专题15 机械振动与机械波-【口袋书】2023年高考物理必背知识手册

专题15 机械振动与机械波 考点内容 要求 课程标准解读 简谐运动 b 1.认识简谐运动的特征。能用公式和图像描述简谐运动。 2.知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系。 3.认识受迫振动的特点。了解产生共振的条作及其应用。 4.通过观察，认识波的特征。能区别横被和纵被。能用图像描述横波。理解波速、波长和频率的关系。 5.知道波的反射和折射现象。了解波的干涉与衍射现象，了解声波的反射在B超中的应用。 6.认识多普勒效应。能解释多普勒效应产生的原因。能列举多普勒效应的应用实例。不要求定量解决多普勒现象问题，了解多普勒效应在彩超中的应用。 简谐运动的描述 c 简谐运动的回复力和能量 b 单摆 c 外力作用下的振动 b 波的形成和传播 b 波的图像 b 波长、频率和波速 c 波的衍射和干涉 b 多普勒效应 b 惠更斯原理 b 回复力：振动物理偏离平衡位置后，所受到的使它回到平衡位置的力 振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离 描述振动的物理量 机械振动 ： 物体在某中心位置两侧所做的往复运动 周期T：做简谐振动的物体完成一次全振动所需的时间 频率f：单位时间内振动物体完成全振动的次数 相位：描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态 定义：质点的位移和时间的关系遵从正弦函数规律的运动 简谐 运动 表达式： 图像：正弦（或余弦）曲线，特征 特点：对称性（时间、速度）；周期性 简谐运动的能量：经过某一位置时，所具有的势能和动能之和 弹簧振子：回复力 ；周期 单摆：回复力 ；周期 阻尼振动 外力作用下的振动 受迫振动 共振 机械波 机械波 定义：机械震动在介质中的传播 产生条件：有波源，有介质 分类：横波，纵波 描述机械波的物理量：波长，周期和频率，波速 波的图像特点及应用（与振动图象的区别） 波的 反射和 折射 波面、惠更斯原理 波的反射：遇到障碍物会返回来继续传播的现象 波的折射：波从一种截止进入另一种介质时，传播方向发生改变的现象， 折射定律： 定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象， 波的衍射 发生明显衍射的条件：缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多，或者比波长更小时 波的叠加：在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和 波的干涉 定义 产生干涉的必要条件：两列波的频率必须相同 定义：由于波源与观察者之间有相对运动，使得观察者感受到的频率发生变化的现象 波的干涉 规律：波源与观察者相互接近（原理）时，观察者接收到的频率增大（减小） 一、简谐运动 1、定义:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫做简谐运动. 2．平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置． 3．回复力 ①定义：使物体在平衡位置附近做往复运动的力． ②方向：总是指向平衡位置． ③来源：属于效果力，可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力． 4、简谐运动的特征:回复力，加速度，方向与位移方向相反，总指向平衡位置. 技巧点拨：简谐运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. 5、描述简谐运动的物理量 ①位移x:由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段，是矢量，其最大值等于振幅. ②振幅A:振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量，表示振动的强弱. ③周期T和频率f:表示振动快慢的物理量，二者互为倒数关系，即. 6、简谐运动的图像 ①意义:表示振动物体位移随时间变化的规律，注意振动图像不是质点的运动轨迹. ②特点:简谐运动的图像是正弦（或余弦）曲线. 从平衡位置开始计时，把开始运动的方向规定为正方向，函数表达式为，图象如图甲所示．从正的最大位移处开始计时，函数表达式为，图象如图乙所示 ③从图象可获取的信息 Ⅰ、振幅A、周期T(或频率f)和初相位φ0(如图所示)． Ⅱ、某时刻振动质点离开平衡位置的位移． Ⅲ、某时刻质点速度的大小和方向：曲线上各点切线的斜率的大小和正负分别表示各时刻质点的速度大小和方向，速度的方向也可根据下一相邻时刻质点的位移的变化来确定． Ⅳ、某时刻质点的回复力和加速度的方向：回复力总是指向平衡位置，回复力和加速度的方向相同． Ⅴ某段时间内质点的位移、回复力、加速度、速度、动能和势能的变化情况． 5、简谐运动的周期性 ①相隔的两个时刻，弹簧振子的位置关于平衡位置对称，位移等大反向(或都为零)，速度等大反向(或都为零)，加速度等大反向(或都为零)． ②相隔的两个时刻，弹簧振子在同一位置，位移、速度和加速度都