高中物理機械振動和機械波考點
機械振動和機械波作為高中物理學中重要的知識,在教學上既是重點內容又是難點內容,具體有哪些考點呢?下面是小編給大家帶來的,希望對你有幫助。
一機械振動
1. 機械振動
① 定義:物體質點在某一中心位置兩側所做的往復運動就叫做機械振動,物體能夠圍繞著平衡位置做往復運動,必然受到使它能夠回到平衡位置的力即回覆力。回覆力是以效果命名的力,它可以是一個力或一個力的分力,也可以是幾個力的合力。
② 產生振動的必要條件是:
a、物體離開平衡位置後要受到回覆力作用。
b、阻力足夠小。
2. 簡諧振動
①定義:物體在跟位移成正比,並且總是指向平衡位置的回覆力作用下的振動叫簡諧振動。簡諧振動是最簡單,最基本的振動。研究簡諧振動物體的位置,常常建立以中心位置平衡位置為原點的座標系,把物體的位移定義為物體偏離開座標原點的位移。因此簡諧振動也可說是物體在跟位移大小成正比,方向跟位移相反的回覆力作用下的振動,即F=-kx,其中“-”號表示力方向跟位移方向相反。
② 簡諧振動的條件:物體必須受到大小跟離開平衡位置的位移成正比,方向跟位移方向相反的回覆力作用。
③ 簡諧振動是一種機械運動,有關機械運動的概念和規律都適用,簡諧振動的特點在於它是一種週期性運動,它的位移、回覆力、速度、加速度以及動能和勢能重力勢能和彈性勢能都隨時間做週期性變化。
3. 描述振動的物理量,簡諧振動是一種週期性運動,描述系統的整體的振動情況常引入下面幾個物理量。
① 振幅:振幅是振動物體離開平衡位置的最大距離,常用字母“A”表示,它是標量,為正值,振幅是表示振動強弱的物理量,振幅的大小表示了振動系統總機械能的大小,簡諧振動在振動過程中,動能和勢能相互轉化而總機械能守恆。
② 週期和頻率,週期是振子完成一次全振動的時間,頻率是一秒鐘內振子完成全振動的次數。振動的週期T跟頻率f之間是倒數關係,即T=1/f。振動的週期和頻率都是描述振動快慢的物理量,簡諧振動的週期和頻率是由振動物體本身性質決定的,與振幅無關,所以又叫固有周期和固有頻率。
4. 單擺:擺角小於5°的單擺是典型的簡諧振動。
細線的一端固定在懸點,另一端拴一個小球,忽略線的伸縮和質量,球的直徑遠小於懸線長度的裝置叫單擺。單擺做簡諧振動的條件是:最大擺角小於5°,單擺的回覆力F是重力在圓弧切線方向的分力。單擺的週期公式是T=2π √L/g。由公式可知單擺做簡諧振動的固有周期與振幅,擺球質量無關,只與L和g有關,其中L是擺長,是懸點到擺球球心的距離。g是單擺所在處的重力加速度,在有加速度的系統中如懸掛在升降機中的單擺其g應為等效加速度。
5. 振動圖象。
簡諧振動的圖象是振子振動的位移隨時間變化的函式圖象。所建座標系中橫軸表示時間,縱軸表示位移。圖象是正弦或餘弦函式圖象,它直觀地反映出簡諧振動的位移隨時間作週期性變化的規律。要把質點的振動過程和振動圖象聯絡起來,從圖象可以得到振子在不同時刻或不同位置時位移、速度、加速度,回覆力等的變化情況。
6. 機械振動的應用——受迫振動和共振現象的分析
①物體在週期性的外力策動力作用下的振動叫做受迫振動,受迫振動的頻率在振動穩定後總是等於外界策動力的頻率,與物體的固有頻率無關。
② 在受迫振動中,策動力的頻率與物體的固有頻率相等時,振幅最大,這種現象叫共振,聲音的共振現象叫做共鳴。
二機械波中的應用問題
①機械波產生的必要條件是:
a. 有振動的波源;
b. 有傳播振動的媒質。
② 機械波的特點:後一質點重複前一質點的運動,各質點的週期、頻率及起振方向都與波源相同。
③ 機械波運動的特點:機械波是一種運動形式的傳播,振動的能量被傳遞,但參與振動的質點仍在原平衡位置附近振動並沒有隨波遷移。
④ 描述機械波的物理量關係:v=λ / T=λ·f
注:各質點的振動與波源相同,波的頻率和週期就是振源的頻率和週期,與傳播波的介質無關,波速取決於質點被帶動的“難易”,由媒質的性質決定。
高中物理機械振動和機械波結構圖
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