第6天 机械振动机械波问题-【寒假自学课】2024年高二物理寒假提升学与练（人教版2019）

第6天 机械振动机械波问题 （复习篇） 目录 考点聚焦：核心考点+高考考点，有的放矢 重点速记：知识点和关键点梳理，查漏补缺 难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升 学以致用：真题经典题+提升专练，全面突破 核心考点聚焦 高考考点聚焦 常考考点 真题举例 振动图像和波动图像相结合问题 2023·全国乙卷·高考真题 波形图 波的叠加问题 2023·全国甲卷·高考真题 波的描述物理量、波的干涉问题 2022·全国乙卷·高考真题 波的描述物理量、波形图 2022·全国甲卷·高考真题 一．弹簧振子的振动分析 在平衡位置处所受的合力为零，加速度为零；而在最大位移处所受的合力最大，加速度最大． 二、描述简谐运动的物理量 1．全振动：经过一次全振动，位移(x)、加速度(a)、速度(v)三者第一次同时与初始状态相同． 2．振幅:一个振动系统的周期和频率有确定的值，由振动系统本身的性质决定，与振幅无关． 3.回复力 (1)回复力的方向总是指向平衡位置． (2)回复力的性质:回复力是根据力的效果命名的，可能由合力、某个力或某个力的分力提供．它一定等于振动物体在振动方向上所受的合力． (3)回复力公式：F＝－kx:k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数．其值由振动系统决定，与振幅无关;“－”号表示回复力的方向与偏离平衡位置的位移的方向相反． 4．简谐运动的加速度：由a＝－x，可得加速度a与位移x的大小成正比，方向与位移方向相反． 三．物体是否做简谐运动的判断方法 (1)简谐运动的回复力满足F＝－kx；(2)简谐运动的振动图像是正弦曲线． 四、简谐运动的能量是指物体在经过某一位置时所具有的势能和动能之和． 1．简谐运动的能量由振动系统和振幅决定，对同一个振动系统，振幅越大，能量越大． 2．在简谐运动中，振动的总能量保持不变． 3．在振动的一个周期内，动能和势能完成两次周期性变化．物体的位移减小，势能转化为动能，位移增大，动能转化为势能． 五、典型的简谐运动一： 单摆周期公式的理解 (1)单摆的周期公式在单摆偏角很小时成立(偏角为5°时，由周期公式算出的周期和准确值相差0.01%)． (2)公式中l是摆长，即悬点到摆球球心的距离l＝l线＋r球． (3)公式中g是单摆所在地的重力加速度，由单摆所在的空间位置决定． (4)周期T只与l和g有关，与摆球质量m及振幅无关，所以单摆的周期也叫固有周期． 六、典型的简谐运动二：共振 1．共振的条件：驱动力的频率与系统的固有频率相等，即f驱＝f固． 2．共振曲线 如图所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率，纵坐标为受迫振动的振幅． (1)从受力角度看：当驱动力的频率等于物体的固有频率时，它的每一次作用都使物体的振幅增加，直到振幅达到最大． (2)从功能关系看：当驱动力的频率等于物体的固有频率时，驱动力对物体做正功，使振动能量不断增加，振幅不断增大，直到增加的能量等于克服阻尼作用损耗的能量，振幅才不再增加．振动能量最大，振幅最大． (3)认识曲线的形状：f＝f0时发生共振；f＞f0或f＜f0时振幅较小．f与f0相差越大，振幅越小． 七、机械波的特点 (1)机械振动在介质中的传播形成机械波． (2)介质中各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同． (3)离波源越远，质点振动越滞后，但每一个质点的起振方向与波源起振方向相同． (4)机械波向前传播的是振动这种运动形式，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移． 3．振动和波动的联系 (1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动． (2)波动中各质点振动的性质、频率和振幅均与波源相同． 八、波长、频率和波速 1．波长的三种确定方法 (1)定义法：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离等于一个波长． (2)图像法 ①在波的图像上，无论从什么位置开始，一个完整的正弦曲线对应的水平距离为一个波长． ②在波的图像上，振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离为一个波长． (3)公式法：根据公式λ＝vT来确定． 2．波长、频率和波速的关系 (1)波的周期和频率由波源决定，与v、λ无关，当波从一种介质进入另一种介质时，周期和频率不发生改变． (2)波速由介质本身的性质决定，在同一种均匀介质中波速不变． (3)由λ＝可知，波长由波速和频率共同决定． 九、波的干涉 1．发生干涉的条件：(1)两列波的频率相同；(2)相位差恒定． 2．．干涉图样及其特点 (1)干涉图样的特点 ①加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化)． ②加强区和减弱区的位置固定不变，加强区与减弱区互相间隔． (3)振动加强点和减弱点的理解 ①加强点