专题06 选修3-4 机械振动机械波-2018-2019学年高二物理下学期核心知识随学随练

专题06 选修3-4机械振动机械波 一． 机械振动 1．机械振动定义： （1）定义：物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧来回做往复运动，叫做机械振动。 （2）机械振动产生的条件是：①回复力不为零。②阻力很小。使振动物体回到平衡位置的力叫做回复力，回复力属于效果力，在具体问题中要注意分析什么力提供了回复力。 2．简谐振动： 在机械振动中最简单的一种理想化的振动。对简谐振动可以从两个方面进行定义或理解： （1）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，叫做简谐振动。 （2）物体的振动参量，随时间按正弦或余弦规律变化的振动，叫做简谐振动，掌握弹簧振子和单摆的规律。 3．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叫做位移。位移是矢量，其最大值等于振幅。 （2）振幅A：做机械振动的物体离开平衡位置的 最大距离叫做振幅，振幅是标量，表示振动的强弱。振幅越大表示振动的机械能越大，做简揩振动物体的振幅大小不影响简揩振动的周期和频率。 （3）周期T：振动物体完成一次余振动所经历的时间叫做周期。所谓全振动是指物体从某一位置开始计时，物体第一次以相同的速度方向回到初始位置，叫做完成了一次全振动。 （4）频率f：振动物体单位时间内完成全振动的次数。 （5）相位：表示振动步调的物理量。 ４．简谐运动的表达式 振幅A，周期T，相位，初相 ５．简谐运动图象描述振动的物理量 (1)直接描述量：①振幅A；②周期T；③任意时刻的位移t。 (2)间接描述量： ①频率f：f=1/T ②角速度：ω=2π/T ③x-t图线上一点的切线的斜率等于V。 (3)从振动图象中的x分析有关物理量(v，a，F) ６．单摆周期公式： 注意：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。 ７．受迫振动和共振 物体在周期性外力作用下的振动叫受迫振动。受迫振动的规律是：物体做受迫振动的频率等于策动力的频率，而跟物体固有频率无关。当策动力的频率跟物体固有频率相等时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫共振。共振是受迫振动的一种特殊情况。 ８．机械波 横波和纵波 （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。 例题：1．某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝Asint，则质点(　　)． A．第1 s末与第3 s末的位移相同 B．第1 s末与第3 s末的速度相同 C．第3 s末至第5 s末的位移方向都相同 D．第3 s末至第5 s末的速度方向都相同 2．一质点做简谐运动的图象如图12-1-1所示，下列说法正确的是(　　)． [来源:Zxxk.Com] 图12-1-1 A．质点振动频率是4 Hz B．在10 s内质点经过的路程是20 cm C．第4 s末质点的速度为零 D．在t＝1 s和t＝3 s两时刻，质点位移大小相等、方向相同 3．两个相同的单摆静止于平衡位置，使摆球分别以水平初速v1、v2(v1＞v2)在竖直平面内做小角度摆动，它们的频率与振幅分别为f1，f2和A1，A2，则(　　) A．f1＞f2，A1＝A2　　　　　 　B．f1＜f2，A1＝A2 C．f1＝f1，A1＞A2 D．f1＝f2，A1＜A2 4．下表记录了某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，若该振动系统的固有频率为f固，则(　　). 驱动力频率/Hz 30 40 50 60 70 80 受迫振动振幅/cm 10.2 16.8 27.2 28.1 16.5 8.3 A．f固＝60 Hz B．60 Hz<f固<70 Hz C．50 Hz<f固<60 Hz D．以上三项都不对 5．如图12-1-2所示，两根完全相同的弹簧和一根张紧的细线将甲、乙两物块束缚在光滑水平面上，已知甲的质量大于乙的质量．当细线突然断开后，两物块都开始做简谐运动，在运动过程中(　　)． [来源:学科网] 图12-1-2 A．甲的振幅大于乙的振幅 B．甲的振幅小于乙的振幅 C．甲的最大速度