機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波學(xué)案.doc

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1、機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波第一部分機(jī)械振動(dòng)1機(jī)械振動(dòng)定義物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總指向平衡位置的回復(fù)力的作用下的振動(dòng)，叫簡諧運(yùn)動(dòng)。表達(dá)式為：，是判斷一個(gè)振動(dòng)是不是簡諧運(yùn)動(dòng)的充分必要條件。注（1）簡諧運(yùn)動(dòng)的位移必須是指偏離（4）做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體在某一時(shí)刻（或某一位置）的位移x、回復(fù)力F、加速度a、速度v這四個(gè)矢量的相互關(guān)系。（1）Fx，方向與位移方向相（）。（2）aF，方向與F方向相（）。的位移。也就是說，在研究簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)所說的位移的起點(diǎn)都必須在平衡位置處。（2）回復(fù)力是一種效果力，是振動(dòng)物體在沿振動(dòng)方向上所受的合

2、力（3）“平衡位置”不等于“平衡狀態(tài)”。平衡位置是指回復(fù)力為的位置，物體在該位置所受的不一定為零。（如單擺擺到最低點(diǎn)時(shí)，沿振動(dòng)方向的合力為零，但在指向懸點(diǎn)方向上的合力卻不等于零，所以并不處于平衡狀態(tài)。）（3）ax，方向與位移方向相（）。（4）：當(dāng)v、a同向時(shí)v一定（）；當(dāng)v、a反向時(shí)，v一定（）。2．表達(dá)式，其中A是振幅，是t=0時(shí)的相位，即初相位或初相。3．簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象表示振動(dòng)物體的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律。（1）從平衡位置開始計(jì)時(shí)，函數(shù)表達(dá)式為，圖象如圖1。（2）從最大位移處開始計(jì)時(shí)，函數(shù)表達(dá)式，圖象如圖2。簡諧運(yùn)動(dòng)的

3、過程特點(diǎn)1．變化特點(diǎn)：抓住兩條線第一，從中間到兩邊（平衡位置到最大位移）：，，，動(dòng)能，勢能，機(jī)械能E不變。第二，從兩邊到中間（最大位移到平衡位置）：，動(dòng)能，勢能，機(jī)械能E不變。．從圖象中可以知道（1）任一個(gè)時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移（2）振幅A（3）周期T（4）速度方向（5）加速度注：（1）簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象不是振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的軌跡。（2）簡諧運(yùn)動(dòng)的周期性體現(xiàn)在振動(dòng)圖象上是曲線的重復(fù)性。簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象任一時(shí)刻圖線上過該點(diǎn)切線的斜率數(shù)值代表該時(shí)刻振子的速度的（），正負(fù)表示速度的（），斜率為正時(shí)表示速度沿x軸（），斜率為負(fù)時(shí)表示速度沿x軸（）。4

4、.單擺單擺的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向并且指向平衡位置的分力，偏角越大回復(fù)力越大，加速度()越大，由于擺球的軌跡是圓弧，所以除最高點(diǎn)外，擺球的回復(fù)力并不等于合外力。（2）單擺的周期：（）。在小振幅擺動(dòng)時(shí)，單擺的振動(dòng)周期跟振幅和振子的質(zhì)量都沒有關(guān)系。簡諧運(yùn)動(dòng)的過程特點(diǎn)第二部分機(jī)械波1．波的形成機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波。條件：①（）；②（）。2．機(jī)械波的分類按質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向是垂直還是平行分為（）和（）。3．描述波動(dòng)的物理量名稱符號(hào)單位意義備注波長m沿著波的傳播方向，兩個(gè)相鄰的振動(dòng)情況完全相同的質(zhì)點(diǎn)的距離

5、在一個(gè)周期內(nèi)，波傳播的距離等于一個(gè)波長波速vm/s振動(dòng)傳播的速度波速大小由介質(zhì)決定振幅Am質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移的最大值數(shù)值大小由波源決定周期Ts質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng)的時(shí)間頻率fHz1s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)完成全振動(dòng)的次數(shù)特別提醒：（1）機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，（）不變，但波速、波長（）。（2）機(jī)械波波速僅由介質(zhì)來決定，固體、液體中波速比空氣中大。4.從圖象可獲取的信息有：①該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移；②振幅A和波長；③若已知波的傳播方向，由圖象可知各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向；若已知某質(zhì)點(diǎn)此時(shí)刻的振動(dòng)方向，由圖象可知波的傳播方向。4．質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖像與波

6、速的區(qū)別振動(dòng)圖像是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)隨時(shí)間的運(yùn)動(dòng)，波動(dòng)圖像是一群質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的振動(dòng)情況（集體照）　振動(dòng)圖象波形圖象研究對象一振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沿傳播方向所有介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)研究內(nèi)容一質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律圖線物體意義一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移圖線變化已有圖形不變圖象隨時(shí)間沿傳播方向平移質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的確定方法下一時(shí)刻的振動(dòng)重復(fù)前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)一個(gè)完整曲線占橫坐標(biāo)的距離表示一個(gè)周期表示一個(gè)波長5、簡諧波常見問題分類（1）若已知波的傳播方向和波速的大小，可畫出前后某一時(shí)刻的波形圖畫出再經(jīng)時(shí)間波形圖的方法：①平移

7、法。先確定，算出時(shí)間內(nèi)波傳播的距離，再把整個(gè)波形沿波的傳播方向平移。②特殊點(diǎn)法。找兩點(diǎn)(原點(diǎn)和的點(diǎn))并確定其運(yùn)動(dòng)方向，確定經(jīng)時(shí)間這兩點(diǎn)所到達(dá)的位置，按正弦規(guī)律畫出新的波形。（2）波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的判斷方法已知波的傳播方向，由圖象可知各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向；若已知某質(zhì)點(diǎn)此時(shí)刻的振動(dòng)方向，由圖象可知波的傳播方向。常用方法有：①上下坡法。沿波的傳播方向看，“上坡”的質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)；“下坡”的質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)，簡稱“上坡下，下坡上”（如圖甲所示）。②同側(cè)法。在波的圖象上某一點(diǎn)，沿縱軸方向畫出一個(gè)箭頭表示質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，并設(shè)想在同一

8、點(diǎn)沿水平方向畫個(gè)箭頭表示波的傳播方向，那么這兩個(gè)箭頭總是在曲線的同側(cè)（如圖乙所示）。（3）在解決圖象問題時(shí)，要注意波的空間周期性、時(shí)間周期性、雙向性、對稱性和多解性。①波的空間周期性在同一波線上相距為波長整數(shù)倍的多個(gè)不同質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況完全相同。②波的時(shí)間周期性波在傳播過程中，經(jīng)過整數(shù)倍周期時(shí)，其波形圖線相同，這就是機(jī)械