广东省2022届高考物理二轮专题总复习专题7机械振动与机械波5.ppt

* 专题七 选修3-4 第1讲　机械振动与机械波 * 一、机械振动 1．物体做简谐运动的动力学特征：回复力及加速度与位移大小成　正比　，方向总是与位移的方向　相反　，始终指向　平衡　位置．回复力表达式为：F=　-kx　，回复力的来源是物体在　振动　方向所受到的合力． 2．物体做简谐运动的运学特征是　周期　性运动，位移、回复力、加速度、速度都随时间按　正弦　或　余弦　的规律变化，它们的周期均相同．其位移随时间变化的表达式为：x=　Asin(wt+ φ) 　. 3．简谐运动的能量特征是：振动的能量与　振幅　有关．随振幅的增大而　增大　.振动系统的动能和势能相互转化，总机械能　守恒　，能量的转化周期是位移周期的　1/2　. * 4．简谐运动的两种典型实例是　弹簧振子　和　单摆　.当单摆摆动的角度a <10°时，可以看成简谐运动，其周期公式为　　 . 二、机械波 1．机械波的产生条件：①波源；②　介质　. 2．机械波的特点 (1)机械波传播的是振动的　形式　、　能量　和　信息　，质点在各自的　平衡　位置附近做　受迫　振动，并不随波迁移． (2)介质中各质点的振动周期和波的传播周期都与波源的　振动周期　相同． (3)同种机械波的传播速度只由　介质　决定． * 3．波速、波长、周期、频率的关系：v=　lf 　. 4．振动图象和波动图象的物理意义不同： 波的图象反映了　介质中各个质点　在某一时刻相对平衡位置的位移．从图象中我们可以读出该时刻各个质点的位置、波长、振幅等． 振动图象反映了振动物体的　位移　随　时间　变化的规律．反映了振动质点在所有时刻的位移．从图象中可读出的信息有某时刻的位置、振幅、速度、周期等． 振动图象随时间推移图象延续，但是已有的形态不变，而波动图象随时间的推移，图象沿传播方向传播． * 5．波长：在波的传播方向上，相对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，叫波长．一个周期时间内波传播的距离是一个波长．波长是由　波源　和　介质　共同决定的． 6．波的叠加原理(独立传播原理) 几列波相遇时能够保持各自的状态而不互相干扰．在几列波重叠的区域里，任何一个质点的位移，都等于这几列波分别在该质点处引起的位移的　矢量和　 * 7．波的现象 (1)波的叠加、干涉、衍射、多普勒效应． (2)波的干涉 ①必要条件：频率相同． ②设两列波到某一点的波程差为Dx.若两波源振动情况完全相同，则 ③加强区始终加强，减弱区始终减弱． ④若两波源的振动情况相反，则加强区、减弱区的条件与上述相反． * 方法指导： 1．判断简谐运动各物理量变化的方法： 两组物理量：①位移(回复力、加速度、势能) ②速度(动能)．同组物理量大小变化趋势相同，不同组物理量大小变化趋势相反．故只要分析出位移的变化趋势就可以知道所有的其他量大小变化趋势． 2．根据波的图象判断质点振动方向法： (1)依次带动法：前带后，后跟前，运动状态向后传． (2)上下坡法：“上坡下，下坡上”． * * 答案：C * 【点评】 分析振动过程中各物理量变化时，一定要以位移为桥梁，理清各物理量与位移的关系：位移增大时，回复力、加速度、势能均增大，速度、动能减小；位移减小时，回复力、加速度、势能均减小，速度、动能增大． * 【同类变式1】某质点做简谐运动，其位移随时间变 化 的关系式为x=Asint，则质点(　　) A．第1s末与第3s末的位移相同 B．第1s末与第3s末的速度相同 C．3s末至5s末的位移方向都相同 D．3s末至5s末的速度方向都相同 * 2．受迫振动、共振 【例2】一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，如图所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动．匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子一驱动力，使振子做受迫振动．把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期．若保持把手不动，给砝码一向下的初速 度，砝码便做简谐运动，振动图 线如图甲所示．当把手以某一速 度匀速转动，振 动达 到稳定 时， 砝码的振动图线如图乙所示． * 若用T0表示弹簧振子