2018年高二物理上学期重点知识突破
13页1、2018年高二物理上学期重点知识突破 机械振动和机械波考点指要知 识 点要求程度1.弹簧振子,简谐运动,简谐运动的振幅、周期和频率,简谐运动的图象.2.单摆.在小振幅条件下,单摆做简谐运动.周期公式.3.振动中的能量转化.简谐运动中机械能守恒.4.自由振动和受迫振动,受迫振动的振动频率.共振及其常见的应用.5.振动在介质中的传播波.横波和纵波.横波的图象.波长、频率和波速的关系.6.波的反射和折射.7.波的叠加.波的干涉、衍射现象.8.声波9.超声波及其应用10.多普勒效应知识聚焦一、机械振动1.机械振动的意义物体(或物体的一部分)在某一中心位置两侧所做的往复运动.回复力:振动物体所受的总是指向平衡位置的合外力.它是根据作用效果命名的,类似于向心力.2.描述振动的物理量(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.(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:物体完成一次全振动所需的时间叫周期,而频率则等于单位时间内完成全振动的次数.它们是表示振动快慢的物理量.二者互为倒数关系:T.当和f是由振动系统本身的性质决定时(非受
2、迫振动),则叫做固有周期和固有频率.二、简谐运动1.简谐运动的特征物体在跟位移大小成正比,并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动.(1)受力特征:回复力Fkx.(2)运动特征:加速度akx/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.判断一个振动是否为简谐运动,依据就是看它是否满足上述受力特征或运动特征.(3)振动能量:对于两种典型的简谐运动单摆和弹簧振子,其振动能量与振幅有关,振幅越大,能量越大.简谐运动过程中动能和势能相互转化,机械能守恒.(4)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T.物体的动能和势能也随时间周期性变化,其变化周期为T.2.单摆(1)单摆:在一条不可伸长、忽略质量的细线下端拴一可视为质点的小球,上端固定,构成的装置叫单摆.(2)单摆振动可看作简谐运动的条件:摆角10(3)周期公式:T=2其中摆长l指悬点到小球重心的距离,重力加速度为单摆所在处的测量值.(4)单摆的等时性:在振幅很小的条件下,单摆的振动周
3、期跟振幅无关.(单摆的振动周期跟振子的质量也没关系)(5)单摆的应用:A.计时器(摆钟是靠调整摆长而改变周期,使摆钟与标准时间同步)B.测重力加速度:g=.3.简谐运动的图象(1)如图711所示为一弹簧振子做简谐运动的图象.它反映了振子的位移随时间变化的规律,而其轨迹并非正弦曲线.图711(2)根据简谐运动的规律,利用该图象可以得出以下判定:振幅A、周期T以及各时刻振子的位置.各时刻回复力、加速度、速度、位移的方向.某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况.某段时间内振子的路程.三、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.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,而与物体的固有周期或频率无关.2.共振:做受迫振动的物体,它的固有频率与驱动力的频率越接近,其振幅就越大,当二者相等时,振幅达到最大,这就是共振现象.疑难解析1.弹簧振子的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
4、小,只要还是该振子,那么它的周期就还是T.2.单摆的周期公式T2是惠更斯从实验中总结出来的.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(gsin)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.在有些振动系统中l不一定是绳长,g也不一定为9.8 m/s2,因此出现了等效摆长和等效重力加速度的问题.(1)等效摆长:在图712中,三根等长的绳l1、l2、l3共同系住一密度均匀的小球m,球直径为d.l2、l3与天花板的夹角30.若摆球在纸面内做小角度的左右摆动,则摆动圆弧的圆心在O1处,故等效摆长为l1,周期T12;若摆球做垂直纸面的小角度摆动,则摆动圆弧的圆心在O处,故等效摆长为l1l2sin,周期T22.图712(2)等效重力加速度:公式中的g由单摆所在的空间位置决定.由Gg知,g随地球表面不同位置、不同高度而变化,在不同星球上也不相同,因此应求出单摆所在处的等效值g代入公式 ,即g不一定等于9. m/s2.第单元 机械波知识聚焦一、机械波1.机械波的产生: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
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