高中物理机械振动和机械波知识点
高中物理机械振动和机械波知识点
高中物理机械振动和机械波知识点
1.简谐运动
(1)定义:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比,并且总是指向平衡位置的回复力
的作用下的振动,叫做简谐运动.
(2)简谐运动的特征:答复力f=-kx,加速度a=-kx/m,方向与加速度方向恰好相反,
总指向平衡位置.
简谐运动是一种变加速运动,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.
(3)叙述简谐运动的物理量
①位移x:由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段,是矢量,其最大值等于振幅.
②振幅a:振动物体返回平衡位置的最小距离,就是标量,则表示振动的高低.
③周期t和频率f:表示振动快慢的物理量,二者互为倒数关系,即t=1/f.
(4)简谐运动的图像
①意义:表示振动物体位移随时间变化的规律,注意振动图像不是质点的运动轨迹.
②特点:简谐运动的图像就是正弦(或余弦)曲线.
③应用:可直观地读取振幅a、周期t以及各时刻的位移x,判定回复力、加速度方向,判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况.
2.弹簧振子:周期和频率只依赖于弹簧的劲度系数和振子的质量,与其置放的环境和
置放的方式并无任何关系.例如某一弹簧振子搞简谐运动时的周期为t,不管把它放到地球上、月球上还是卫星中;就是水平置放、弯曲置放还是直角置放;振幅就是小还是大,它的
周期就都就是t.
3.单摆:摆线的质量不计且不可伸长,摆球的直径比摆线的长度小得多,摆球可视为
质点.单摆是一种理想化模型.
(1)单摆的振动可以看做简谐运动的条件就是:最小挂角α<5°.
(2)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.
高中物理知识点分类归纳-机械振动和机械波
机械振动和机械波
1.简谐运动
(1)定义:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比,并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动,叫做简谐运动.
(2)简谐运动的特征:回复力F=-kx,加速度a=-kx/m,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,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.
(3)描述简谐运动的物理量
①位移x:由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段,是矢量,其最大值等于振幅.
②振幅A:振动物体离开平衡位置的最大距离,是标量,表示振动的强弱.
③周期T和频率f:表示振动快慢的物理量,二者互为倒数关系,即T=1/f.
(4)简谐运动的图像
①意义:表示振动物体位移随时间变化的规律,注意振动图像不是质点的运动轨迹.
②特点:简谐运动的图像是正弦(或余弦)曲线.
③应用:可直观地读取振幅A、周期T以及各时刻的位移x,判定回复力、加速度方向,判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况.
2.弹簧振子:周期和频率只取决于弹簧的劲度系数和振子的质量,与其放置的环境和放置的方式无任何关系.如某一弹簧振子做简谐运动时的周期为T,不管把它放在地球上、月球上还是卫星中;是水平放置、倾斜放置还是竖直放置;振幅是大还是小,它的周期就都是T.
3.单摆:摆线的质量不计且不可伸长,摆球的直径比摆线的长度小得多,摆球可视为质点.单摆是一种理想化模型. (1)单摆的振动可看作简谐运动的条件是:最大摆角α<5°.
(2)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.
高考物理第六章机械振动和机械波知识点
高考物理第六章机械振动和机械波知识点
高考物理第六章机械振动和机械波知识点
机械振动和机械波部分是高中物理的一大重要版块,学好这一部分对整个高中阶段物理的学习至关重要。下面是店铺为大家精心推荐的机械振动和机械波知识点总结,希望能够对您有所帮助。
机械振动和机械波必背知识点
一、机械振动:物体在平衡位置附近所做的往复运动,叫机械振动。
1、平衡位置:机械振动的中心位置;
2、机械振动的位移:以平衡位置为起点振动物体所在位置为终点的有向线段;
3、回复力:使振动物体回到平衡位置的力;
(1)回复力的方向始终指向平衡位置;
(2)回复力不是一重特殊性质的力,而是物体所受外力的合力;
4、机械振动的特点:
(1)往复性; (2)周期性;
二、简谐运动:物体所受回复力的大小与位移成正比,且方向始终指向平衡位置的运动;
(1)回复力的大小与位移成正比;
(2)回复力的方向与位移的方向相反;
(3)计算公式:F=-Kx;
如:音叉、摆钟、单摆、弹簧振子;
三、全振动:振动物体如:从0出发,经A,再到O,再到A/,最后又回到0的周期性的过程叫全振动。
例1:从A至o,从o至A/,是一次全振动吗?
