為倒數關系,即T=1/f。

        (4)簡諧運動的圖像

        ①意義:表示振動物體位移隨時間變化的規律,注意振動圖像不是質點的運動軌跡。

        ②特點:簡諧運動的圖像是正弦(或余弦)曲線。

        ③應用:可直觀地讀取振幅A、周期T以及各時刻的位移x,判定回復力、加速度方向,判定某段時間內位移、回復力、加速度、速度、動能、勢能的變化情況。

        2.彈簧振子:周期和頻率只取決于彈簧的勁度系數和振子的質量,與其放置的環境和放置的方式無任何關系。如某一彈簧振子做簡諧運動時的周期為T,不管把它放在地球上、月球上還是衛星中;是水平放置、傾斜放置還是豎直放置;振幅是大還是小,它的周期就都是T。

        3.單擺:擺線的質量不計且不可伸長,擺球的直徑比擺線的長度小得多,擺球可視為質點。單擺是一種理想化模型。

          (1)單擺的振動可看作簡諧運動的條件是:最大擺角α<5°。

        (2)單擺的回復力是重力沿圓弧切線方向并且指向平衡位置的分力。



        ①在振幅很小的條件下,單擺的振動周期跟振幅無關。

        ②單擺的振動周期跟擺球的質量無關,只與擺長L和當地的重力加速度g有關。

        ③擺長L是指懸點到擺球重心間的距離,在某些變形單擺中,擺長L應理解為等效擺長,重力加速度應理解為等效重力加速度(一般情況下,等效重力加速度g‘等于擺球靜止在平衡位置時擺線的張力與擺球質量的比值)。

        4.受迫振動

        (1)受迫振動:振動系統在周期性驅動力作用下的振動叫受迫振動。

        (2)受迫振動的特點:受迫振動穩定時,系統振動的頻率等于驅動力的頻率,跟系統的固有頻率無關。

        (3)共振:當驅動力的頻率等于振動系統的固有頻率時,振動物體的振幅最大,這種現象叫做共振。

        共振的條件:驅動力的頻率等于振動系統的固有頻率。

        5.機械波:機械振動在介質中的傳播形成機械波。

        (1)機械波產生的條件:①波源;②介質

        (2)機械波的分類①橫波:質點振動方向與波的傳播方向垂直的波叫橫波。橫波有凸部(波峰)和凹部(波谷)。

        ②縱波:質點振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波。縱波有密部和疏部。

        [注意]氣體、液體、固體都能傳播縱波,但氣體、液體不能傳播橫波。

        (3)機械波的特點

        ①機械波傳播的是振動形式和能量。質點只在各自的平衡位置附近振動,并不隨波遷移。

        ②介質中各質點的振動周期和頻率都與波源的振動周期和頻率相同。③離波源近的質點帶動離波源遠的質點依次振動。

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