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1、学习必备欢迎下载一、基本概念高三物理总复习专题讲座（振动和波）1、振动的特点和产生条件：振动的特点是具有运动的重复性、周期性其条件是：1必需受到回复力的作用2 所受的摩擦阻力足够小2、简谐运动的特点： 具有运动的重复性 即周期性 ，对称性 加速度与速度变化情形正好相反简谐运动的条件：1 回复力与位移成正比而方向相反2 不考虑阻力3、关于回复力： 物体离开平稳位置时受到指向平稳位置的力叫回复力它不单指弹簧的弹力，也可以是重力、弹力、摩擦力或它们的分力、合力成效是使物体回到平稳位置4、关于位移： 简谐振动的位移是以平稳位置为参照点的，即位移的大小是指物体离开平稳位置的距离位移的方向总是由平稳位置指
2、向物体某时刻所在的位置但必需留意：假如要求物体在某段时间内的位移，就应是该段时间始末位置的距离，方向由初位置指向末位置而物体在某段时间内的路程，就是该段时间内通过的路途长度 包括来回距离 5、关于平稳位置： 是物体不振动时的静止位置或者说是回复力为零的位置，切不能说是合外力为零的位置6、振幅是描述振动强弱的物理量，而周期、 频率是描述振动快慢的物理量留意周期的大小与振幅无关7、留意振幅是指离开平稳位置的最大距离，是标量， 物体完成一次全振动经过的路程等于振幅的 4 倍全振动是指物体先后两次运动状态 位移、速度 完全相同所经过的过程不要误会为先后通过同一位置所经过的过程8、单摆的回复力是重力沿切
3、线方向的分力，不能误以为是重力与拉力的合力单摆过平稳位置时合外力不为零9、单摆的周期与摆球质量、振幅均无关，只由摆长打算摆长是悬点到球心的距离10、振动图像表示质点振动过程中各个时刻的位置它反映质点的位移随时间的变化规律，切不行将图像看作质点运动的轨迹，11、振动图像的正负最大值是振幅两相邻的运动状态 位移、速度 完全相同的两点间的时间是周期12、判定某时刻质点的运动方向是看下一时刻质点的位置在哪里，其运动方向指向下一时刻的位置，即“前看后” ；任一时刻的加速度方向都指向平稳位置13、物体作简谐振动时，通过回复力对物体做功，实现着不同形式能量间的转化弹簧振子是通过弹簧的弹力做功 单摆是通过重力
4、做功 ，完成了弹性势能 重力势能 与动能间的转化其特点是总能量 机械能 是守恒的， 其数值等于物体运动到振幅处的弹性势能 单摆最高点的重力势能 ，也等于物体过平稳位置时的动能13、实际上物体在振动过程中由于受摩擦阻力作用， 同时将振动能量不断传给四周物质， 而使振动能量不断消耗，振幅也随之减小，直至最终停振这种振幅不断减小的振动称为阻尼振动在没有摩擦阻力或在振动中能不断从外界获得能量补充以补偿振动中损耗的能量而保持振幅不变时，这种振动就叫无阻尼振动，也叫等幅振动14、物体起振后，只在本身回复力作用下振动叫自由振动，物体作自由振动时频率由物体的特性打算，叫固有频率而物体在周期性策动力作用作受迫振
5、动时，其频率由策动力的频率打算，而与物体的固有频率无关作受迫振动的物体当其所受策动力的频率等于物体的固有频率时，物体的振幅达到最大，称之为“共振”；15、波在介质中传播的原理是：振源的振动通过介质相邻质点之间的相互作用，由相邻的质点间依次 “带动”，使由近及远的质点相继振动起来，这样， 振动这种运动形式就在介质中不断传播出去在时间上，离振源越远的点开头振动的时间越迟，使介质中各质点同一时刻离开各自平稳位置的位移不同，形成凹凸起伏相间 疏密相间 的外形即波动 16、必需留意：振动传播过程，介质中各质点仅在各自的平稳位置邻近作振动，并不随波迁移从能量的观点来看，介质中质点依次“带动”的过程，亦是相