例2:振动物体从A/,出发,试说出它的一次全振动过程;
四、振幅:振动物体离开平衡位置的最大距离。
1、振幅用A表示;
2、最大回复力F大=KA;
3、物体完成一次全振动的路程为4A;
4、振幅是表示物体振动强弱的物理量;振幅越大,振动越强,能量越大;
五、周期:振动物体完成一次全振动所用的时间;
1、T=t/n (t表示所用的总时间,n表示完成全振动的次数)
高二物理机械波知识点总结
高二物理机械波知识点总结
导读:我根据大家的需要整理了一份关于《高二物理机械波知识点总结》的内容,具体内容:高二物理"机械振动和机械波"这一章是高中物理教学中的难点章,下面是我给大家带来的,希望对你有帮助。高二物理机械波知识点1、产生机械波的条件:...
高二物理"机械振动和机械波"这一章是高中物理教学中的难点章,下面是我给大家带来的,希望对你有帮助。
高二物理机械波知识点
1、产生机械波的条件:
(1)有波源; (2)有介质;
2、机械波的实质:机械波只是机械振动这种运动形式的传播,介质本身不会沿播的传播方向移动;
3、波在传播时,各质点所作的运动形式:在波的传播过程中,各质点只在平衡位置两侧作往复运动,并不随波的前进而前移。
4、波的作用:
(1)传播能量; (2)传播信息;
5、机械波的种类:
(1)横波:质点的振动方向和播的传播方向垂直,这样的波叫横波。如:水波、绳波、人浪等等;
(A)波峰:凸起的最高点叫波峰;
(B)波谷:凹下的最低点叫波谷;
(2)纵波:质点的振动方向和波的传播方向平行的波叫纵波;
(A)疏部:质点分布最稀疏的部分叫疏部;
(B)密部:质点分布最密集的部分叫密部;
(C)声波是纵波;
6、机械波的图像:建立一直角坐标系,横轴表示各质点的位置,纵轴表示各质点偏离平衡位置的位移,联接各点(x,y)所成的曲线就是机械波的图像; 机械波的图像是正弦曲线;
7、波长:两个相邻的,在振动过程中对平衡位置位移总是相等的质点间的距离叫波长;
(1)波长用表示;
(2)两个相邻的波峰或波谷间的距离等于波长;
8、介质中各质点的振动频率(周期)等于波源的振动频率(周期),这个频率就叫波动频率(周期);在一个周期内各质点传播的距离等于一个波长;
高中物理选修3-4机械振动机械波光学知识点汇总
高中物理选修3-4机械振动机械波光学知识
点汇总
-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
机械振动 一、基本概念
1.机械振动:物体(或物体一部分)在某一中心位置附近所做的往复运动
2.回复力F :使物体返回平衡位置的力,回复力是根据效果(产生振动加速度,改变速度的大小,使物体回到平衡位置)命名的,回复力总指向平衡位置,回复力是某几个力沿振动方向的合力或是某一个力沿振动方向的分力。(如①水平弹簧振子的回复力即为弹簧的弹力;②竖直悬挂的弹簧振子的回复力是弹簧弹力和重力的合力;③单摆的回复力是摆球所受重力在圆周切线方向的分力,不能说成是重力和拉力的合力)
3.平衡位置:回复力为零的位置(物体原来静止的位置)。物体振动经过平衡位置时不一定处于平衡状态即合外力不一定为零(例如单摆中平衡位置需要向心力)。
4.位移x :相对平衡位置的位移。它总是以平衡位置为始点,方向由平衡位置指向物体所在的位置,物体经平衡位置时位移方向改变。
5.简谐运动: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。 (1)动力学表达式为:F = -kx
F=-kx 是判断一个振动是不是简谐运动的充分必要条件。凡是简谐运动沿振动方向的合力必须满足该条件;反之,只要沿振动方向的合力满足该条件,那么该振动一定是简谐运动。
(2)运动学表达式:x =A sin(ωt +φ)
(3)简谐运动是变加速运动.物体经平衡位置时速度最大,物体在最大位移处时速度为零,且物体的速度在最大位移处改变方向。
高中物理选修3-4机械波知识点
高中物理选修3-4机械波知识点
