笔记07 机械波及光学笔记-一本抢分笔记之高中物理

第 103 页 笔记七 机械波及光学笔记 第一节 机械振动 1、机械振动 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。 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， 3、描述振动的物理量 研究振动除了要用到位移、速度、加速度、动能、势能等物理量以外，为适应振动特点还要引入一些 新的物理量。 ⑴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。 ⑵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。 ⑶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。 ⑷频率 f：振动物体单位时间内完成全振动的次数。 ⑸角频率ω：角频率也叫角速度，即圆周运动物体单位时间转过的弧度数。 周期、频率、角频率的关系是：T f  1 ，T  2  . ⑹相位 ：表示振动步调的物理量。 4、研究简谐振动规律的几个思路 ⑴动力学方法：受力特征：回复力 F =- kx；加速度，简谐振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。 ⑵运动学方法：简谐振动的速度、加速度、位移都随时间作正弦或余弦规律的变化。（这种用正弦或 余弦表示的公式法在高中阶段不要求掌握。） ⑶图象法 ⑷能量角度：简谐振动过程，系统动能和势能相互转化，总机械能守恒，振动能量和振幅有关。 5、简谐运动的表达式 ）（）（ 00 2sinsinx   t Τ tΑ 振幅 A，周期 T，相位 0 2  t Τ ，初相 0 第 104 页 6、简谐运动描述及有关振动的物理量 1．直接描述量： ①振幅 A；②周期 T；③任意时刻的位移 x. 2．间接描述量： ①频率 f： T f 1 ②角速度： T  2 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) 简谐运动的特点是周期性。在回复力的作用下，物体的运动①在空间上有往复性， 即在平衡位置附近做往复的变加速(或变减速)运动；②在时间上有周期性，即每经过 一定时间，运动就要重复一次。 小结：①简谐运动的图象是正弦或余弦曲线，与运动轨迹不同。②简谐运动图象 反应了物体位移随时间变化的关系。③根据简谐运动图象可以知道物体的振幅、周期、 任一时刻的位移。 7、单摆（实验、探究） 单摆周期公式： g lT 2 上述公式是高考要考查的重点内容之一。 对周期公式的理解和应用注意以下几个问题：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。所以 g也叫等效重力加速度。因地球 表面不同位置、不同高度，不同星球表面 g 值都不相同，g 不一定等于 9.8m/s2。1)单摆系统运动状态不同 g 值也不相同。例如单摆在向上加速发射的航天飞机内，设加速度为 a，此时摆球处于超重状态，沿圆弧 切线的回复力变大，摆球质量不变，则重力加速度等效值 g = g + a。2)g 还由单摆所处的物理环境决定。 如带小电球做成的单摆在竖直方向的匀强电场中，回复力应是重力和竖直的电场合力在圆弧切向方向的分 力，所以也有－g的问题。一般情况下 g值等于摆球静止在平衡位置时，摆线张力与摆球质量的比值。 8、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。 规律：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。 第二节 机械波 (2)机械波 机械振动在介质中的传播过程叫机械波 产生的条件： ①要有做机械振动的物体作为波源， ②要有能够传播机械振动的介质。 l 单 摆 共振曲线，当驱动力的频率等于 系统的固有频率时，振动的振幅 最大。 第 105 页 (3)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