6、邻质点问由近及远地依次做功的过程，所以波动过程也是振动能量由近及远传播的过程综上所述，波形成过程是传播运动形式振动和传播能量的过程，这就是波的本质；17、从对波动形成的物理过程和功、能关系的分析，不难看出：波源是振动这种运动形式和振动能量得以不断向外传播的“发源地”；而振动这种运动形式和振动能量之所以得以由波源向外传播，是依靠于介质质点间的相互作用因此，波源和介质是形成机械波的两个不可缺少的条件18、波动图像记录了一列波在某一时刻沿波的传播方向上各质点的位移，即各质点离开各自平稳位置的情形由图像可以得到振幅、波长、传播方向等19、依据波的图像，知道波的传播方向，由波的传播原理可以判定某时刻各质
7、点的运动方向其原理是：后一质点总是受到前一质点的带动而振动，故其振动状态总是跟着前质点的状态，即“后跟前” 后一质点的运动方向总是指向该时刻前一质点所发生的位移判定某一时刻某一质点振动方向：“波向右传看左边，波向左传看右边；”判定介质中任一质点开头振动时的振动方向：与介质中刚要开头振动的质点振动方向相同；20、波动图像的重复性 周期性 ：相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同 波动图像的双向性：不指定波的传播方向时，图像表示的波可能有两个相反的方向 由于波的图像的重复性与双向性，使得有关波形问题常显现多解的情形，要引起足够的重视21、波的图像与振动图像的根本区分在于：波图像是反映介质中不同质
8、点在同一时刻的振动情形，而振动图像是表示同一质点在不同时刻的振动情形22、在确定波长的时候，要留意是“两个相邻的，在振动过程中对平稳位置的位移总是相等的两个质点间的距离” 切不行误认为“某一时刻的位移相同的两质点问的距离”23、由波的图形画出经过 t 时间后的波形图的方法：(1) 平移法：利用运动公式x=v t=v nT=n ，求出传播距离 x，将波形图沿波传播方向平移 x 即得(2) 特殊点法：先找出某些特殊点，确定其运动方向及经 t 这些点应到达的位置，最终再画正弦 或余弦 曲线即得留意： 如求得是 t 前的波形， 可将波形图逆波传播方向平移即可如 t T 或 x 时，就可据波的重复性，先
9、画出不足一周期的波形图，然后再补画完全24、对波的衍射和干涉现象，要特殊留意水波衍射和水波干涉的演示试验及现象，从感性上熟悉衍射和干涉，25、对波的独立性原理也应从演示或实践中去取得感性学问，明确两列波相遇时能不互相干扰地独立传播 即保持原先的频率、波速、传播方向等 但必需知道，在两列波相遇的区域、质点同时参加两列波引起的振动，此时质点的位移等于两列波分别引起的位移的矢量和，这就是波的叠加原理；26、任何两列波相遇时都会产生叠加，但只有频率和振动情形相同的两列波相遇时，才会产生某些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，而且加强和减弱的区域相互间隔，这就是波的干涉其条件就是两列波的频率和振
10、动情形相同，这样的两列波叫相干波27、衍射和干涉是波特有的现象，这是其它运动所没有的在两个波源发生稳固的干涉现象时，振动加强点的位置到两个波源的距离之差出肯定等于半波长的偶数倍（波长的整数倍），振动减弱点的位置到两个波源的跟离之差肯定等于半波长的奇数倍；学习必备欢迎下载28、声源振动时便可以在介质中产生声波；声波是纵波；声波具有反射、干涉、衍射等性质，在两个发声体之间仍可以产生共振现象共鸣；人耳所能接收到的声波频率约在20Hz 到 20000Hz 之间，声波反射时回声到达人耳的时间必需比原先的声音滞后0.1s 以上耳才可能把回声与原先的声音区分开来；二、简谐运动的应用l 、如何证明物体的振动是