机械波是物理选修3-4课本的内容,高中生要学习哪些知识点?下面是店铺给大家带来的高中物理选修3-4机械波知识点,希望对你有帮助。
高中物理选修3-4机械波知识点
1、机械波:机械振动在介质中的传播过程叫机械波,机械波产生的条件有两个:一是要有做机械振动的物体作为波源,二是要有能够传播机械振动的介质。
2、横波和纵波:质点的振动方向与波的传播方向垂直的叫横波。质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的叫纵波。气体、液体、固体都能传播纵波,但气体和液体不能传播横波,声波在空气中是纵波,声波的频率从20到2万赫兹。
3、机械波的特点:
⑴每一质点都以它的平衡位置为中心做简振振动;后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动。
⑵波只是传播运动形式(振动)和振动能量,介质并不随波迁移。
4、横波的图象:用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置,纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。
简谐波的图象是正弦曲线,也叫正弦波。简谐波的波形曲线与质点的振动图象都是正弦曲线,但他们的意义是不同的。波形曲线表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移,振动图象则表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移。
高中物理选修3-4重要知识点
①简谐振动物体的周期和频率是由振动系统本身的条件决定的。
②单摆周期公式中的l是指摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离,一般也叫等效摆长。
单摆周期公式中的g,由单摆所在的空间位置决定,还由单摆系统的运动状态决定。所以g也叫等效重力加速度。由此可知,地球表面不同位置、不同高度,不同星球表面g值都不相同,因此应求出单
高中物理选修3-4:机械波知识点归纳
高中物理选修3-4:机械波知识点归纳
一、机械波的形成和传播
1.机械波
(1)定义:机械振动在介质中的传播,形成机械波
(2)产生条件:振源和介质
名师提醒:
(1)介质是能够传播机械振动的物质,其状态可以是固、液、气中的任意一种
(2)波的传播方向为振动传播的方向
2.机械波的形成:
介质中相邻质点之间有相互作用力,当振源质点振动时,它就会带动相邻的质点振动,这样会使各个质点都重复振源质点的运动从而振动起来,这样振源的机械振动就在介质中由近及远地传播开来;但是在振动过程中,各个质点的振动步调并不一致,后面质点的振动总是要比前面质点的振动情况滞后一段时间。这样,在同一时刻,介质中的各个质点离开平衡位置的位移是不同的,从而形成凸凹相间(疏密相间)的波形。
3.机械波的传播特点
(1)机械波传播的是振动形式和能量.质点只在各自的平衡位置附近振动,并不随波定向迁移.
(2)介质中各质点的振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同,而且各质点开始振动的方向与振源开始振动的方向相同,即各质点的振动方式与振源的振动方式完全一致.即各质点的起振方向相同.
(3)离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动.
(4)一个周期内,质点完成一次全振动,通过的路程为4A,位移为零.
名师提醒:波传播的是振动形式和能量而质点不随波迁移
二、横波与纵波:区分两者应从振动方向与波的传播方向的关系进行
(1)横波:质点振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫横波.横波有凸部(波峰)和凹部(波谷).抖动绳子一端而在绳子上所形成的波就是横波,水表面的波可以近似看做横波.
