机械振动和机械波学案.doc

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1、机械振动和机械波第一部分机械振动1机械振动定义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的作用下的振动，叫简谐运动。表达式为：，是判断一个振动是不是简谐运动的充分必要条件。注（1）简谐运动的位移必须是指偏离（4）做简谐运动的物体在某一时刻（或某一位置）的位移x、回复力F、加速度a、速度v这四个矢量的相互关系。（1）Fx，方向与位移方向相（）。（2）aF，方向与F方向相（）。的位移。也就是说，在研究简谐运动时所说的位移的起点都必须在平衡位置处。（2）回复力是一种效果力，是振动物体在沿振动方向上所受的合

2、力（3）“平衡位置”不等于“平衡状态”。平衡位置是指回复力为的位置，物体在该位置所受的不一定为零。（如单摆摆到最低点时，沿振动方向的合力为零，但在指向悬点方向上的合力却不等于零，所以并不处于平衡状态。）（3）ax，方向与位移方向相（）。（4）：当v、a同向时v一定（）；当v、a反向时，v一定（）。2．表达式，其中A是振幅，是t=0时的相位，即初相位或初相。3．简谐运动的图象表示振动物体的位移随时间变化的规律。（1）从平衡位置开始计时，函数表达式为，图象如图1。（2）从最大位移处开始计时，函数表达式，图象如图2。简谐运动的

3、过程特点1．变化特点：抓住两条线第一，从中间到两边（平衡位置到最大位移）：，，，动能，势能，机械能E不变。第二，从两边到中间（最大位移到平衡位置）：，动能，势能，机械能E不变。．从图象中可以知道（1）任一个时刻质点的位移（2）振幅A（3）周期T（4）速度方向（5）加速度注：（1）简谐运动的图象不是振动质点的轨迹。（2）简谐运动的周期性体现在振动图象上是曲线的重复性。简谐运动的图象任一时刻图线上过该点切线的斜率数值代表该时刻振子的速度的（），正负表示速度的（），斜率为正时表示速度沿x轴（），斜率为负时表示速度沿x轴（）。4

4、.单摆单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向并且指向平衡位置的分力，偏角越大回复力越大，加速度()越大，由于摆球的轨迹是圆弧，所以除最高点外，摆球的回复力并不等于合外力。（2）单摆的周期：（）。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有关系。简谐运动的过程特点第二部分机械波1．波的形成机械振动在介质中的传播形成机械波。条件：①（）；②（）。2．机械波的分类按质点的振动方向与波的传播方向是垂直还是平行分为（）和（）。3．描述波动的物理量名称符号单位意义备注波长m沿着波的传播方向，两个相邻的振动情况完全相同的质点的距离

5、在一个周期内，波传播的距离等于一个波长波速vm/s振动传播的速度波速大小由介质决定振幅Am质点振动的位移的最大值数值大小由波源决定周期Ts质点完成一次全振动的时间频率fHz1s内质点完成全振动的次数特别提醒：（1）机械波从一种介质进入另一种介质，（）不变，但波速、波长（）。（2）机械波波速仅由介质来决定，固体、液体中波速比空气中大。4.从图象可获取的信息有：①该时刻各质点的振动位移；②振幅A和波长；③若已知波的传播方向，由图象可知各质点的振动方向；若已知某质点此时刻的振动方向，由图象可知波的传播方向。4．质点振动图像与波

6、速的区别振动图像是单个质点随时间的运动，波动图像是一群质点在某一时刻的振动情况（集体照）　振动图象波形图象研究对象一振动质点沿传播方向所有介质质点研究内容一质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图线物体意义一质点在各时刻的位移某时刻各质点的位移图线变化已有图形不变图象随时间沿传播方向平移质点振动方向的确定方法下一时刻的振动重复前一质点的振动一个完整曲线占横坐标的距离表示一个周期表示一个波长5、简谐波常见问题分类（1）若已知波的传播方向和波速的大小，可画出前后某一时刻的波形图画出再经时间波形图的方法：①平移

7、法。先确定，算出时间内波传播的距离，再把整个波形沿波的传播方向平移。②特殊点法。找两点(原点和的点)并确定其运动方向，确定经时间这两点所到达的位置，按正弦规律画出新的波形。（2）波的传播方向与质点振动方向的判断方法已知波的传播方向，由图象可知各质点的振动方向；若已知某质点此时刻的振动方向，由图象可知波的传播方向。常用方法有：①上下坡法。沿波的传播方向看，“上坡”的质点向下振动；“下坡”的质点向上振动，简称“上坡下，下坡上”（如图甲所示）。②同侧法。在波的图象上某一点，沿纵轴方向画出一个箭头表示质点的振动方向，并设想在同一

8、点沿水平方向画个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧（如图乙所示）。（3）在解决图象问题时，要注意波的空间周期性、时间周期性、双向性、对称性和多解性。①波的空间周期性在同一波线上相距为波长整数倍的多个不同质点振动情况完全相同。②波的时间周期性波在传播过程中，经过整数倍周期时，其波形图线相同，这就是机械