专题01 机械振动和机械波【考点串讲】-2023-2024学年高二物理下学期期中考点大串讲（人教版）

高二下册物理半期复习·人教版 教师：xx老师 专题01 机械振动和机械波 知识考点 01 考点1：简谐运动的特征 04 考点4：机械波与波动图像 03 考点3：受迫振动与共振 02 简谐运动的两种模型 05 考点5：波的多解问题 06 考点6：振动图像和波动图像的综合应用 06 考点7：波的干涉、衍射和多普勒效应 07 考点01 简谐运动的特征 知识点1：简谐运动 1．简谐运动的概念 如果物体的位移与时间的关系遵从 的规律，即它的振动图像(x－t图像)是一条__________，这样的振动是一种简谐运动。 2．平衡位置 振动物体_________时的位置。 3．回复力 （1）定义：使振动物体在平衡位置附近做 的力。 （2）方向：总是指向 。 （3）来源：属于 ，可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力。 正弦函数 正弦曲线 原来静止 往复运动 平衡位置 效果力 4．描述简谐运动的物理量 考点01 简谐运动的特征 物理量 定义 意义 位移 由 指向物体 的有向线段 描述物体振动中某时刻的位置相对于 的位移 振幅 振动物体离开平衡位置的 ; 描述振动的 和能量 周期 振动物体完成一次 所需要的时间 描述振动的 ，两者互为倒数：T＝ 频率 振动物体完成全振动的次数与 之比 相位 ωt＋φ0 描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态 平衡位置 所在位置 平衡位置 最大距离 强弱 全振动 所用时间 快慢 知识点2：简谐运动的特征 1．动力学特征 F＝－kx，“－”表示回复力的方向与位移方向相反，k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数。 2．运动学特征 做简谐运动的物体加速度与物体偏离平衡位置的位移大小成正比而方向相反，为变加速运动，远离平衡位置时，x、F、a、Ep均增大，v、Ek均减小，靠近平衡位置时则相反。 3．周期性特征 相隔nT(n为正整数)的两个时刻，物体处于同一位置且振动状态相同。 考点01 简谐运动的特征 4．对称性特征 （1）时间对称性：相隔或(n为正整数)的两个时刻，物体位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等、方向相反。如图甲所示： 考点01 简谐运动的特征 （2）空间对称性：如图乙所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等。振子由P到O所用时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′ 5．能量特征 简谐运动，机械能守恒 考点01 简谐运动的特征 知识点3：简谐运动的公式和图像 1. 表达式 （1）动力学表达式：F＝ ，其中“－”表示回复力与位移的方向相反。 （2）运动学表达式：x＝ ，其中A表示振幅，ω＝＝2πf表示简谐运动的快慢，ωt＋φ0表示简谐运动的相位，φ0叫作 。 2．简谐运动的图像 （1）如图所示。 （2）物理意义：表示振动质点的位移随 的变化规律。 （3）图像信息 ①由图像可以看出质点振动的振幅、周期、初相位。 ②可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移。 ③可以确定某时刻质点所受的回复力、加速度和速度的方向。 －kx Asin(ωt＋φ0) 初相 时间 考点02 简谐运动的两种模型 简谐运动的两种模型 模型 弹簧振子 单摆 示意图 简谐运动条件 弹簧质量可忽略；无摩擦等 ；在弹簧弹性限度内 摆线为不可伸缩的轻质细线；无空气阻力；最大摆角 . 回复力 弹簧的 提供 摆球 沿与摆线垂直方向的分力 平衡位置 弹簧处于 处 点 周期 与 无关 T＝ . 能量转化 弹性势能与动能的相互转化， 守恒 重力势能与动能的相互转化， 守恒 阻力 θ<5° 弹力 重力 原长 最低 振幅 2π 机械能 机械能 考点02 简谐运动的两种模型 1．对单摆的理解 （1）回复力：摆球重力沿轨迹切线方向的分力，F回＝－mgsinθ＝－x＝－kx，负号表示回复力F回与位移x的方向相反。 （2）单摆是一个理想化模型，摆角θ<5°时，单摆的周期为T＝2π，与单摆的振幅A、摆球质量m无关，式中的g由单摆所处的位置决定。