7机械振动和机械波考点分析及测试题.docx

7机械振动和机械波考点分析及测试题.docx第七单元机械振动和机械波【考点定位】Z考点互联机械振动内容和要求层次简谐运动、弹簧振子B简谐运动的振幅、周期、频率B简谐运动的图像B单摆和周期公式B振动屮的能量变化A受迫振动、受迫振动的频率A共振A机械波内容和要求层次振动在介质屮的传播一波。横波和纵波、横波的图像、波长、频率和波速的关系B波的反射和折射,波的吾加,波的干涉,衍射现彖A声波、驻波AZ考点解说一、简谐运动简谐运动的特点机械振动物体在平衡位置附近所做的往复运动。冋复力使振动物体返冋平衡位置的力,该力时刻指向平衡位置,它是以力的效果命名的,它是振动物体在振动方向上的合外力,可能是几个力的合力,也可能是某一个力,还可能是某一个力的分力。所以I叫复力不一定等于物体所受合外力。3•简谐运动物体在跟位移大小成正比,方向总是跟位移方向相反的冋复力作用下的振动。上述特点可用数学式表示出来:F=-kx弹簧振了是作简谐振动的典型模型之一。简谐运动的基本特点它是一种变加速运动,在平衡位置时,速度最大,加速度为零;在最大位移处,速度为零,加速度最大,在由平衡位叠向最大位移运动的过程屮,速度减小,加速度增大;在由最大位置向平衡位匱运动过程屮,速度增大,加速度减小。加速度方向始终指向平衡位置且总是与位移的方向相反,但不一定与速度的方向相反。简谐运动过程屮的能量变化特点简谐运动的物体在振动过程屮动能和势能不断相互转化,但机械能守恒。在通过平衡位置时,动能最大,势能最小;在最大位移处,势能最大,动能为零,在从平衡位置向最大位移运动的过程中,动能减少,势能增加,减少的动能转化为势能;在从最大位移向平衡位置运动时,势能减少,动能增加,减少的势能转化为动能。注意:对弹簧振了来说,势能是指弹性势能,对单摆来说是指重力势能。简谐振动过程屮的对称性在平衡位置两侧的对称点上,位移、冋复力、速度、动能、势能的大小均相等。二、 描述简谐运动的物理量 简谐运动的图像简谐运动中的振幅(A)、频率(门和周期(7)是描述简谐运动的三个物理量简谐运动的振幅是描述振动强弱的物理量。是物体偏离平衡位置的最大位移的绝对值。振幅越大振动越强。简谐运动屮的周期和频率是描述振动快慢的物理量。周期越短,频率越高,物体振动越快。两者的关系是互为倒数:沧丄f简谐运动的图像简谐运动的图像表不振动物体在不同时刻离开平衡位置的位移情况,是一条正弦曲线或余弦曲线,不可将图线理解为是质点的运动轨迹根据图线可育接读出振幅、周期以及乞时刻的位移,还可以判定冋复力、加速度方向、也可以确定位移及速度方向。位移方向由位移正、负表示,通常规定位移为正时,其方向与坐标轴正方向相同;位移为负时,其方向与坐标轴正方向相反,速度方向市图线上某点切线斜率的正负表示,斜率为正时,速度方向与坐标轴正方向相同;斜率为负时,速度方向与坐标轴正方向相反。三、 一种典型的简谐振动一单摆振动单摆单摆是用一条不可伸长的忽略质最的细线下端拴一可视为质点的小球,上端固定而构成的装置。单摆振动的特点单摆振动可看作简谐振动的条件是摆角a<5°o在此条件下,单摆的周期丁=2“ ,实屮摆长厶指悬点到小球重心的距离,g为单摆所在处的重力加速度,可以看出;在振幅很小的情况下,单摆的振动周期跟振幅、摆球的质量无关,单摆的这一特点被称为单摆的等时性,是伽利略首先发现的,单摆的周期的公式是惠更斯推证的。单摆振动的I叫复力是由重力沿圆弧切线方向的分力提供,它总是指向平衡位置。周期公式T=2n£运用的注意点(1) L为等效摆长,是悬点到球心的距离。(2) g应为等效重力加速度。由于不同地点的g不同,所以不同地点同一单摆的周期不一定相同。在太空屮,a=go,完全失重,等效g=0(表明单摆不能摆动).不论单摆处在怎样的环境,其等效重力加速度的大小总等于单摆不振动时,摆线的拉力F与摆球质最的比值,即g=F/m.(3) 摆钟快慢问题的分析方法。摆钟快慢不同是由摆钟的周期变化引起的,若摆钟周期卩大于其准确钟的周期心,则为慢钟,若摆钟的周期丁小于其准确钟的周期心则为快钟。分析时要注意:(1)由摆钟的机械构造所决定,无论准确与否的摆钟每完成一次全振动,摆钟所显示的时问为一定值,也就是走时准确的摆钟的周期Ts.(2) 摆钟的机械构造不变的前提下,走时快的摆钟在给定的时间里全振动次数多,周期小,钟面上显示的时间多,走时慢的钟在给定的时间内全振动的次数少,周期大,钟面上显不的时间就少。但钟面显示的时间总等于摆动的次数乘以准确摆钟的周期Ts,即TS=N・r5,所以在同一时间内,钟面指示的时间等于摆动的次数Z比。(3) 无论摆钟走时是否准确,钟血上显示的时间Ts=N・“,式屮心为走时准确的摆钟的周期,N为全振动的次数,对于走时不准确的摆钟要计算其全振动的次数,应以准确时间除以其周期,而不能用钟血上显示的时间除以其周期。(1) 受迫振动: