高中物理选修3-4内容

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1、振动与波动第一讲　机械振动几个概念一、简谐运动的概念１、机械振动物体在平衡位置附近所做的往复运动叫机械振动。机械振动的条件是：（１）物体受到回复力的作用；（２）阻力足够小。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。回复力是以效果命名的力，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，也可能是某个力或某个力的分力，可能是重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力等。３、简谐运动物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力作用下的振动，叫简谐运动。表达式为：Ｆ＝－ｋｘ。４、描述简谐运动的物理量（１）位移ｘ：由平衡位置

2、指向振子所在处的有向线段，最大值等于振幅；（２）振幅Ａ：是描述振动强弱的物理量。（一定要将振幅跟位移相区别，在简谐运动的振动过程中，振幅是不变的，而位移是时刻在改变的）（３）周期Ｔ：是描述振动快慢的物理量。频率ｆ＝。二、两种简谐运动模型１、弹簧振子弹簧一端固定，另一端固定一个质点则构成一个弹簧振子，其振动周期Ｔ＝，与振幅无关，只由振子质量和弹簧的劲度系数决定。２、单摆细线一端拴上一个小球，另一端固定在悬点上，如果悬挂小球的细线的伸缩和质量可以忽略，线长又比球的直径大得多，忽略小球在运动过程中所受的空气阻力，这们的装置叫单摆。最大摆角小于５０单摆的振动可以看作是

3、简谐振动。（１）单摆振动的周期：。　（２）秒摆：周期Ｔ＝２ｓ的单摆称秒摆。一、平衡位置的理解平衡位置是做机械振动物体最终停止振动后振子所在的位置，也是振动过程中回复力为零的位置。（１）平衡位置是回复力为零的位置；（２）平衡位置不一定是合力为零的位置；（３）不同振动系统平衡位置不同：竖直方向的弹簧振子，平衡位置是其弹力等于重力的位置；水平匀强电场和重力场共同作用的单摆，平衡位置在电场力与重力的合力方向上。二、回复力的理解１、回复力是指振动物体所受的总是指向平衡位置的合外力，但不一定是物体受到的合外力。２、性质上，回复力可以是重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力等。

4、３、回复力的方向总是“指向平衡位置”。４、回复力的作用是使振动物体回到平衡位置。三、简谐运动1、简谐运动的判定8在简谐运动中，回复力的特点是大小和位移成正比，方向与位移的方向相反，即满足公式　F＝－ｋｘ。所示对简谐运动的判定，首先要正确分析出回复力的来源，再根据简谐运动中回复力的特点进行判定。２、简谐运动的特点（１）周期性：简谐运动的物体经过一个周期或ｎ个周期后，能回复到原来的运动状态，因此处理实际问题时，要注意多解的可能性或需定出结果的通式。千万不要用特解代替通解。四、单摆周期公式１、周期公式中摆长Ｌ：周期公式中Ｌ为单摆的摆长，摆长Ｌ是指摆动圆弧的圆心到摆球

5、重心的距离，而不一定为摆线的长。２、单摆周期公式中的ｇ：只受重力的和绳拉力的单摆：单摆在角小于１０Ｏ时可以看为简谐运动，其回复力由重力沿切线的分力提供，ｇ为当地重力加速度，在地球不同位置ｇ的取值是不同的，不同星球ｇ值也不相同。第二讲　　机械振动的图象一、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（余弦）曲线。二、简谐运动的能量１、振动过程是一个动能和势能不断转化的过程，任意时刻动能和势能之和等于振动物体总的机械能。总的机械能与振幅有关，振幅越大则机械能越大。２、阻尼振动的振幅不断减

6、小，因此阻尼振动的机械能不守恒。三、受迫振动、共振：１、受迫振动：物体在周期性驱动力作用下的振动，受迫振动的频率等于驱动的频率，与固有频率无关。２、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，受迫振动的振幅度最大，这种现象叫共振。一、简谐振动图象简谐运动图象的应用：简谐运动的图象表示振动质点位移随时间的变化规律，从图象上可获取以下信息：１、图象描述了做简谐运动的质点的位移随时间变化的规律，即是位移——时间函数图象。切不可将振动图象误解为物体的运动轨迹。２、从振动图象可以知道质点在任一时刻相对平衡位置的位移；３、从振动图象可以知道振幅；

7、４、从振动图象可以知道周期（两个相邻正向最大值之间的时间间隔或两个相邻负向最大值之间的时间间隔）；１、从振动图象可以知道开始计时时（ｔ＝０）振动物体的位置；２、从振动图象可以知道质点在任一时刻的回复力和加速度的方向（指向平衡位置）；３、振动图象可以知道质点在任一时刻的速度方向。斜率为正值时速度为正，斜率为负值时速度为负。４、利用简谐运动图象可判断某段时间内振动物体的速度、加速度、回复力大小变化及动能、势能的变化情况。若某段时间内质点的振动速度指向平衡位置（可为正也可为负），则质点的速度、动能均变大，回复力、加速度、势能均变小，反之则相反。凡图象上与ｔ轴距离相同

8、的点，振动物体具有相同的振动动能和势能