高中物理机械振动和机械波考点
高中物理机械振动和机械波考点
机械振动和机械波作为高中物理学中重要的知识,在教学上既是重点内容又是难点内容,具体有哪些考点呢?下面是店铺给大家带来的高中物理机械振动和机械波考点,希望对你有帮助。
高中物理机械振动和机械波考点
(一)机械振动
1. 机械振动
① 定义:物体(质点)在某一中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置做往复运动,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。
② 产生振动的必要条件是:
a、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。
b、阻力足够小。
2. 简谐振动
①定义:物体在跟位移成正比,并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐振动。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)为原点的坐标系,把物体的位移定义为物体偏离开坐标原点的位移。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“-”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正比,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。
3. 描述振动的物理量,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下面几个物理量。
高中物理选修3-4机械振动机械波光学知识点汇总
高中物理选修3-4机械振动机械波光学知识点汇总
机械振动一、基本概念
1.机械振动:物体(或物体一部分)在某一中心位置附近所做的往复运动
2.回复力F :使物体返回平衡位置的力,回复力是根据效果(产生振动加速度,改变速度的大小,使物体回到平衡位置)命名的,回复力总指向平衡位置,回复力是某几个力沿振动方向的合力或是某一个力沿振动方向的分力。(如①水平弹簧振子的回复力即为弹簧的弹力;
②竖直悬挂的弹簧振子的回复力是弹簧弹力和重力的合力;③单摆的回复力是摆球所受重力在圆周切线方向的分力,不能说成是重力和拉力的合力)
3.平衡位置:回复力为零的位置(物体原来静止的位置)。物体振动经过平衡位置时不一定处于平衡状态即合外力不一定为零(例如单摆中平衡位置需要向心力)。
4.位移x :相对平衡位置的位移。它总是以平衡位置为始点,方向由平衡位置指向物体所在的位置,物体经平衡位置时位移方向改变。
5.简谐运动: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。(1)动力学表达式为:F = -kx
F=-kx 是判断一个振动是不是简谐运动的充分必要条件。凡是简谐运动沿振动方向的合力必须满足该条件;反之,只要沿振动方向的合力满足该条件,那么该振动一定是简谐运动。(2)运动学表达式:x =A sin(ωt +φ)
(3)简谐运动是变加速运动.物体经平衡位置时速度最大,物体在最大位移处时速度为零,且物体的速度在最大位移处改变方向。
(4)简谐运动的加速度:根据牛顿第二定律,做简谐运动的物体指向平衡位置的(或沿振动方向的)加速度m
高中物理机械振动和机械波
设重心与球心的距离为 r,则对 A、B 两点数据,由单摆周期公式有:TA=2π
LAg+r和 TB=2π
LBg+r,解得:g=4πT2AL2-A-TBL2B.
7.几种常见的摆
练习
光滑圆弧槽的半径为 R,小球半径为r,摆角小 于10°,求周期。
T 2 l 2 Rr
g
g
练习
一摆长为L的单摆,在悬点正下方5L/9处 有一钉子,则这个单摆的周期是多少?
(2)图象法:由单摆周期公式不难推出:l=4gπ2T2,因此,分别测 出一系列摆长 l 对应的周期 T,作 l-T2 的图象,图象应是一条通过 原点的直线,求出图线的斜率 k=ΔΔTl2,即可利用 g=4π2k=4ΔπT2Δ2l求得 重力加速度值,如图所示.
