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1、优秀学习资料欢迎下载高三物理第一节：机械振动；其次节：机械波北师大版【本讲训练信息 】一. 教学内容：第一节：机械振动其次节：机械波第一节机械振动学问点：一. 机械振动1. 特点和条件特点：在某一位置（平稳位置）的往复运动，有周期性；（回复力、加速度、速度周期性变化）条件：有回复力，阻力足够小； （物体总受到一个时刻指向平稳位置的力作用，使它回到平稳位置）2. 描述振动的物理量（ 1）回复力：物体受到方向总是跟位移方向相反，总指向平稳位置的力；留意： 回复力是依据力的作用成效来命名，类似命名的力有向心力；回复力是由物体实际受力来供应，回复力可以是物体受的某个力（f），也可以是物体的合力（竖直弹
2、簧振子mg、f），也可以是某个分力（单摆，mgsin ）供应， F 回 F 合；（ 2）平稳位置： “回复力为零的位置” ，不能说 F 合 0 的位置；如单摆：TTG1G2mgmgG1 ：回复力TG2：向心力平稳位置： T mg 供应向心力， F 合0（ 3）位移 x：由平稳位置指向振动质点所在位置的有向线段；（不管振子从何处开头运动，位移 x 起点固定于 O）5cm5cmAOB振子在 A 点位移多大，在O 点位移多大？ 5cm0cm（ 4）振幅 A ：最大振动位移的肯定值，反映振动的强弱；A 大，振动系统能量大；（ 5）周期和频率T、fT1 描述振动的快慢f全振动：物体先后两次运动状态（位移
3、和速度）完全相同所经受的过程，一个全振动通过的路程等于 4 倍振幅；MAOB二. 简谐振动 两个典型物理模型1. 弹簧振子（轻弹簧振子）（ 1）动力学特点：fB xOAF合fkx（ 2）运动学特点：akxm远离 O，av变减；靠近 O， av 变加A（ B）amv=0Oa=0vmm（ 3） 周期公式： T2k（ 4）能量转化：机械能守恒远离 O，Ek 向 EP 转化2. 单摆（ m 绳不计， l 线k F）F回mg sinmg xlx1GG2kmg ， Fkx ， T2ll回g靠近 O，EP向 Ek 转化注： T2l g（ 1）单摆周期与A 、m 无关（ 2）摆长 l 是指悬挂点到摆球重心的距
4、离（在某些变形单摆中，l 应懂得为等效摆长） 如：单线摆不简洁直线摇摆，简洁椭圆摇摆；双线摆、复合摆（ 3）重力加速度 g 应懂得为等效重力加速度，由单摆所在空间位置打算，g 随地球表面不同高度，不同星球而变化a. 单摆周期与高度关系：mgG Mm R2mgGMm Rh 2TgRhTgRb. 单摆周期与不同行星关系：T2g1T1g22M 1 R22M 2 R1c. 不同运动系统内单摆周期匀速（ 受力与静止一样， T2l ）ga, a 摆球超重, gga, gga三. 振动图象x/cm8v0.4O0.2am0.6 0.81.0t/s-81. 物理意义：做简谐运动的物体相对平稳位置的位移随时间的变
5、化规律，是正、余弦曲线（时间轴即平稳位置）2. 已知：（ 1） A、 T、f， A 8cm， 0.8s， f 1.25Hz（ 2）确定任一时刻质点的位移、加速度、速度方向；（比较下一时刻位移如何变，确定运动方向）（ 3）任意一段时间内， v、a、Ek、EP 变化情形0.6s 0.8sva Ek EP四. 受迫振动和共振1. 物体自由振动时的周期称固有周期，假如物体在周期性外力强迫下的振动叫受迫振动， 受迫振动周期等于策动力的周期，跟物体自由振动的固有周期无关；2. 当策动力的周期与物体的固有周期相等时，受迫振动时振幅最大，称共振；其次节机械波一. 机械波1. 机械波的产生：机械振动在介质中的传
6、播形成机械波；振源 要有做机械振动的物体机械波产生条件：介质 能传播机械振动的介质2. 机械波的特点：局部：各个质点在各自平稳位置邻近简谐振动，后随前； 整体：振动（波形）向前传播（质点并不随波迁移）；波是传递能量（振动）的一种方式；3. 波的分类：横波：质点振动方向与波的传播方向相互垂直的波绳波 纵波：质点振动方向与波的传播方向在同始终线上声波4. 描述波的物理量：（ 1）波长 ：两个相邻的在振动过程中相对平稳位置的位移总是相等的质点间的距离；yvPQRx一个周期内，机械波传播距离（ 2）周期 T，频率 f：波的频率由振源的频率打算，与介质无关波的周期质点振动的周期（ 3）波速 v：振动在介
