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1、物理备课大师 免费 】【知识精讲】一机械振动1. 做简谐运动的物体，其回复力 F=叠加体做简谐运动时二物体具有相同的运动状态，可利用整体法分析整体受力情况和运动情况。与外界没有力作用的物体做简谐运动的回复力由另一物体施加的摩擦力提供2. 简谐运动的图象是正弦曲线。利用简谐运动图象可 确定振动的振幅（图象的最大值） 、周期（一个完整图象在时间轴上拉开的长度） ；可确定振动质点任一时刻的位移；可确定各时刻质点的运动方向；可比较各时刻质点的加速度的方向和大小；可比较不同时刻质点的势能、动能的大小（质点离开平衡位置的位移越大，质点具有的势能越大，动能越小） 。应用五大特征：受力特征：回复力满足 F=运
2、动特征：速度与位移反向时加速，运动与位移同向时减速。物体靠近平衡位置时加速，远离平衡位置时减速。能量特征：振幅越大，能量越大。振动过程中机械能守恒。周期性特征： 位移、回复力、加速度、速度（矢量）随时间变化周期等于简谐运动周期；动能、势随时间变化周期等于简谐运动周期的 1/2。对称性特征：速率的对称性（物体在关于平衡位置对称的两位置具有相等 的速率） ；时间的对称性（物体通过关于平衡位置对称的两段位移的时间相等） ；加速度的对称性（物体在关于平衡位置对称的两位置具有等大反向的加速度） ；4. 单摆是重要的简谐运动模型，单摆运动具有等时性(单摆简谐运动周期与振幅无关) 。单摆周期公式：T=2 ，
3、公式中 L 为单摆的等效摆长，是指悬点到摆球球心的距离；g 为等效重力加速度，它等于摆球处于静止状态时摆线中拉力 F 与摆球质量 m 的比值。由单摆的周期公式可知：单摆的振动周期与摆球质量m 和振幅 A 无关，只与摆长 L 和当地的重力加速度有关。物体固有频率无关。当驱动力的频率接近或等于物体的固有频率时，受迫振动物体的振幅显著增大，发生共振现象。二点只在各自平衡位置附近振动，不随波迁移；波传播时，介质中的质点跟着波源做受迫振动，质点振动频率等于波源振动频率；介质中各质点开始振动的方向与波源开始振物理备课大师 免费 】，离波源近的质点带动离波源较远的质点依次振动；波从一种介质进入另一介质，频率
4、不变，波长、波速随介质的不同而改变。的空间周期性说明，在同一波线上，相距波长整数倍的质点振动情况完全相同（为同相点） ，相距半波长奇数倍的质点振动情况完全相反（为反相点） 。由某时刻的波动图象可判断出介质中某一质点加速度和合外力方向，可判断出从该时刻开始的一段极短时间内某质点的速度变化和加速度变化情况。已知波速，可由某时刻的波动图象画出另一时刻波动图象。由 =v=/T=f。由 v= x/ t 计算波速 。 由于波动的周期性和传播方向的不明确导致波速的多解。涉和衍射，多普勒效应。产生稳定干涉现象的条件是两列波频率相同；能观察到明显衍射现象的条件是小孔或障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长更小。一切
5、波都能发生衍射，衍射是波动特有的现象。若波源向着观察者运动，则接收到的波动频率增大；若波源远离观察者运动，则接收到的波动频 率减小。【深化与拓展】速度的瞬时 表达式振动方程：x=t + )v =t +)a =t +)简谐运动的周期和能量振动的周期：T =2 = 幅越大，系统能量越大。在振动过程中，动能和势能相互转化，机械能守恒。位移、回复力、加速度、速度、动量随时间做周期性变化，变化周期为简谐运动周期 T。动能和势能也随时间做周期性变化，变化周期为 T/期公式为 T=2 ,此公式不仅适用于基本单摆装置,也适用于其他较为复杂情况下的时L应为等效摆长,g为等效重力加速度。灵活运用等效摆长和等效重力
6、加速度,能给我们处理问题带来很多方便。物理备课大师 免费 】。利用单摆运动的等时性可制成摆钟计时。计算摆钟类问题方法是：在一定时间内，摆钟走过的格子数 n（n 可以是分钟数，也可以是秒数）与频率 f 成正比。即 nf 。带后，后跟前，运动状态向后传”。 前带后是各个质点相继起振的内因，后跟前，使各个质点的起振方向和运动形式和波源完全相同，只是后一质点在时间上滞后前一质点。沿波动传播方向上各个介质都做受迫振动，起振方向由波源决定，其振动频率等于波源的振动频率。机械波传播的是波源的振动形式和波源提供的能量、信息，质点不随波迁移，质点只在平衡位置附近做简谐运动。源:学科网 1）波的独立传播原理：几列
