高中物理機械振動和機械波知識點
“機械振動和機械波是高中物理教學中的難點，有哪些知識點需要學生學習呢?下面學習啦小編給大家?guī)砀咧形锢碚n本中機械振動和機械波知識點，希望對你有幫助。
高中物理機械振動和機械波知識點
1.簡諧運動
(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力的作用下的振動，叫做簡諧運動.
(2)簡諧運動的特征:回復力F=-kx，加速度a=-kx/m，方向與位移方向相反，總指向平衡位置.
簡諧運動是一種變加速運動，在平衡位置時，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)描述簡諧運動的物理量
①位移x:由平衡位置指向振動質點所在位置的有向線段，是矢量，其最大值等于振幅.
?、谡穹鵄:振動物體離開平衡位置的最大距離，是標量，表示振動的強弱.
?、壑芷赥和頻率f:表示振動快慢的物理量，二者互為倒數關系，即T=1/f.
(4)簡諧運動的圖像
?、僖饬x:表示振動物體位移隨時間變化的規(guī)律，注意振動圖像不是質點的運動軌跡.
?、谔攸c:簡諧運動的圖像是正弦(或余弦)曲線.
?、蹜?可直觀地讀取振幅A、周期T以及各時刻的位移x，判定回復力、加速度方向，判定某段時間內位移、回復力、加速度、速度、動能、勢能的變化情況.
2.彈簧振子:周期和頻率只取決于彈簧的勁度系數和振子的質量，與其放置的環(huán)境和放置的方式無任何關系.如某一彈簧振子做簡諧運動時的周期為T，不管把它放在地球上、月球上還是衛(wèi)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:擺線的質量不計且不可伸長，擺球的直徑比擺線的長度小得多，擺球可視為質點.單擺是一種理想化模型.
(1)單擺的振動可看作簡諧運動的條件是:最大擺角α<5°.
(2)單擺的回復力是重力沿圓弧切線方向并且指向平衡位置的分力.
(3)作簡諧運動的單擺的周期公式為:
?、僭谡穹苄〉臈l件下，單擺的振動周期跟振幅無關.
?、趩螖[的振動周期跟擺球的質量無關，只與擺長L和當地的重力加速度g有關.
?、蹟[長L是指懸點到擺球重心間的距離，在某些變形單擺中，擺長L應理解為等效擺長，重力加速度應理解為等效重力加速度(一般情況下，等效重力加速度g'等于擺球靜止在平衡位置時擺線的張力與擺球質量的比值).
4.受迫振動
(1)受迫振動:振動系統(tǒng)在周期性驅動力作用下的振動叫受迫振動.
(2)受迫振動的特點:受迫振動穩(wěn)定時，系統(tǒng)振動的頻率等于驅動力的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率無關.
(3)共振:當驅動力的頻率等于振動系統(tǒng)的固有頻率時，振動物體的振幅最大，這種現象叫做共振.
共振的條件:驅動力的頻率等于振動系統(tǒng)的固有頻率. .
5.機械波:機械振動在介質中的傳播形成機械波.
(1)機械波產生的條件:①波源;②介質
(2)機械波的分類
?、贆M波:質點振動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).
?、诳v波:質點振動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)機械波的特點
?、贆C械波傳播的是振動形式和能量.質點只在各自的平衡位置附近振動，并不隨波遷移.
②介質中各質點的振動周期和頻率都與波源的振動周期和頻率相同.
?、垭x波源近的質點帶動離波源遠的質點依次振動.
6.波長、波速和頻率及其關系
(1)波長:兩個相鄰的且在振動過程中對平衡位置的位移總是相等的質點間的距離叫波長.振動在一個周期里在介質中傳播的距離等于一個波長.
(2)波速:波的傳播速率.機械波的傳播速率由介質決定，與波源無關.
(3)頻率:波的頻率始終等于波源的振動頻率，與介質無關.
(4)三者關系:v=λf
7. ★波動圖像:表示波的傳播方向上，介質中的各個質點在同一時刻相對平衡位置的位移.當波源作簡諧運動時，它在介質中形成簡諧波，其波動圖像為正弦或余弦曲線.
由波的圖像可獲取的信息
?、購膱D像可以直接讀出振幅(注意單位)
?、趶膱D像可以直接讀出波長(注意單位).
③可求任一點在該時刻相對平衡位置的位移(包括大小和方向)
?、茉诓ㄋ俜较蛞阎?或已知波源方位)時可確定各質點在該時刻的振動方向.
