第六章机械振动与机械波

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1、机械振动与机械波内容基本要求略高要求较高要求简谐运动认识简谐运动掌握简谐运动的公式及图象单摆、周期公式掌握单摆模型的特点运用单摆模型，运用其周期公式受迫振动和共振了解受迫振动和共振机械波认识机械波，了解横波和纵波横波的图象了解横波的图象理解横波的图象特征会解决横波图彖与简谐运动图象的综合问题波速、波长和频率(周期)的关系学握波速、波长和频率(周期)的关系运用该关系进行计算波的现象认识波的干涉和衍射现象、多普勒效应目1血知识点1机械振动1.机械振动：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，

2、叫机械振动.(1)回复力：使偏离平衡位置的振动物体回到平衡位置的力.回复力是按力的效果命名的，它可以是物体所受力的合力，也可以是物体所受的某一个力或某个力的分力.(2)平衡位置：回复力为零的位置，平衡位置与平衡状态不同，在平衡位置所受的合外力不一定为零(如单摆的最低点是平衡位置，但此时不处于平衡状态).2.简谐运动(1)质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即振动图象(兀-/图象)是一条正弦曲线，这种振动叫简谐运动.(2)相关物理量①振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离.②周期T:做简谐运动的物体

3、完成一次全振动所需要的时间.③频率/：单位时间内完成全振动的次数.④相位：描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态.(3)受力特征①做简谐运动的质点受到的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，通常将这种力称为回复力.②回复力：F=-kx.③若质点受到的回复力为F=-kx.则质点的运动为简谐运动.(1)运动特征①加速度a二，方向与位移方向相反，总指向平衡位置.简谐运动是一种变加速运动.m②在平衡位置时，速度最大，加速度为零；在最大位移处，速度为零，加速度最大.(1)振动能量简谐运动过程中

4、动能和勞能相互转化，机械能守恒.振动能量与振幅有关，振幅越大，能量越大.(2)周期性物体做简谐运动时，其位移、回复力、加速度、速度等矢量都随时间做周期性变化，它们的变化周期就是简谐运动的周期.1.单摆(1)如果悬挂小球的细线质量与小球相比可以忽略，球的直径与线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫做单摆.(2)在摆角很小的情况下，摆球所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成正比，方向总是指向平衡位置，可将单摆的运动视为简谐运动.(3)周期公式①T=2托£,其中摆长/指悬点到小球重心的距离，重力加速度为单摆所在

5、处的测量值.②单摆的等时性：在振幅很小的条件下，单摆的振动周期跟振幅和小球的质量无关.③周期公式中，g与单摆所处的物理环境有关：不同星球表面，g.R2单摆处于超重或失重状态时，g为等效重力加速度g=，例如：轨道上运行的卫星中，单摆处于完全失重状态，a=go，此时，单摆不摆动.(4)摆钟快慢问题的分析方法摆钟快慢不同是由摆钟的周期变化引起的，若摆钟周期T大于标准钟的周期7；,则为慢钟，若摆钟周期T小于标准钟的周期7；,则为快钟，分析时注意：①由摆钟的机械构造所决定，无论准确与否，钟摆每完成一次全振动，摆钟

6、所显示的时间为一个定值T.②因钟面显示的时间总等于摆动次数乘以摆钟的周期7即心所以在同一时间r内，钟面指示的时间之比等于摆动次数之比.2.简谐运动的位移-时间图象(1)简谐运动的图象反映了振子的位移随时间变化的规律，是一条正弦或余弦曲线.要注意简谐运动的图象不是质点的运动轨迹.(2)读图①可读岀振幅、周期；②确定任一时刻物体的位移，或由位移确定对应的时刻：③可以判断任一时刻物体加速度的方向(总指向平衡位置)和速度方向；④可以判断一段时间内物体运动的位移、回复力、速度、加速度、动能和势能的变化情况；⑤可

7、以看出，简谐运动具有对称性，同一段路程的往返时间相等，相邻两次经过同一位置时的速度等大反向.3.受迫振动和共振(1)受迫振动①物体在周期性外力(驱动力)作用下的振动叫做受迫振动.②做受迫振动的物体，它的周期或频率等于驱动力的周期或频率，与物体的固有周期或频率无关.(2)共振①受迫振动时，驱动力频率/等于系统固有频率/0时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫共振.②做受迫振动的物体，若驱动力的频率与系统固有频率越接近，则其振幅越大.基础题【例1】卡车在水平路面上行驶，货物随车厢底板上下振动而不脱离底板，设货物

8、做简谐运动，货物对底板的压力最大的时刻是（）A.货物通过平衡位置向上时B.货物通过平衡位置向下时C.货物向上达到最大位移时D.货物向下达到最大位移时【例2】某质点做简谐运动，从质点经过某一位置时开始计时，则（）A.当质点再次经过此位置时，所经历的时间是一个周期B.当质点的速度再次与零时刻的速度相同时，所经历的时间为一个周期?72ZZ佥C.当质点的加速度与冬时刻的加速度再次相同吋，所经历的吋间是一个周期D.以上三种说法都不正确【例3】如图所示