练习
某同学在正确操作和测量的情况下,测得多组摆长 L 和对应的周 期 T,画出 L-T2 图线,如图所示.出现这一结果最可能的原因是: 摆 球 重 心 不 在 球 心 处 , 而 是 在 球 心 的 正 ____ 方 ( 选 填 “ 上 ” 或 “下”).为了使得到的实验结果不受摆球重心位置无法准确确定的 影响,他采用恰当的数据处理方法:在图线上选 取 A、B 两个点,找出两点相应的横纵坐标,如 图所示.用表达式 g=________计算重力加速度, 此结果即与摆球重心就在球心处的情况一样。
高中物理机械振动和机械波
重点高中物理选修34机械振动机械波光学知识点(好全)
重点高中物理选修34机械振动机械波光学知识点(好全)
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机械振动
一、基本概念
1.机械振动:物体(或物体一部分)在某一中心位置附近所做的往复运动
2.回复力F :使物体返回平衡位置的力,回复力是根据效果(产生振动加速度,改变速度的大小,使物体回到平衡位置)命名的,回复力总指向平衡位置,回复力是某几个性质力沿振动方向的合力或是某一个性质力沿振动方向的分力。 (如①水平弹簧振子的回复力即为弹簧的弹力;②竖直悬挂的弹簧振子的回复力是弹簧弹力和重力的合力;③单摆的回复力是摆球所受重力在圆周切线方向的分力,不能说成是重力和拉力的合力)
3.平衡位置:回复力为零的位置(物体原来静止的位置)。物体振动经过平衡位置时不一定处于平衡状态即合外力不一定为零(例如单摆中平衡位置需要向心力)。
4.位移x :相对平衡位置的位移。它总是以平衡位置为始点,方向由平衡位置指向物体所在的位置,物体经平衡位置时位移方向改变。
5.简谐运动: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。 (1)动力学表达式为:F = -kx
F=-kx 是判断一个振动是不是简谐运动的充分必要条件。凡是简谐运动沿振动方向的合力必须满足该条件;反之,只要沿振动方向的合力满足该条件,那么该振动一定是简谐运动。 (2)运动学表达式:x =A sin(ωt +φ)
(3)简谐运动是变加速运动.物体经平衡位置时速度最大,物体在最大位移处时速度为零,且物体的速度在最大位移处改变方向。
高中物理-【机械波与机械振动】知识点总结
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(4)简谐运动的两种模型 模型
弹簧振子
单摆
示意图
简谐 运动 条件
①弹簧质量可忽略 ②无摩擦等阻力 ③在弹簧弹性限度内
①摆线为不可伸缩的轻细线 ②无空气等的阻力 ②最大摆角小于10° 回复力
弹簧的弹力提供
F=kx 摆球重力沿切向的分力 F 回=-mg sin θ=-
mg l
x 平衡 位置
弹簧处于原长处
最低点
周期
与振幅无关
T =2π
L g L 为摆长,表示从悬点到摆
球重心的距离。
简谐运动的特点
受力 特征 回复力F =-kx ,F (或a )的大小与x 的大小成正比,方向相反
运动 特征 靠近平衡位置时,a 、F 、x 都减小,v 增大;远离平衡位置时,a 、F 、x 都增大,v 减小
能量 特征
振幅越大,能量越大。在运动过程中,系统的动能和势能相互转化,机械能守恒
选修3-4 周期性特征
质点的位移、回复力、加速度和速度随时间做周期性变化,
变化周期就是简谐运动的周期T;动能和势能也随时间做周
期性变化,其变化周期为
T
2
对称
性
特征
关于平衡位置O对称的两点,速度的大小、动能、势能相
等,相对平衡位置的位移大小相等;由对称点到平衡位置O
用时相等
2.简谐运动的公式和图象
(1)简谐运动的表达式
①动力学表达式:F=-kx,其中“-”表示回复力与位移的方向相反。
②运动学表达式:x=Asin(ωt+φ),其中A代表振幅,ω=2πf表示简
谐运动的快慢,(ωt+φ)代表简谐运动的相位,φ叫做初相。
(2)简谐运动的图象
①从平衡位置开始计时,函数表达式为x=Asinωt,图象如图甲所示。
②从最大位移处开始计时,函数表达式为x=Acosωt,图象如图乙所示。
高中物理知识点考试总结(第6章机械振动和机械波)
11、机械波在介质中的传播速度只与介质有关;
12、在波形图中质点向相邻的前一质点所在位置运动。
6
2、若从最远点开始计时,其图像为余弦曲线;
3、简谐运动图像的作用: (1)确定简谐运动的周期、频率、振幅; (2)确定任一时刻振动物体的位移; (3)比较不同时刻振动物体的速度、动能、势能的大小:离平 衡位置跃进动能越大、速度越大,势能越小; (4)判断某一时刻振动物体的运动方向:质点必然向相邻的后 一时刻所在位置运动