7、波相遇时，能够保持各自的运动状态继续传播，不互相影响。波的叠加原理：几列波相遇时，介质中质点的位移、速度、加速度都等于几列波单独传播时引起质点位移、速度、加速度的矢量和。（2）现振动增强区域和减弱区域相互间隔。振动增强区域振动的振幅增大，振动减弱区域振动的振幅减小。但是振动增强区域和减弱区域质点的位移仍然随时间变化。产生干涉的必要条件是：两波源的频率相同。当两个完全相同的波发生干涉时，当该点到两个波源的路程差等于波长的整数倍，即s=点振动加强。当该点到两个波源的路程差等于半波长的奇数倍，即s=(2n+1)/2，该点振动减弱。注意：若两个波源振动总是相反，则在干涉区域的振动加强和减弱的位置刚好颠
8、倒。【解题方法】先确定振动物体的平衡位置，以此位置作 为原点，沿运 动方向建立直线坐标系；然后在距离平衡位置任意距离 x 处，分析物体受力，将力沿 x 轴方向分解，求出沿 x 方向（振动方向）的合外力 F，若沿 x 方向的合外力符合 F= 系，则物体的运动为简谐运动【典例精析】典例 1（2013全国新课标理综 图 1。一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块构成弹簧振子，该物块是由 a、b 两个小物块粘在一起组成的。物块在光滑水平桌面上左右振动。振幅为 期为 物块向右通过平衡位置时，a、b 之间的粘胶脱开；以后小物块 a 振动的振幅和周期分别为 A 和 T，则：A “” 、 “ ” 、 “ ”或 “
9、=”） 。物理备课大师 免费 】【点评】可以根据系统能量与振幅有关，振动系统通过平衡位置时的最大动能等于振子在最大位移时的势能，通过平 衡位置时，a、b 之间的粘胶脱开，系统质量减小，动能减小，导致振幅减小，根据振子质量减小可知加速度增大，从而得出从平衡位置运动到最大位移的时间减小，周期减小， 从而快速解题。典例 2(2013高考江苏物理)如图 2 所示的装置，弹簧振子的固有频率是 4现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为 1把手转动的频率为（ ） 。来源:学科网 1 B3 C4 D5 （2013高考上海物理）如图 3，在半径为 光滑圆环上切下一小段圆弧
10、，放置于竖直平面内，两端点距最低点高度差 H 为 1小环置于圆弧端点并从静止释放，小环运动到最低点所需的最短时间为s，在最低点处的加速度为m/s 2。 (取 g10m/s 2)物理备课大师 免费 】【点评】此题以小环沿圆弧的运动切入，意在考查单摆运动、机械能守恒定律、向心加速度及其相关知识。来源:学科网典例 4（2013 高考安徽理综第 24 题）如图所示，质量为 M倾角为 的斜面体（斜面光滑且足够长）放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数为 ，斜面顶端与劲度系数为 k、自然长度为 L 的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为 m 的物块。压缩弹簧使其长度为 3L/4 时将物块由静止开始
11、释放，且物块在以后的运动中，斜面体始终处于静止状态。重力加速度为 g。（1）求物块处于平衡位置时弹簧的长度；（2）选物块的平衡位置为坐标原点，沿斜 面向下为正方向建立坐标轴，用x 表示物块相对于平衡位置的位移，证明物块做简谐运动；（3）求弹簧的最大伸长量；（4）为使斜面始终处于静止状态，动摩擦因数 应满足什么条件（假设滑动摩擦力等于最大静摩擦力）？物理备课大师 免费 】(2014第31届高中物理竞赛预赛 )一列简谐横波在均匀的介质中沿 两质点P 1和P 2的平衡位置在们相距60当P 1质点在平衡位置处向上运动时, P 2质点处在波谷位置。若波的传播速度为24m/s, 则该波的频率可能为A50
12、B60 C400 D410【参照答案】免费 】 （2013全国高考大纲版理综）在学校运动场上 50 m 直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器。两个扬声器连续发出波长为 5 m 的声波。一同学从该跑道的中点出发，向某一端点缓慢行进 10 m。在此过程中，他听到扬声器声音由强变弱的次数为（ ）A2 B 4 C6 D8典例 7（2015 武汉部分学校联考） （8 分）如图（a）所示，相距 d=20m 的波源 A、B，在 t=0 时同时开始振动，波源 A 只振动了半个周期，其振动图象如图（b）所示；波源 B 连续振动，其振动图象如图（c）所示。两列简谐横波的传播速度都为 v=s。求（）022s 内，波源 A 右侧 1m 处的质点 C 经过的路程；（）016s 内，从波源 A 发出的半个波传播过程中遇到波峰的个数。来源:学科网物理备课大师 免费 】（6 分） （2014 长沙模拟）某横波在介质中沿 x 轴正方向传播，t0 时刻，O 点开始向正方向运动，经 t0.2 s，O 点第一次到达正方向最大位移 处，某时刻形成的波形如图所示，下列说法正确的是_来源:学科网A该横波的波速为 5 m/点 L 与质点 们的运动方向总相反C在 0.2 s 的时间内质点
