人教版高三物理机械振动和机械波知识精讲

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1、高三物理机械振动和机械波知识精讲一.本周教学内容：机械振动和机械波二.知识结构：三.知识要点：1.机械振动：（1）机械振动：物体在平衡位置附近做往复运动，叫机械振动。（2）回复力：使振动物体返回平衡位置的力叫回复力。*回复力时刻指向平衡位置，是以效果命名的，它是振动物体在振动方向上的合外力，回复力不一定等于合外力。2.简谐运动：（1）简谐运动：物体在跟位移大小成正比，且总是指向平衡位置的力作用下的振动。受力特征：（2）描述简谐运动的物理量振幅A：标量，是描述简谐运动的特征量，反映振动的强弱和振动的空间范围。周期T：频率：描述振动快慢的物理量，其大小是由振动系统本身的性质决定的。另外还有位移

2、，回复力F，加速度，速度，动能，势能3.单摆：（1）单摆：在一条不可伸长的，忽略质量的细线下端拴一质点，上端固定，构成的装置叫单摆。（2）单摆可以看成是简谐运动的条件是。（3）单摆的周期公式*单摆具有等时性，在小振幅摆动时，单摆的振动周期跟振幅和振子的质量都没关系。4.简谐运动的图象（1）物理意义：表示振动物体的位移随时间变化的规律*振动图象不是质点的运动轨迹。（2）特点：简谐运动的图象是正弦（或余弦）曲线（3）作图：以横轴表示时间，纵轴表示位移，用平滑曲线连接各时刻对应的位移的末端。（4）应用：从简谐运动的图象中我们可以直观地读取振幅A，周期T及各个时刻的位移。同时还可以判定回复力、加速

3、度的方向。5.简谐运动的能量振动过程是一个动能和势能不断转化的过程，在任意时刻动能和势能的和等于振动物体总的机械能。没有损耗时，振动过程中总机械能守恒，振幅越大，振动能量越大。阻尼振动的振幅逐渐减小，因此阻尼振动的机械能不守恒。6.阻尼振动、受迫振动、共振（1）阻尼振动：振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动。（2）受迫振动：物体在周期性变化的外力（驱动力）作用下的振动。*物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率没有关系。（3）共振：共振是一种特殊的受迫振动，当驱动力的频率跟物体的固有频率相等时，受迫振动振幅最大，该现象叫共振。7.波的基本特征（1）机械波：机械振动在

4、介质中的传播形成机械波。（2）机械波形成的条件：波源，介质。（3）机械波的分类：横波，纵波。（4）机械波的特点：①机械波传播的是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近振动，质点并不随波迁移。②介质中各质点的振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同。③离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动。（5）波长、波速、频率的关系8.波的干涉和衍射（1）波的独立性和叠加性（2）波的干涉的分析（3）波的衍射和发生明显衍射现象的条件9.声波（1）可闻声波：能引起人类听觉器官感觉的声波，频率在20~20000之间（2）次声波：频率低于20的声波超声波：频率高于20000的声波（3）能把回声与原声区别

5、开来的最小时间间隔是0.1s10.波的图象和振动图象的比较振动图象波动图象研究对象一个振动质点沿波传播方向所有质点研究内容一质点位移随时间变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图象物理意义一个质点在各时刻的位移某时刻各质点的位移图象变化随时间推移，图象延续，但已有形态不变各个质点，图象沿传播方向平移一完整曲线占横坐标的距离表示一个周期表示一个波长【典型例题分析】[例1]关于振动和波的关系，下列说法正确的是（）A.有机械波必有振动B.有机械振动必有波C.介质中各质点都在各自的平衡位置附近振动D.离波源远的质点振动得慢分析与解答：关于振动和波的关系需要明确的是：振动是形成波的必要条件，没有振动就

6、没有波；但有振动而没有介质也不会形成波。所以，选项A正确而选项B错误。同时要注意：当波形成以后，其中的各质点只是在各自的平衡位置附近振动而不发生迁移。所以，选项C正确。离波源远的质点在一波源开始振动的时候还没有振动，经过一段时间，波传播到了该质点所在位置时，质点才开始振动；一旦质点开始了振动，则每个质点的振动快慢（周期）就是相同的了。所以，选项D错误。故本题答案为：A、C[例2]波在传播过程中，正确的说法是（）A.介质中的质点随波的传播而迁移B.波源的振动能量随波传递C.振动质点的频率随着波的传播而减小D.波源的能量靠振动质点的迁移来传播分析与解答：如前所述：在波的传播过程中，质点是不会发

7、生迁移的；波源的振动能量通过对相邻质点做功而由近及远地传播（不是靠质点的迁移）；至于质点的频率只与波源有关（振动质点实际上是在做受迫振动）。故本题答案为B[例3]一列简谐横波向右传播，波速为，沿波传播方向上有相距为L的P、Q两质点，某时刻P、Q两质点处于平衡位置，且P、Q间仅有一个波峰，经时间、Q质点第一次运动到波谷，则的可能值有（）A.1个B.2个C.3个D.4个分析与解答：由题中条件，P、Q间的波形应有如下四种（1）