7、质中传播的速度；vstT波速由介质打算，波从一种介质进入另一种介质，f 不变， v、 变化；二. 波的图象1. 物理意义：反映波传播过程中，在某一时刻介质中各质点的位移横轴：各质点的平稳位置坐标纵轴：各质点某时刻的位移2. 已知：（ 1） A、 ： A 8cm， 0.8m（ 2）某一时刻某一质点的位移（ 3）已知波速方向，可知各质点振动方向（速度、加速度）方向后随前，微位移（移波形法） ，逆波行走法反过来，已知振动方向会判定波速方向（ 4）已知波速，可求T、 fTv10m / sT v0.8 s（ 5）画出 t 后的波形图（ t Tt 1.0s 波形）y/cmv8vO0.50.60.81.2x
8、/m0.4vt=0-80.4m 处质点、 0.5m 处质点的振动方向如下列图；三. 振动图象和波动图象的区分振动图象波动图象争论对象一个振动质点各个质点争论内容位移随时间变化规律某时刻全部质点空间分布xy图象OTtx/m物理意义一质点在不同时刻位移同一时刻各质点位移图象变化随时间不变随时间推移， 图象沿传播方向平移四. 波的叠加（干涉和衍射）1. 几列波相遇时，每列波都能够保持各自的状态连续传播而不相互干扰；只是在重叠的区域里， 质点的实际运动是两个波在质点产生分运动的矢量和，任一质点的总位移等于各列波所引起的位移矢量和；2. 波的干涉：频率相同的两列波相遇，使某些区域振动加强，某些区域振动减
9、弱，并且振动加强和振动减弱区域相互间隔，这就是干涉；PS1PS2振动加强的点只是振幅变大，并非任意时刻位移都大，但它仍是振动加强； S nn 0， 1， 2振动最强 S（ n 1/2） n 0， 1， 2振动最弱3. 波的衍射：波绕过障碍物连续传播的现象；产生明显衍射的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多；4. 声波：（ 1）声源的振动在介质中传播形成声波（ 2）声源、介质是产生声波的两个条件（ 3）声波是纵波（ 4）能引起听觉的声波频率范畴20Hz 20000Hz（ 5）声波的波速由介质打算与频率无关，在空气中约340m/s（ 6）声波也能发生反射、衍射、干涉等现象5. 超声波、
10、多普勒效应（ 1）超声波：频率高于20000Hz 的声波；（ 2）多普勒效应：当波源和观看者有相对运动时，观看者接收到的频率和波源发出的频率不同的现象；两者相互接近时接收的频率上升，相互离开时就降低；【典型例题】例 1. 一弹簧振子做简谐运动，周期为T（）A. 如 t 时刻和时刻（ t+ t）时，振子运动位移的大小相等、方向相同，就t 肯定等于T 的整数倍B. 如 t 时刻和（ t+ t）时刻振子运动速度的大小相等、方向相反，就t 肯定等于 T/2的整数倍C. 如 t=T ，就在 T 时刻和（ t+ t）时刻振子运动的加速度肯定相等D. 如 t=T/2 ，就在 t 时刻和（ t+ t）时刻弹簧
11、的长度肯定相等解析： 前面已作为例题进行分析，但此题如用图像来解决将更直观、便利；设弹簧振子的振动图像如下列图，B 、C 两点的位移大小相等方向相同，但B 、C 两点的时间间隔tT， A错误； B、C两点的速度大小相等、方向相反，但t T2，B错误； A、D 两点间的位移大小和方向均相等，又是相邻的两点，所以A、 D 两点的时间间隔t=T ， A 、D 两点的位移大小和方向均相等，所以A 、D 两点的加速度肯定相等，C 正确； A 、C两点的时间间隔Tt， A点与C点位移大小相等，方向相反，在2A点弹簧是伸长的，在 C 点弹簧是压缩的，所以在A 、C 两点，弹簧的形变量大小相同，而弹簧的长度不
12、相等， D 错误；答案： C例 2. 一个单摆挂在运动电梯中，发觉单摆的周期变为电梯静止时周期的2 倍，就电梯在这段时间内可能作运动，其加速度的大小a=；L解析： 电梯静止时， 单摆周期为T12g1摆长未变，而周期变化，说明电梯作加速度不为零的运动，如在这段时间内，周期稳L定，就作匀变速直线运动，此时电梯中的单摆周期为T22g2而由题意 T22T13由式123可解得： gg4设小球在电梯中自由下落， 其加速度为g，方向竖直向下，而它对悬点的加速度为gg ，小于 g，取向下为正方向4就g ag43由式4可得悬点（ 即电梯）的加速度ag，方向向下4所以电梯可能是匀加速下降或匀减速上升 答案： 匀加速下降或匀减速上升；3g/4；例 3. 有人利用安装在气球载人舱内的单摆来确定气球的高度；已知该单摆在海平面处的周期是 T0；当气球停在某一高度时， 测得该单摆周期为T；求该气球此时离海平面的高度h；把地球看作质量匀称分布的半径为R 的球体；（广东高考题）解析： 依据单摆周期公式：lT02g01lT22g其中l 是单摆长度， g0 和g分别是两地点的重力加速度依据万有引力公式得：gG M30R2g GM Rh 24其中 G 是引力常数， M 是地
