2.振動與波

1、15振動與波振動與波說明：說明：本專題高考不考，但它是競賽范圍。上本專題前請同學(xué)們先預(yù)習(xí)選修本專題高考不考，但它是競賽范圍。上本專題前請同學(xué)們先預(yù)習(xí)選修3－4課本的第課本的第11、12兩章。兩章。一、知識網(wǎng)絡(luò)與概要1.機(jī)械振動(1)彈簧振子簡諧運(yùn)動簡諧運(yùn)動的振幅、周期和頻率簡諧運(yùn)動的位移—時間圖象.(2)單擺在小振幅條件下單擺做簡諧運(yùn)動周期公式.(3)振動中的能量轉(zhuǎn)化.(4)自由振動和受迫振動受迫振動的振動頻率共振及其常見的應(yīng)用.2.機(jī)

2、械波機(jī)械波(1)振動在介質(zhì)中的傳播——波橫波和縱波橫波的圖象波長、頻率和波速的關(guān)系.(2)波的疊加波的干涉、衍射現(xiàn)象.(3)聲波、超聲波及其應(yīng)用.(4)多普勒效應(yīng).二、鞏固：夯實(shí)基礎(chǔ)二、鞏固：夯實(shí)基礎(chǔ)1.機(jī)械振動的意義：物體(或物體的一部分)在某一中心位置兩側(cè)所做的往復(fù)運(yùn)動，叫機(jī)械振動.回復(fù)力：使偏離平衡位置的振動物體回到平衡位置的力，叫回復(fù)力.回復(fù)力總是指向平衡位置，它是根據(jù)作用效果命名的，類似于向心力.振動物體所受的回復(fù)力可能是物體

3、所受的合外力，也可能是物體所受的某一個力的分力.2.描述振動的物理量(1)位移x：由平衡位置指向由平衡位置指向振動質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段表示振動位移，是矢量.(2)振幅A：振動物體離開平衡位置的最大距離，是標(biāo)量.表示振動的強(qiáng)弱.(3)周期T和頻率f：物體完成一次全振動所需的時間叫周期，而頻率則等于單位時間內(nèi)完成全振動的次數(shù).它們是表示振動快慢的物理量.二者互為倒數(shù)關(guān)系：T=.f1當(dāng)Ｔ和f是由振動系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定時(非受迫振動)，則叫做

4、固有周期和固有頻率.3.簡諧運(yùn)動：物體在跟位移大小成正比，并且總是指向平衡位置的回復(fù)力作用下的振動.(1)受力特征：回復(fù)力F=kx.(2)運(yùn)動特征：加速度a=kxm，方向與位移方向相反，總指向平衡位置.簡諧運(yùn)動是一種變加速運(yùn)動.在平衡位置時，速度最大，加速度為零；在最大位移處，速度為零，加速度最大.判斷一個振動是否為簡諧運(yùn)動，依據(jù)就是看它是否滿足上述受力特征或運(yùn)動特征.(3)振動能量：對于兩種典型的簡諧運(yùn)動——單擺和彈簧振子，其振動能量

5、與振幅有關(guān)，振幅越大，能量越大.簡諧運(yùn)動過程中動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒.（4）物體做簡諧運(yùn)動時，其位移、回復(fù)力、加速度、速度等矢量都隨時間做周期性變化，它們的變化周期就是簡諧運(yùn)動的周期T.物體的動能和勢能也隨時間做周期性變化，17時刻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的位移在空間的分布.簡諧波的圖象為正弦(或余弦)曲線。根據(jù)機(jī)械波的傳播規(guī)律，利用該圖象可以得出以下的判定：(1)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振幅A、波長λ以及該時刻各質(zhì)點(diǎn)的位移和加速度的方向.(2)根據(jù)波

6、的傳播方向確定該時刻各質(zhì)點(diǎn)的振動方向畫出在Δt前或后的波形圖象.(3)根據(jù)某一質(zhì)點(diǎn)的振動方向確定波的傳播方向.14、波的疊加：幾列波相遇時，每列波都能夠保持各自的狀態(tài)繼續(xù)傳播而不互相干擾.只是在重疊的區(qū)域里，任一質(zhì)點(diǎn)的總位移等于各列波分別引起的位移的矢量和.15、衍射：波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象.產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是：障礙物或孔的尺寸比波長小或與波長相差不多.16、干涉：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強(qiáng)，使某些區(qū)域的振動減

7、弱，并且振動加強(qiáng)和振動減弱的區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象.產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的必要條件：兩列波的頻率相同.干涉和衍射是波所特有的現(xiàn)象.波同時還可以發(fā)生反射，如回聲.17、多普勒效應(yīng)：由于波源和觀察者之間的相對運(yùn)動，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，叫做多普勒效應(yīng).當(dāng)波源與觀察者有相對運(yùn)動時，如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率增大；如果二者遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減小.多普勒效應(yīng)是所有波動過程共有的特征.根據(jù)聲波的多普勒效應(yīng)可以測定車輛行駛的速度；

8、根據(jù)光波的多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對地球的運(yùn)行速度.三、重點(diǎn)熱點(diǎn)透析1、單擺的周期的使用：單擺的周期的使用：T=2π是實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出來的.單擺的回復(fù)gl力是重力沿圓弧切線方向并且指向平衡位置的分力，偏角越大回復(fù)力越大，加速度(gsinθ)越大.由于擺球的軌跡是圓弧，所以除最高點(diǎn)外，擺球的回復(fù)力并不等于合外力.在有些振動系統(tǒng)中l(wèi)不一定是繩長，g也不一定為9.8ms2，因此出現(xiàn)了等效擺長和等效重力加速度的問題.(1)等效擺長：在圖中，三根