8、介质中各质点的振动频率(周期)等于波源的振动频率(周 期),这个频率就叫波动频率(周期);在一个周期内各质点传播的距 离等于一个波长;
9、波速、波在介质中的传播速度叫波速; (1)波速等于单位时间内波峰或波谷(密部或疏部)向前移动的 距离; (2)波在介质中是匀速传波的(波速恒定不变);
10、波长、波速、频率间的关系;V=λf
4、波的作用: (1)传播能量; (2)传播信息;
5、机械波的种类: (1)横波:质点的振动方向和播的传播方向垂直,这样的波叫 横波。 如:水波、绳波、人浪等等; (A)波峰:凸起的最高点叫波峰; (B)波谷:凹下的最低点叫波谷; (2)纵波:质点的振动方向和波的传播方向平行的波叫纵波; (A)疏部:质点分布最稀疏的部分叫疏部; (B)密部:质点分布最密集的部分叫密部; (C)声波是纵波;
2、振动物体从平衡位置到最远点,从最远点到平衡为置所 用的时间相等,等于 T/4;
高中物理总复习-机械振动和机械波详解10种题型
机械振动和机械波
一、简谐运动的基本概念
1.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:F = -kx
⑴简谐运动的位移必须是指偏离平衡位置的位移。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。
⑵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力。
⑶“平衡位置”不等于“平衡状态”。平衡位置是指回复力为零的位置,物体在该位置所受的合外力不一定为零。(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)
⑷F=-kx 是判断一个振动是不是简谐运动的充分必要条件。凡是简谐运动沿振动方向的合力必须满足该条件;反之,只要沿振动方向的合力满足该条件,那么该振动一定是简谐运动。
2.几个重要的物理量间的关系
要熟练掌握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。
⑴由定义知:F ∝x ,方向相反。
⑵由牛顿第二定律知:F ∝a ,方向相同。
⑶由以上两条可知:a ∝x ,方向相反。
⑷v 和x 、F 、a 之间的关系最复杂:当v 、a 同向(即 v 、 F 同向,也就是v 、x 反向)时v 一定增大;当v 、a 反向(即 v 、 F 反向,也就是v 、x 同向)时,v 一定减小。
3.从总体上描述简谐运动的物理量
振动的最大特点是往复性或者说是周期性。因此振动物体在空间的运动有一定的范围,用振幅A 来描述;在时间上则用周期T 来描述完成一次全振动所须的时间。
高中物理机械振动、机械波知识要点
高中物理机械振动、机械波知识要点
1、简谐运动、振幅、周期和频率的概念
(1)简谐运动: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。特征是:,。
(2)简谐运动的规律:
①在平衡位置:速度最大、动能最大、动量最大;位移最小、回复力最小、加速度最小。
②在离开平衡位置最远时:速度最小、动能最小、动量最小;位移最大、回复力最大、加速度最大。
③振动中的位移x都是以平衡位置为起点的,方向从平衡位置指向末位置,大小为这两位置间的直线距离。加速度与回复力、位移的变化一致,在两个“端点”最大,在平衡位置为零,方向总是指向平衡位置。
(3)振幅A:振动物体离开平衡位置的最大距离称为振幅。它是描述振动强弱的物理量。它是标量。
(4)周期T和频率f:振动物体完成一次全振动所需的时间称为周期T,它是标量,单位是秒;单位时间内完成的全振动的次数称为振动频率,单位是赫兹(Hz)。周期和频率都是描述振动快慢的物理量,它们的关系是:T=1/f。
2、单摆的概念
(1)单摆的概念:在细线的一端拴一个小球,另一端固定在悬点上,线的伸缩和质量可忽略,线长远大于球的直径,这样的装置叫单摆。
(2)单摆的特点:①单摆是实际摆的理想化,是一个理想模型;
②单摆的等时性,在振幅很小的情况下,单摆的振动周期与振幅、摆球的质量等无关;③单摆的回复力由重力沿圆弧方向的分力提供,当最大摆角时,单摆的振动是简谐运动,其振动周期T=。
(3)单摆的应用:①计时器;②测定重力加速度g,g=。
3、受迫振动和共振
(1)受迫振动:物体在周期性驱动力作用下的振动,其振动频率和固有频率无关,等于驱动力的频率;受迫振动是等幅振动,振动物体因克服摩擦或其它阻力做功而消耗振动能量刚好由周期性的驱动力做功给予补充,维持其做等幅振动。
高中物理机械波知识点
高中物理机械波知识点
高中物理机械波知识点
机械振动在介质中的传播称为机械波,机械波也是高中物理选修中的知识点。以下是店铺为你整理的高中物理机械波知识点,希望能帮到你。
