振动和波、分子动理论、热和功(复习)

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1、振动和波、分子动理论、热和功一、简谐振动1．机械振动定义：物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧所做的往复运动。振动条件：（1）必须有回复力作用。（2）振动过程受到阻力可忽略不计。图12．简谐振动定义：物体在跟位移大小成正比，并且指向平衡位置的力作用下的振动，即：F=－Kx。F：回复力，x：位移。在图1中，以平衡位置O为坐标原点，OB方向为正x方向。位移x以“O”为零位移参考点，振动物体在x轴上坐标值即为位移值，与运动方向无关。K：对弹簧振子是弹簧的劲度因数。弹簧振子的振动是典型的简谐振动，要掌握振动过程，随位移的变化

2、，回复力，加速度，机械能的变化关系，教材P126的表的内容必须熟练掌握。一次全振动：振子运动到O点时开始，到达B点，又回到O点，再向C点运动，从C点又回到O，为振子一次全振动。振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离，表示振动强弱的物理量。如1中OB、OC为振幅。周期：振动物体完成一次全振动所需要的时间。单位是S，描述振动快慢的物理量。频率：单位时间完成全振动的次数。单位：Hz，赫兹，KHz千赫，描述运动快慢的物理量。周期和频率的关系是：T=，f=。由振动物体本身性质决定的周期、频率称为固有周期，固有频率。3．单摆：在摆角Q

3、＜5°时，单摆振动可以看作是简谐振动。单摆的摆长是悬线长度加上摆球半径的总长，单摆的回复力是摆球重力在垂直摆线指向平衡位置方向的分力，千万不能认为是重力与摆线张力的合力。单摆周期公式：T=2，只有Q＜5°时，公式才成立。周期只与摆长平方根成正比与重力加速度平方根成反比，与振幅大小无关，与摆球质量无关。单摆的l确定后其周期就是不变的，称为等时性。注意秒摆的周期为2S。摆长近似为1m。要掌握利用单摆测量重力加速度的原理和方法。图24．简谐振动图象：是正弦曲线，如26所示。它表示做简谐振动的物体，振动位移随时间的变化规律。从图

4、中可直接看到，振幅大小，周期大小，某时振动物体的位置。它是一个质点在不同时刻的位移组成的图线。5．振动能量、单摆的振动能量是重力势与动能之间的相互转化，弹簧振子是弹性势能与动能之间的转化。在最大位移时，势能最大，动能为零；在平衡位置时动能最大，势能为零，在其它位置时，动能与势能均不为零且其和等于势能最大值或动能最大值，机械能守恒。振动物体向平衡位置运动时，势能转化为动能，势能减小，动能增大；远离平衡位置时，动能转化为势能，动能减小，势能增大。阻尼振动：振动过程中不断克服阻力做功而消耗机械能，振幅越来越小的振动。无阻尼振动

5、：振动过程中消耗能量，但又不断补充能量，做等幅振动。6．受迫振动：物体在周期性外力作用下的振动。受迫振动的频率等于策动力频率。共振：在受迫振动中，策动力的频率跟物体固有频率相等时，振幅最大。这种现象称共振。二、机械波：研究简谐波、振源为简谐振动的情况1．波：振动在介质中的传播，波的传播过程，不是质点的迁移，传播的是振动，能量，而每一个质点都在其平衡位置附近做简谐振动。横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直。有波峰的波谷。纵波：质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上，有疏部和密部。波的周期和频率就等于波源的周期和频率。波

6、长：两个相邻的，在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离。波长用字母λ表示。相邻的两个波峰或两个波谷中央间的距离为一个波长。一个周期波传播的距离为一个波长。图3波速：波长和频率的乘积：。波在介质中的传播波速与介质的性质有关。在不同的介质中同一列波，波速不同，波长不同。但频率是不发生变化，波长大小与介质的性质有关，还与波频率有关。2．波的图象。表示在同一时刻各个质点的位移。如图3所示，横轴x表示各质点的平衡位置，纵轴y表示某时刻质点的位移，波形也是正弦曲线。从图象上直接看出某时刻各个质点的位移、波长、质点振幅。它

7、与振动图象区别有：（1）坐标不同；（2）振动图象是描述一个质点位移和时间的关系，波动图象是描述无数个质点在某一个相同时刻时各个质点位置所排成的队形；（3）振动图象是质点不同时刻的位移，波动图象是同一时刻各个质点的位移。会根据某质点某时刻振动方向判断波的传播方向或根据波的传播方向判断质点的运动方向，在图3中若质点A向正y方向运动，经过一段时间A位移变成C位移大小，A追随C，B追随A，波应沿负x方向传播。不同时刻波形不同，波形随时间变化。但一个周期后波形又变成原来形状，所以我们根据波形变化处理问题时，两个波形之间变化时间可能

8、是t=kT+△t，K=0、1、2、3……36．波的叠加：在两列波重叠的区域里，任何一个质点的总位移，都等于两列波分别引起位移的矢量和，波峰和波峰相遇振幅加大，波峰和波俗相遇互相减弱。干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，使某些区域振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相间隔，这种现象叫做波的干涉。干涉是波