⑤可以確定各質點振動的加速度方向(加速度總是指向平衡位置)
8.波動問題多解性
波的傳播過程中時間上的周期性、空間上的周期性以及傳播方向上的雙向性是導致“波動問題多解性”的主要原因.若題目假設一定的條件，可使無限系列解轉化為有限或惟一解
9.波的衍射
波在傳播過程中偏離直線傳播，繞過障礙物的現象.衍射現象總是存在的，只有明顯與不明顯的差異.波發(fā)生明顯衍射現象的條件是:障礙物(或小孔)的尺寸比波的波長小或能夠與波長差不多.
10.波的疊加
幾列波相遇時，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，任一質點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，各自的運動狀態(tài)不發(fā)生任何變化，這是波的獨立性原理.
11.波的干涉:
頻率相同的兩列波疊加，某些區(qū)域的振動加強，某些區(qū)域的振動減弱，并且振動加強和振動減弱的區(qū)域相互間隔的現象，叫波的干涉.產生干涉現象的條件:兩列波的頻率相同，振動情況穩(wěn)定.
[注意]①干涉時，振動加強區(qū)域或振動減弱區(qū)域的空間位置是不變的，加強區(qū)域中心質點的振幅等于兩列波的振幅之和，減弱區(qū)域中心質點的振幅等于兩列波的振幅之差.
②兩列波在空間相遇發(fā)生干涉，兩列波的波峰相遇點為加強點，波峰和波谷的相遇點是減弱的點，加強的點只是振幅大了，并非任一時刻的位移都大;減弱的點只是振幅小了，也并非任一時刻的位移都最小. 如圖若S1、S2為振動方向同步的相干波源，當PS1-PS2=nλ時，振動加強;當PS1-PS2=(2n+1)λ/2時，振動減弱。
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:20～20000Hz.
(3)超聲波:頻率高于20000Hz的聲波.
①超聲波的重要性質有:波長短，不容易發(fā)生衍射，基本上能直線傳播，因此可以使能量定向集中傳播;穿透能力強.
?、趯Τ暡ǖ睦?用聲納探測潛艇、魚群，探察金屬內部的缺陷;利用超聲波碎石治療膽結石、腎結石等;利用“B超”探察人體內病變.
13.多普勒效應:由于波源和觀察者之間有相對運動使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現象.其特點是:當波源與觀察者有相對運動，兩者相互接近時，觀察者接收到的頻率增大;兩者相互遠離時，觀察者接收到的頻率減小。
高中物理機械振動和機械波命題特點
1、以課本演示實驗為背景，考查描述機械運動和機械波的物理量。
2、以振動圖像和波形圖為載體，考查描述機械運動和機械波的物理量以及波的特性。
3、以簡諧運動為載體，考查能量轉化問題。
4、從學生思維定勢處命題。
高中物理機械振動和機械波考點剖析
1、從命題類型來看：選擇題是本部分高考命題的主打類型，絕大部分題目都是 以這種形式呈現，其次是填空類題型，計算或證明類題型除在新課程改革 實驗區(qū)外，出現的幾率最低，且表現出極強的綜合性，與動力學規(guī)律的聯系相當普遍，“機械振動與機械波”知識僅占有真題的較少部分。
2、從命題數量及所占分值比例來看：在每套高考理綜試卷或高考物理試卷中，“機械振動與機械波”僅占據一席之地，命題數量最多不超出兩個。
3、從命題難度來看：由于波的圖像與常規(guī)有所不同、又涉及多解，顯得略有難度之外，總的命題難度不高，本年度“機械振動與機械波”所有高考命題的難度均徘徊在易題與中檔題之間。
4、 從命題涉及知識點來看：“機械振動與機械波”高考命題覆蓋面較廣，在參與統(tǒng)計的考卷中，共涉及了簡諧運動、簡諧運動的特例、簡諧運動的圖 像、外力作用下的振動、機械波、橫波的圖像等六個大的知識點，并特別注重了對重點知識點的考查，其中橫波的圖像考查次數最多，其次是簡諧運動的圖像命題， 機械振動、波的特有現象(包括干涉、衍射)和多普勒效應也是考查的知識點。
5、從命題知識點考查形式來看：“機械振動與機械波”命題的一 個顯著特點就是考查具有較強的綜合性，知識點間的聯系較為突出。主要表現在兩個方 面，一是“機械振動與機械波”塊內知識點間的融合，一個命題往往涉及到振動或波的多個方面，不少題目同時涉及到機械振動和機械波的知識點，特別值得一提的 是振動圖像與波動圖像的融合，再就是振動圖像與描述波的物理量間的融合;第二個大的方面就是與塊外知識點間的融合，主要體現為與動力學規(guī)律的綜合。
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