高中物理机械波知识点一:波动形成和传播
1、机械波:机械振动在介质中的传播过程叫机械波,机械波产生的条件有两个:一是要有做机械振动的物体作为波源,二是要有能够传播机械振动的介质。
2、横波和纵波:
质点的振动方向与波的传播方向垂直的叫横波。质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的叫纵波。气体、液体、固体都能传播纵波,但气体和液体不能传播横波,声波在空气中是纵波,声波的频率从20到2万赫兹。
3、机械波的特点:
(1)每一质点都以它的平衡位置为中心做简振振动;后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动。
(2)波只是传播运动形式(振动)和振动能量,介质并不随波迁移。高中物理机械波知识点二:波的图像
1、横波的图象
用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置,纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。
2、简谐波的图象是正弦曲线,也叫正弦波
简谐波的波形曲线与质点的振动图象都是正弦曲线,但他们的意义是不同的。波形曲线表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移,振动图象则表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移。高中物理机械波知识点三:波长频率与波速
1、波长:两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长。振动在一个周期内在介质中传播的距离等于
波长。
2、频率f:波的频率由波源决定,在任何介质中频率保持不变。
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高中物理机械振动和机械波知识点
1.简谐运动
(1)定义:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比,并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动,叫做简谐运动.
(2)简谐运动的特征:回复力F=-kx,加速度a=-kx/m,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,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.
(3)描述简谐运动的物理量
①位移x:由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段,是矢量,其最大值等于振幅.
②振幅A:振动物体离开平衡位置的最大距离,是标量,表示振动的强弱.
③周期T和频率f:表示振动快慢的物理量,二者互为倒数关系,即T=1/f.
(4)简谐运动的图像
①意义:表示振动物体位移随时间变化的规律,注意振动图像不是质点的运动轨迹.
②特点:简谐运动的图像是正弦(或余弦)曲线.
③应用:可直观地读取振幅A、周期T以及各时刻的位移x,判定回复力、加速度方向,判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况.
2.弹簧振子:周期和频率只取决于弹簧的劲度系数和振子的质量,与其放置的环境和放置的方式无任何关系.如某一弹簧振子做简谐运动时的周期为T,不管把它放在地球上、月球上还是卫星中;是水平放置、倾斜放置还是竖直放置;振幅是大还是小,它的周期就都是T.
3.单摆:摆线的质量不计且不可伸长,摆球的直径比摆线的长度小得多,摆球可视为质点.单摆是一种理想化模型. (1)单摆的振动可看作简谐运动的条件是:最大摆角α<5°.
(2)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.
(3)作简谐运动的单摆的周期公式为:T=2π
①在振幅很小的条件下,单摆的振动周期跟振幅无关.
②单摆的振动周期跟摆球的质量无关,只与摆长L和当地的重力加速度g有关.
③摆长L是指悬点到摆球重心间的距离,在某些变形单摆中,摆长L应理解为等效摆长,重力加速度应理解为等效重力加速度(一般情况下,等效重力加速度g'等于摆球静止在平衡位置时摆线的张力与摆球质量的比值).
4.受迫振动
(1)受迫振动:振动系统在周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动.
