机械振动机械波ppt课件.ppt

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1、考纲要求考纲解读简谐运动Ⅰ简谐运动的公式和图象Ⅱ单摆、周期公式Ⅰ受迫振动和共振Ⅰ机械波Ⅰ横波和纵波Ⅰ横波的图象Ⅱ波速、波长和频率(周期)的关系Ⅱ波的干涉和衍射现象Ⅰ多普勒效应Ⅰ机械振动和机械波具有的共同点是运动的周期性，不同点是：振动研究的是一个孤立质点的运动规律，而波动研究的是波的传播方向上参与波动的一系列质点的运动规律．本部分内容是历年高考考查的内容，命题的热点集中在简谐运动的特点和图象、波的图象以及波长、频率和波速的关系，既有选择题，也有实验填空题，还有计算论述题.(对应学生用书P210)一、简谐运动1．简谐运动：质点的位移与时间的关系遵从正弦函数规律，其振动图象是一条正

2、弦曲线．2．表达式：x＝Asin(ωt＋φ)．3．简谐运动的两种模型(1)对于确定的弹簧振子，其振动周期T与频率f也就确定了，即T与f只由振动系统本身的条件决定．(2)单摆的振动周期(T)与摆球质量、振幅都无关，称为单摆的等时性．二、简谐运动的描述1．描述简谐运动的物理量(1)位移：方向为从平衡位置指向振子所在的位置，大小为平衡位置到该位置的距离．其最大值为振幅，问题探究1振动的位移和物体运动的位移有何不同？[提示]振动的位移是无论物体从哪儿开始振动都以平衡位置为位移的起点；而运动的位移是指从初始位置到末位置的有向线段．(2)速度：描述振子在振动过程中经过某一位置或在某一时刻运

3、动的快慢．在所建立的坐标轴上，速度的正负号表示振子运动方向与坐标轴的正方向相同或相反．(3)加速度：根据牛顿第二定律，做简谐运动的物体的加速度a＝－x.由此可知，加速度的大小跟位移大小成正比，其方向与位移方向总是相反．(4)回复力①定义：使物体返回到平衡位置的力．②方向：时刻指向平衡位置．③来源：振动物体所受的沿振动方向的合力．问题探究2回复力和合外力一样吗？[提示]合外力和回复力都是效果力，但二者不同．回复力可以是物体受的合外力，也可以是合外力的一个分力，如弹簧振子的回复力就是合外力提供的，而单摆的回复力则是一个分力提供的．(5)振幅、周期(频率)、相位①振幅：反映振动质点振

4、动强弱的物理量，它是标量．②周期和频率：描述振动快慢的物理量，其大小由振动系统本身来决定，与振幅无关．也叫做固有周期和固有频率．③相位：用来描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态的物理量，其单位为弧度．(1)振动物体经过同一位置时，其位移大小、方向是一定的，而速度方向却有指向或背离平衡位置两种可能．(2)振动物体经过平衡位置时，速度最大且方向不变，振动加速度为零但方向改变．(3)振动物体在平衡位置时，回复力为零，但所受合外力不一定为零(如单摆)．2．描述简谐运动的图象三、受迫振动及共振1．阻尼振动(1)定义：系统克服阻尼所做的振幅逐渐减小的振动．(2)功能关系：系统减少的机械能

5、用来克服阻力做功．2．受迫振动(1)概念：系统在周期性的外力(驱动力)作用下的振动．(2)振动特征：受迫振动的频率等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关．问题探究3为什么共振时振幅就最大？[提示]因为共振是驱动力周期和固有周期相等，即周期性的驱动力与振动“合拍”时产生的，每一次驱动力都跟振动物体的速度方向一致，驱动力都做的正功，用来增大振动系统的能量，因此振幅越来越大，直到驱动力做功供给振动系统的能量等于克服摩擦阻力消耗的能量时振幅才不会增大，即达到最大振幅．(对应学生用书P211)要点一简谐运动的位移、速度和加速度及其变化规律1.位移：从平衡位置指向振动物体所在位置的有向线段

6、．位移的表示方法是以平衡位置为坐标原点，以振动物体所在的直线为坐标轴，规定正方向，则某一时刻振动物体(偏离平衡位置)的位移用该时刻振动物体所在的位置坐标来表示．振动物体通过平衡位置时，位移改变方向．一个质点做简谐运动，当它每次经过同一位置时，一定相同的物理量是()A．位移B．速度C．加速度D．动能[解析]做简谐运动的质点，具有周期性．质点每次经过同一位置时，位移一定相同；由于加速度与位移大小成正比、方向总是相反，所以加速度相同；速度的大小相同，但方向不一定相同(可能相同，也可能相反)，所以速度不一定相同，而动能相同．[答案]ACD要点二简谐运动的图象1.图象的描述2.由振动图象

7、可获取的信息(1)振幅A、周期T和频率f.(2)任意时刻振动质点的位移．(3)任意时刻振动质点的回复力、加速度和速度的方向．(4)某段时间内质点的位移、回复力、速度、加速度、动能、势能的变化情况．3．判定回复力、加速度和速度方向的方法(1)因回复力总是指向平衡位置，故回复力和加速度在图象上总是指向t轴．(2)速度方向可以通过下一时刻位移的变化来判定，下一时刻位移如果增加，振动质点的速度方向就是远离t轴，下一时刻位移如果减小，振动质点的速度方向就是指向t轴．简谐运动的图象不是振动质点的轨迹，对