机械振动和机械波知识点例题分析

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1、机械振动和机械波•、知识结构二、重点知识凹顾1机械振动（一）机械振动物体（质点）在某一屮心位置两侧所做的往复运动就叫做机械振动，物体能够围绕着平衡位遗做往复运动，必然受到使它能够回到平衡位置的力即回复力。回复力是以效果命名的力，它可以是一个力或一个力的分力，也可以是几个力的合力。产生振动的必要条件是：0、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。方、阻力足够小。（二）简谐振动1.定义：物休在跟位移成正比，并且总是指向平衡位置的回复力作川卜•的振动叫简谐振动。简谐振动是最简单，最基本的振动。研究简谐振动物体的位置，常常建立以中心位置（平衡位置）为原点的他标系，把物体

2、的位移定义为物体偏离开处标原点的位移。因此简谐振动也可说是物体在跟位移大小成正比，方向跟位移相反的回复力作用下的振动，即F=—kx,其中“一”号表示力方向跟位移方向相反。2.简谐振动的条件：物体必须受到大小跟离开平衡位置的位移成止比，方向跟位移方向相反的回复力作用。3.简谐振动是一种机械运动，有关机械运动的概念和规律都适用，简谐振动的特点在于它是一种周期性运动，它的位移、回复力、速度、加速度以及动能和势能（重力势能和弹性势能）都随时间做周期性变化。（三）描述振动的物理虽，简谐振动是一种周期性运动，描述系统的整体的振动情况常引入卞血儿个物理量。1.振幅：振幅是

3、振动物体离开平衡位置的最大距离，常用字母“A”表示，它是标量，为正值，振幅是表示振动强弱的物理量，振幅的人小农示了振动系统总机械能的大小，简谐振动在振动过程中，动能和势能相互转化而总机械能守恒。2.周期和频率，周期是振子完成一次全振动的时间，频率是一•秒钟内振子完成全振动的次数。振动的周期T跟频率广2间是倒数关系，即T=l//；振动的周期和频率都是描述振动快慢的物理量，简谐振动的周期和频率是由振动物体本身性质决定的，与振幅无关，所以乂叫固有周期和固有频率。（四）单摆：摆角小于5。的单摆是典型的简谐振动。细线的一端固定在悬点，另一端拴一个小球，忽略线的伸缩和质

4、量，球的直径远小于悬线长度的装置叫单摆。单摆做简谐振动的条件是：最人摆也小于5°,单摆的冋复力F是重力在圆弧切线方向的分力。单摆的周期公式是页。由公式可知单摆做简谐振动的固有周期与振幅，摆球质量无关，只与厶和g冇关，其中L是摆长，是悬点到摆球球心的距离。g是单摆所在处的重力加速度，在有加速度的系统屮（如悬挂在升降机中的单摆）其g应为等效加速度。（五）振动图象。简谐振动的图彖是振子振动的位移随吋间变化的函数图象。所建处标系屮横轴表示吋间，纵轴表示位移。图象是正弦或余弦函数图象，它肓观地反映出简谐振动的位移随时间作周期性变化的规律。要把质点的振动过程和振动图象联

5、系起來，从图象可以得到振子在不同时刻或不同位置时位移、速度、加速度，1叫复力等的变化情况。（六）机械振动的应用——受迫振动和共振现象的分析（1）物体在周期性的外力（策动力）作用下的振动叫做受迫振动，受迫振动的频率在振动稳定后总是等于外界策动力的频率，与物体的固有频率无关。（2）在受迫振动屮，策动力的频率与物体的固有频率相等时，振幅最人，这种现象叫共振，声音的共振现象叫做共鸣。2机械波屮的应用问题1•理解机械波的形成及其概念。（1）机械波产牛的必要条件是：vl＞有振动的波源；＜2＞有传播振动的媒质。（2）机械波的特点：后一质点重复前--质点的运动，各质点的周期

6、、频率及起振方向都与波源相同。（3）机械波运动的特点：机械波是一种运动形式的传播，振动的能最被传递，但参与振动的质点仍在原平衡位置附近振动并没有随波迁移。（4）描述机械波的物理量关系：注：各质点的振动与波源相同，波的频率和周期就是振源的频率和周期，与传播波的介质无关，波速取决于质点被带动的“难易”，由媒质的性质决定。2.会用图像法分析机械振动和机械波。横朋标表示质点的振动吋间横朋标表示介质中各质点的平衡位置振动图像与波的图像的区别表征单个质点振动的位移随时间变表征大量质点在同一时刻相対于平衡位化的规律置的位移相邻的两个振动状态始终相同的质相邻的两个振动始终同

7、向的质点间的距点间的距离表示振动质点的振动周离表示波长。例：期。例：质点振动方向与波传播方向的判定方法1方法2平移波形法：如图所示，一列横波向右传播，判断M点的振动方向。设想在极短吋间内波向右平移，则下一刻波形如虚线上M正下方向的M，点，由此知M点应向下振动。反之，已知M向下振动，波形应该右移，故波是向右传播的。质点振动比较法：波向右传播，右边M点的振动落后于左边的P点，故M点重复P点的振动，P点在M点的下方，应“追随”P点的运动，故M点向下振动，即“波向右传，M点向下运动''波向左传，M点向上运动”。10振动图像随时间而延伸，而以前的波动图像一般随时间的延

8、续而改变三、【典型例题分析】【例1】单摆的运动规律为