(2)受迫振动的特点:受迫振动稳定时,系统振动的频率等于驱动力的频率,跟系统的固有频率无关.
(3)共振:当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时,振动物体的振幅最大,这种现象叫做共振.
共振的条件:驱动力的频率等于振动系统的固有频率.
.5.机械波:机械振动在介质中的传播形成机械波.
(1)机械波产生的条件:①波源;②介质
(2)机械波的分类①横波:质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波.横波有凸部(波峰)和凹部(波谷).
②纵波:质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波.纵波有密部和疏部.
[注意]气体、液体、固体都能传播纵波,但气体、液体不能传播横波.
(3)机械波的特点
①机械波传播的是振动形式和能量.质点只在各自的平衡位置附近振动,并不随波迁移.
②介质中各质点的振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同.③离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动.
6.波长、波速和频率及其关系
(1)波长:两个相邻的且在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长.振动在一个周期里在介质中传播的距离等于一个波长.
(2)波速:波的传播速率.机械波的传播速率由介质决定,与波源无关.
(3)频率:波的频率始终等于波源的振动频率,与介质无关.
(4)三者关系:v=λf
7.★波动图像:表示波的传播方向上,介质中的各个质点在同一时刻相对平衡位置的位移.当波源作简谐运动时,它在介质中形成简谐波,其波动图像为正弦或余弦曲线.
(1)由波的图像可获取的信息
①从图像可以直接读出振幅(注意单位).②从图像可以直接读出波长(注意单位).
③可求任一点在该时刻相对平衡位置的位移(包括大小和方向)
④在波速方向已知(或已知波源方位)时可确定各质点在该时刻的振动方向.⑤可以确定各质点振动的加速度方向(加速度总是指向平衡位置)
(2)波动图像与振动图像的比较:
8.波动问题多解性
波的传播过程中时间上的周期性、空间上的周期性以及传播方向上的双向性是导致“波动问题多解性”的主要原因.若题目假设一定的条件,可使无限系列解转化为有限或惟一解
9.波的衍射
波在传播过程中偏离直线传播,绕过障碍物的现象.衍射现象总是存在的,只有明显与不明显的差异.波发生明显衍射现象的条件是:障碍物(或小孔)的尺寸比波的波长小或能够与波长差不多.
10.波的叠加
几列波相遇时,每列波能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰,只是在重叠的区域里,任一质点的总位移等于各列波分别引起的位移的矢量和.两列波相遇前、相遇过程中、相遇后,各自的运动状态不发生任何变化,这是波的独立性原理.
11.波的干涉:
频率相同的两列波叠加,某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱,并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔的现象,叫波的干涉.产生干涉现象的条件:两列波的频率相同,振动情况稳定.
[注意]①干涉时,振动加强区域或振动减弱区域的空间位置是不变的,加强区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之和,减弱区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之差.
②两列波在空间相遇发生干涉,两列波的波峰相遇点为加强点,波峰和波谷的相遇点是减弱的点,加强的点只是振幅大了,并非任一时刻的位移都大;减弱的点只是振幅小了,也并非任一时刻的位移都最小. 如图若S1、S2为振动方向同步的相干波源,当PS1-PS2=nλ时,振动加强;当PS1-PS2=(2n+1)λ/2时,振动减弱。
12.声波
(1)空气中的声波是纵波,传播速度为340m/s. (2)能够引起人耳感觉的声波频率范围是:20~20000Hz. (3)超声波:频率高于20000Hz的声波. ①超声波的重要性质有:波长短,不容易发生衍射,基本上能直线传播,因此可以使能量定向集中传播;穿透能力强.
②对超声波的利用:用声纳探测潜艇、鱼群,探察金属内部的缺陷;利用超声波碎石治疗胆结石、肾结石等;利用“B超”探察人体内病变.
13.多普勒效应:由于波源和观察者之间有相对运动使观察者感到频率发生变化的现象.其特点是:当波源与观察者有相对运动,两者相互接近时,观察者接收到的频率增大;两者相互远离时,观察者接收到的频率减小.