11、简谐运动？分析一个物体的振动是不是简谐运动，肯定要抓住简谐运动的动力学特点：回复力应满意： F kx 即（ 1）回复力与位移成正比； （ 2）回复力与位移方向相反；证明简谐运动的步骤应为：（ l ）第一分析出振动物体的平稳位置（ 2）让振动物体偏离平稳位置x 位移，并分析此时物体的受力（ 3）在分析受力的基础上，写出回复力的表达式，看是否符合F=-kx 例 如下列图的装置中，小球做的是简谐运动吗（设图中小球在 B 点无能量缺失）？ 解答 图中小球是以B 点为中心做往复运动的但不论它在B 的左侧仍是右侧，它受到的指向B的回复力 F=mgsin 都是大小不与位移成正比的定值（由于 角不变， F 不
12、变），所以小球做的不是简谐运动 例 如下列图，一边长为L 的正方体木块浮于水面上它浸入水中的部分恰为正方体的一半现将正方体竖直向下按一小段距离x（ xL/2 ）后释放试证明正方作的运动是简谐运动（水的阻力不计） 解答 木块浮于水面时，重力等于浮力，合力为零设水面为振动的平稳位直，并以平稳位置O为原点向下建立坐标轴；当按下一段距离 x 时，F浮 G，合力向上指向平稳位置， 且合外力大小等于浮力的增加 gsx 松手后，木块向上振动它回到平稳位置后，仍要向上运动这时它浸没在水面下的部分与静止时相比少 x，就 F 浮 G，且合力向下指向平稳位置合力的大小等于浮力的削减gsx 综合木块向下或向上离开平稳
13、位置的两种情形，我们即可得到：F 回 =F 合=- gsx=-kX （其中 k= gs）因正方体木块在振动过程中受到一个恒与位移成正比，方向与位移相反的回复力的作用， 所以它是作简谐运动2、单摆周期公式的推广在类似单摆的问题中，应用单摆的周期公式，求解类似单摆运动周期的方法：在分析摆球受力的基础上， 找出一个与正常单摆重力作用相当的力，把这个力写成F=mg 的形式，并用 g来代换单摆周期公式中的g，从而得到新的周期公式 例 如图，在倾角为 的光滑斜面上，用长为 L 的绳子悬挂一小球， 让其在平稳位置 B 点两侧做简谐运动 试求此单摆的周期 解答 此题中小球重力沿斜面对下的分力在振动中所起的作用
14、类似于竖直悬挂情形下小球的重力此分力mg（即 mgsin 的相当于 mg，g（即 gsin ）相当于 g，我们用 g来替换原单摆周期公式中的g 就可得到在光滑斜面上作简谐运动的单摆的周期公式：T2lg sin这里，我们使用的是比较推理法，它便利地得到了结论 例 如图 , 长为 L 的细线的一端系着密度为 的小球，另一端固定于装满水的容器底部（ 水）组成单摆如不计水对球振动的阻力，就单摆的振动周期多大？ 解答 把题中系统看成一倒置的单摆把浮力和重力合成一个力 F=F 浮-mg=- 水- gVF 的大小、方向在振动中均不变它在倒置的单摆中所起的作用相当于正常单摆重力所起的作用令F=mg= gV= 水- gV可得： g= 水- g/ 把 g代入单摆周期公式，求得此摆的周期为：T2l2lg水g3、摆钟的快慢与调剂我们可把摆钟简化为周期为TO的单摆精确的摆钟每完成一次全振动，指针也刚好在钟面上转过回小格这1 小格记录了 TO这段时间其摇摆的实际时间与钟面记录的时间是一样的变快或变慢的摆钟，完成一次全振动时，指针仍转过1 小格，记录着TO 的时间，但其实际摇摆时间大于或小于TO当 T TO时，我们说钟变慢了；当
