单元振动和波.doc

机械振动和机械波 机械振动： 定义: 物体在某一中心位置附近所做的来回往复运动。 条件： ① 物体要受到恢复力的作用。 ② 阻力足够小。 表征机械振动的物理量: 周期 ( T ) 频率 ( ) 振幅 ( A )　：标志着系统所具有的能量。 位移 ( X )　: 总是以平衡位置为起点. 回复力( F)　：时刻指向平衡位置。 加速度() ：时刻指向平衡位置。 速度 () : 平衡位置最大;两端最小。 动能() ： 势能() : 机械振动的分类: 1.自由振动: 物体在外力作用下使它偏离平衡位置后,在系统内部的弹力作用下振动起来,而不在需要其他外力. 阻尼振动: 无阻尼振动: 简谐振动: ①条件: (无能量损失) ②特例: 弹簧振子: 单摆(θ5°) T固与振幅、摆球质量无关，取决于l、g，l是等效摆长，g是当地重力加速度，随地点不同而略有变化 ③ 图象:描述振动质点的位移随时间变化的曲线. 2.受迫振动: 物体在周期性外力的做用下的振动叫受迫振动. 周期性外力——策动力； 与 无关； 当 振子振幅最大——共振现象；例： 振幅A标志振子系统所具有的能量； 机械波 定义: 机械振动在介质中的传播. 条件: 振源; 介质 。 特点： ①械波研究的是许多质点的运动; ②质点都在自己的平衡位置附近做受迫振动,振幅、周期与波源相同； ④械波传播的是机械振动的形式，质点本身并无左右迁移。 ⑤械波传播的是能量。 种类: 横波:振动方向与传播方向垂直; 纵波:振动方向与传播方向在同一条直线上; 5.物理量: λ、ν、Τ（） 6.波的图象:同一时刻各质点离开平衡位置的情况 传播方向的判定: ①波峰波谷的移动方向是波的传播方向; ②小树迎风倒; 7.特性: 干涉: 条件: 相干波源(频率相同;相差恒定) 衍射: 条件: 障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多 解题方法： 等效单摆: 例1:在一升降机中悬有一单摆,以加速度向上做匀加速度运动,则此单摆的摆动周期为多少? 例2:已知小车中有一单摆,求小车匀速或以加速度向右运动时,单摆的摆动周期? 例3:求单摆的振动周期: 摆钟校准: 例：有一挂钟，其摆锤的振动可看成单摆，在正常运动时，摆动周期为2秒。现因调整不当，使该钟每天快3分钟，试求摆长比正常摆长缩短了多少？ 解： 摆锤摆动越快，表的指针走的越快，所以表的指针转动的快 慢： 或 = 3.利用图象解题： 振动图象 波动图象 研究对象 一个质点 多个质点 坐标 物理意义 一个质点的位移随时间变化的情况 同一时刻各质点离开平衡位置的情况 直接物理量 A 、 T A λ 图象变化 随时间延续 随时间波形平移 ①用振动求波动： 例1：一列简谐波沿直线传播，位于此直线上相距为2米的A、B两点的振动图象如图所示。以知这列波的波长大于1米，则此波的波长为 米；波速为 米/秒。 ②波的多值问题： 例2：一根张紧的水平弹性绳上的a 、b 两点相距14米，b点在a点右方。当一列简谐波沿此绳向右传播时，若a点的位移达到正的极大时，b点的位移恰为零，且向下运动。经过1.00秒, a 点的位移为零，且向下运动，而b点位移恰达到负的极大，则这列简谐波的波速 可能是：A、4.67m/s ; B、6m/s C、10m/s D、14m/s 附： 一、简谐运动的基本概念 1.定义 物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫简谐运动。表达式为：F= -kx ⑴简谐运动的位移必须是指偏离平衡位置的位移。也就是说，在研究简谐运动时所说的位移的起点都必须在平衡位置处。 ⑵回复力是一种效果力。是振动物体在沿振动方向上所受的合力。 ⑶“平衡位置”不等于“平衡状态”。平衡位置是指回复力为零的位置，物体在该位置所受的合外力不一定为零。（如单摆摆到最低点时，沿振动方向的合力为零，但在指向悬点方向上的合力却不等于零，所以并不处于平衡状态） ⑷F=-kx是判断一个振动是不是简谐运动的充分必要条件。凡是简谐运动沿振动方向的合力必须满足该条件；反之，只要沿振动方向的合力满足该条件，那么该振动一定是简谐运动。 2.几个重要的物理量间的关系 要熟练掌握做简谐运动的物体在某一时刻（或某一位置）的位移x、回复力F、加速度a、速度v这四个