高考物理知识点:机械振动和机械波

所属专题:物理公式  来源:互联网    要点:物理公式  
编辑点评: 物理学习的关键在于对知识的整理和应用,小编为大家精心整理和搜集了物理各大模块的知识点和常见考点,希望对大家的物理学习有所帮助。

  1.简谐运动

  (1)定义:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比,并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动,叫做简谐运动。

  (2)简谐运动的特征:回复力F=-kx,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,在平衡位置时,速度最大,加速度为零;在最大位移处,速度为零,加速度最大。

  (3)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,是矢量,其最大值等于振幅。

  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:表示振动快慢的物理量,二者互为倒数关系,即T=1/f。

  (4)简谐运动的图像

  ①意义:表示振动物体位移随时间变化的规律,注意振动图像不是质点的运动轨迹。

  ②特点:简谐运动的图像是正弦(或余弦)曲线。

  ③应用:可直观地读取振幅A、周期T以及各时刻的位移x,判定回复力、加速度方向,判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况。

  2.弹簧振子:周期和频率只取决于弹簧的劲度系数和振子的质量,与其放置的环境和放置的方式无任何关系。如某一弹簧振子做简谐运动时的周期为T,不管把它放在地球上、月球上还是卫星中;是水平放置、倾斜放置还是竖直放置;振幅是大还是小,它的周期就都是T。

  3.单摆:摆线的质量不计且不可伸长,摆球的直径比摆线的长度小得多,摆球可视为质点。单摆是一种理想化模型。

    (1)单摆的振动可看作简谐运动的条件是:最大摆角α<5°。

  (2)单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向并且指向平衡位置的分力。



  ①在振幅很小的条件下,单摆的振动周期跟振幅无关。

  ②单摆的振动周期跟摆球的质量无关,只与摆长L和当地的重力加速度g有关。

  ③摆长L是指悬点到摆球重心间的距离,在某些变形单摆中,摆长L应理解为等效摆长,重力加速度应理解为等效重力加速度(一般情况下,等效重力加速度g‘等于摆球静止在平衡位置时摆线的张力与摆球质量的比值)。

  4.受迫振动

  (1)受迫振动:振动系统在周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动。

  (2)受迫振动的特点:受迫振动稳定时,系统振动的频率等于驱动力的频率,跟系统的固有频率无关。

  (3)共振:当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时,振动物体的振幅最大,这种现象叫做共振。

  共振的条件:驱动力的频率等于振动系统的固有频率。

  5.机械波:机械振动在介质中的传播形成机械波。

  (1)机械波产生的条件:①波源;②介质

  (2)机械波的分类①横波:质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波。横波有凸部(波峰)和凹部(波谷)。

  ②纵波:质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波。纵波有密部和疏部。

  [注意]气体、液体、固体都能传播纵波,但气体、液体不能传播横波。

  (3)机械波的特点

  ①机械波传播的是振动形式和能量。质点只在各自的平衡位置附近振动,并不随波迁移。

  ②介质中各质点的振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同。③离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动。

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