2018高考物理第一轮复习 专题 机械振动、机械波学案 鲁科版

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1、机械振动、机械波【本讲教育信息】一.教学内容：机械振动、机械波本章的知识点：（一）机械振动1、简谐运动（1）机械振动和回复力回复力f：使振动物体返回平衡位置的力叫做回复力。它时刻指向平衡位置。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，也可能是某一个力的分力。并不一定是物体受的合外力。（2）弹簧振子的振动①弹簧振子：一个物体和一根弹簧构成弹簧振子。需要条件：物体可视为质点，弹簧为轻质弹簧，忽略一切阻力和摩擦。②简谐振动：物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的力作用下的振动。受力特征：f=－kx。可以由回复力f=－kx证明一种运动为简谐运动。2

2、、振动的描述①简谐运动的振幅、周期和频率：振幅A：物体偏离平衡位置的最大距离。标量，反映振动的强弱和振动的空间范围。周期T和频率f：描述振动快慢的物理量。其大小由振动系统本身的性质决定，所以也叫固有周期和固有频率。②简谐运动的振动图像：物理意义：表示振动物体的位移随时间变化的规律。横轴表示时间，纵轴表示质点在不同时刻偏离平衡位置的位移。需要注意的是振动图像不是质点的运动轨迹。简谐运动的振动图像为正（余）弦函数曲线。振动图像的应用：①可读取A、T及各时刻的位移；②判断v、x、f、a、的方向及变化情况和Ek、Ep的变化情况。③简谐运动的公式表达；3、单摆①单摆，在小振幅条件下单摆作简谐振

3、动在一条不可伸长的轻质细线下端拴一质点，上端固定，这样的装置就叫单摆。单摆振动在偏角q很小（θ＜5°）的情况下，才可以看成是简谐运动。单摆做简谐运动的回复力为重力在垂直于摆线方向上的分力。等效摆长：单摆的摆长是悬点到球心的距离。图1单摆模型中的摆长为圆的半径减去球的半径，图2中的摆长不断的在变化，它先以摆长l1摆动半个周期，再以摆长l2摆动半个周期。等效重力加速度：等效重力加速度的取值等于单摆不振动时，摆线的拉力与摆球质量的比值g′=F/m。在单摆处于超重状态时，等效重力加速度g′=g+a，反之，在单摆处于失重状态时，等效重力加速度g′=g－a。②周期公式T=2π，式中l为单摆的摆长

4、，等于悬点到球心的距离，g为当地的重力加速度。由此可知，在小振幅摆动时，单摆的振动周期跟振幅和振子的质量无关，这叫做单摆的等时性。③用单摆测定重力加速度a.实验原理：单摆的偏角（θ＜5°）很小时，其摆动可认为是简谐运动，其固有周期为T=2π。由此解得g=。所以，只要测出摆长l和周期T，就可算出重力加速度。秒表有两根指针，长针是秒针，每转一周是30s，最小分度值为0.1s，短针是分针，最小分度值为0.5min，如图所示。秒表的读数，先读小表盘上的分针，再读大表盘上的秒针，实际读数为两针读数之和。注意：秒针的移动是一下一下的，在中间没有停顿行为，所以秒表不需要估读。特别提示：秒表属于实验

5、说明1要求会正确使用的仪器。b.实验数据的处理实验得到的实验数据是两个物理量，一是摆长l，一是周期T，周期是两个物理量求出的，即n次振动的总时间t，有T=t/n。实验数据有两种处理办法，一是计算法：每一个摆长和所对应的周期可以计算出一个重力加速度g，多次测量取g的平均值，不能对摆长和周期取平均值后再求重力加速度。二是作图法：即以l为横轴，T2为纵轴，作出T2－l图线，求图线的斜率k，则g=4π2/k。【例题】某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中，测量5种不同摆长情况下单摆的振动周期，记录表格如下：L/m0.50.80.91.01.2T/s1.421.791.902.002.20T

6、2/s22.023.203.614.004.84以L为横坐标，T2为纵坐标，作出T2-L图线：并利用此图线求重力加速度。解析：由单摆周期公式可得，所以T2-L图线是过坐标原点的一条直线，直线斜率是。因此，g=，作出图象如图所示，求得直线斜率为k=4.00，即g===9.86(m／s2)c.注意事项：①摆线不能过长或过短，摆长为悬点到球心的距离；②累计法测周期时，应从最低点开始计时，且每两次经过最低点才是一个全振动③摆球摆动时，要在一个竖直平面内，不要形成圆锥摆，摆幅尽量小。4、生活中的振动a.自由振动和受迫振动简谐运动就是自由振动，在振动过程中，振幅不变。振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼

7、振动。物体在周期性变化的外力（驱动力）作用下的振动，叫做受迫振动。b.受迫振动的振动频率：物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关。c.共振及其常见的应用当驱动力的频率跟物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大，这种现象就叫共振。受迫振动的振幅跟驱动力的频率的关系如图所示。（二）机械波1、波的形成和描述a、振动在介质中的传播——波机械振动在介质中的传播过程叫机械波。机械波的产生有两个条件：波源和介质。简谐波的产生过程是前面的