2019高考物理必考知識(shí)點(diǎn)精要機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波

機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波

1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)

(1)定義：物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總是指向平

衡位置的回復(fù)力的作用下的振動(dòng)，叫做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).

(2)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征：回復(fù)力F=-kx，加速度a=-kx/m，方向與位移方向

相反，總指向平衡位置.

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種變加速運(yùn)動(dòng)，在平衡位置時(shí)，速度最大，加速度為零;

在最大位移處，速度為零，加速度最大.

(3)描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量

①位移x：由平衡位置指向振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段，是矢量，其

最大值等于振幅.

②振幅A：振動(dòng)物體離開平衡位置的最大距離，是標(biāo)量，表示振動(dòng)的強(qiáng)

弱.

③周期T和頻率f：表示振動(dòng)快慢的物理量，二者互為倒數(shù)關(guān)系，即

T=l/f.

(4)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像

①意義:表示振動(dòng)物體位移隨時(shí)間變化的規(guī)律，注意振動(dòng)圖像不是質(zhì)點(diǎn)

的運(yùn)動(dòng)軌跡.

②特點(diǎn)：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像是正弦(或余弦)曲線.

③應(yīng)用：可直觀地讀取振幅A、周期T以及各時(shí)刻的位移x,判定回復(fù)力、

加速度方向，判定某段時(shí)間內(nèi)位移、回復(fù)力、加速度、速度、動(dòng)能、勢(shì)能

的變化情況.

2.彈簧振子：周期和頻率只取決于彈簧的勁度系數(shù)和振子的質(zhì)量，與其

放置的環(huán)境和放置的方式無任何關(guān)系.如某一彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的周

期為T,不管把它放在地球上、月球上還是星中；是水平放置、傾斜放置

還是豎直放置;振幅是大還是小，它的周期就都是T.

3.單擺:擺線的質(zhì)量不計(jì)且不可伸長(zhǎng)，擺球的直徑比擺線的長(zhǎng)度小得

多，擺球可視為質(zhì)點(diǎn).單擺是一種理想化模型.⑴單擺的振動(dòng)可看作簡(jiǎn)諧

運(yùn)動(dòng)的條件是:最大擺角&alpha；<；5°；.

(2)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.

(3)作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的單擺的周期公式為：T=2&pi；&radic；l/g

①在振幅很小的條件下，單擺的振動(dòng)周期跟振幅無關(guān).

②單擺的振動(dòng)周期跟擺球的質(zhì)量無關(guān)，只與擺長(zhǎng)L和當(dāng)?shù)氐闹亓铀?/p>

度g有關(guān).

③擺長(zhǎng)L是指懸點(diǎn)到擺球重心間的距離，在某些變形單擺中，擺長(zhǎng)L

應(yīng)理解為等效擺長(zhǎng)，重力加速度應(yīng)理解為等效重力加速度(一般情況下，

等效重力加速度等于擺球靜止在平衡位置時(shí)擺線的張力與擺球質(zhì)

量的比值).

4.受迫振動(dòng)

(1)受迫振動(dòng)：振動(dòng)系統(tǒng)在周期性驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)叫受迫振動(dòng).

(2)受迫振動(dòng)的特點(diǎn)：受迫振動(dòng)穩(wěn)定時(shí)，系統(tǒng)振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的

頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率無關(guān).

(3)共振：當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，振動(dòng)物體的振

幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振.

共振的條件：驅(qū)動(dòng)力的頻率等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率.

.5.機(jī)械波:機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波.

(1)機(jī)械波產(chǎn)生的條件:①波源;②介質(zhì)

(2)機(jī)械波的分類①橫波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波叫橫

波.橫波有凸部(波峰)和凹部(波谷).

②縱波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波,縱波

有密部和疏部.

［注意］氣體、液體、固體都能傳播縱波，但氣體、液體不能傳播橫波.

(3)機(jī)械波的特點(diǎn)

①機(jī)械波傳播的是振動(dòng)形式和能量.質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近振

動(dòng)，并不隨波遷移.

②介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期和頻率都與波源的振動(dòng)周期和頻率相同.③

離波源近的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)依次振動(dòng).

6.波長(zhǎng)、波速和頻率及其關(guān)系

(1)波長(zhǎng)：兩個(gè)相鄰的且在振動(dòng)過程中對(duì)平衡位置的位移總是相等的質(zhì)

點(diǎn)間的距離叫波長(zhǎng),振動(dòng)在一個(gè)周期里在介質(zhì)中傳播的距離等于一個(gè)波

長(zhǎng).

(2)波速:波的傳播速率.機(jī)械波的傳播速率由介質(zhì)決定，與波源無關(guān).

(3)頻率：波的頻率始終等于波源的振動(dòng)頻率，與介質(zhì)無關(guān).

(4)三者關(guān)系：v=&lambda；f

7.★波動(dòng)圖像:表示波的傳播方向上，介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻

相對(duì)平衡位置的位移.當(dāng)波源作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，它在介質(zhì)中形成簡(jiǎn)諧波，其

波動(dòng)圖像為正弦或余弦曲線.

(1)由波的圖像可獲取的信息

幾列波相遇時(shí)，每列波能夠保持各自的狀態(tài)繼續(xù)傳播而不互相干擾，

只是在重疊的區(qū)域里，任一質(zhì)點(diǎn)的總位移等于各列波分別引起的位移的

矢量和.兩列波相遇前、相遇過程中、相遇后，各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不發(fā)生任

何變化，這是波的獨(dú)立性原理.

11.波的干預(yù)：

頻率相同的兩列波疊加，某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，

并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象，叫波的干預(yù).產(chǎn)生干預(yù)

現(xiàn)象的條件：兩列波的頻率相同，振動(dòng)情況穩(wěn)定.

［注意］①干預(yù)時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域或振動(dòng)減弱區(qū)域的空間位置是不變的，

加強(qiáng)區(qū)域中心質(zhì)點(diǎn)的振幅等于兩列波的振幅之和，減弱區(qū)域中心質(zhì)點(diǎn)的

振幅等于兩列波的振幅之差.

②兩列波在空間相遇發(fā)生干預(yù)，兩列波的波峰相遇點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，波峰

和波谷的相遇點(diǎn)是減弱的點(diǎn)，加強(qiáng)的點(diǎn)只是振幅大了，并非任一時(shí)刻的

位移都大；減弱的點(diǎn)只是振幅小了，也并非任一時(shí)刻的位移都最小.如圖

假設(shè)SLS2為振動(dòng)方向同步的相干波源，當(dāng)PS1-PS2=n&lambda；時(shí)，振動(dòng)

加強(qiáng)；當(dāng)PS1-PS2=(2n+l)&lambda；/2時(shí)，振動(dòng)減弱。

12.聲波

(1)空氣中的聲波是縱波，傳播速度為340m/s.(2)能夠引起人耳感覺

的聲波頻率范圍是：20?20190Hz.

(3)超聲波:頻率高于20190Hz的聲波.①超聲波的重要性質(zhì)有：波長(zhǎng)短，

不容易發(fā)生衍射，根本上能直線傳播，因此可以使能量定向集中傳播；穿

透能力強(qiáng).

②對(duì)超聲波的利用：用聲納探測(cè)潛艇、魚群，探察金屬內(nèi)部的缺陷；利用