期末复习冲刺03 机械振动 机械波 （基本概念+典型题型）-2023-2024学年高二物理下学期期末复习冲刺专题训练（人教版2019）

期末复习讲义三 机械振动 机械波 (精选各地最新试题，老师们可根据学情灵活选取) 知识梳理 知识点一 简谐运动 (1)定义：物体在跟位移大小成正比并且总是指向 的回复力作用下的振动． (2)平衡位置：物体在振动过程中 为零的位置． (3)回复力 ①定义：使物体返回到 的力． ②方向：总是指向 ． ③来源：属于 力，可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某个力的 ． (4)简谐运动的特征 ①动力学特征：F回＝ ②运动学特征：x、v、a均按正弦或余弦规律发生周期性变化(注意v、a的变化趋势相反)． ③能量特征：系统的机械能守恒，振幅A不变． ④对称性特征： (1)相隔或(n为正整数)的两个时刻，振子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． (2)如图所示，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． (3)振子由P到O所用时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′. (4)振子往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOP＝tPO. 2．简谐运动的两种模型 知识点二　 简谐运动的公式和图象 1．简谐运动的表达式 (1)运动学表达式：x＝ ，其中A代表振幅，ω＝2πf表示简谐运动的快慢． 2．简谐运动的图象 (1)从 开始计时，函数表达式为x＝Asinωt，图象如图甲所示． (2)从 处开始计时，函数表达式为x＝Acosωt，图象如图乙所示． 3．图象信息 (1)由图象可以得出质点做简谐运动的振幅、周期和频率． (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回复力、加速度的方向：因回复力总是指向平衡位置，故回复力和加速度的方向在图象上总是指向t轴． (4)确定某时刻质点速度的方向：速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判定，若下一时刻位移增加，振动质点的速度方向就是远离t轴，若下一时刻位移减小，振动质点的速度方向就是指向t轴． (5)比较不同时刻回复力、加速度的大小． (6)比较不同时刻质点的动能、势能的大小． 知识点三　 受迫振动和共振 1．受迫振动 系统在 作用下的振动．做受迫振动的物体，它做受迫振动的周期(或频率)等于 的周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率) 关． 2．共振 做受迫振动的物体，它的固有频率与驱动力的频率越接近，其振幅就越大，当二者 时，振幅达到最大，这就是共振现象．共振曲线如图所示． 知识点四　　单摆 1．对单摆的理解 (1)回复力：摆球重力沿 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)向心力：细线的拉力和重力沿细线方向的分力的合力充当向心力，F向＝FT－mgcosθ. 两点说明：当摆球在最高点时，F向＝＝0，FT＝mgcosθ. 当摆球在最低点时，F向＝，F向最大，FT＝mg＋m. 2．周期公式T＝2π 的两点说明 (1)l为等效摆长，表示从悬点到摆球重心的距离； (2)g为当地重力加速度． 知识点五　 机械波　横波和纵波 1．机械波的形成条件 (1)有发生机械振动的波源． (2)有传播介质，如空气、水等． 2．传播特点 (1)机械波传播的只是振动的 和 ，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波 ． (2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与 的振动周期和频率相同． (3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为 ，位移为 ． 3．机械波的分类 (1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互 的波，有 (凸部)和 (凹部)． (2)纵波： 质点的振动方向与波的传播方向在 上的波，有 和 ． 知识点六　 横波的图象　波速、波长和频率的关系 1．横波的图象 (1)坐标轴：横轴表示各质点的 ，纵轴表示该时刻各质点的 ． (2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开 的位移． (3)图象： 2．波长、波速、频率及其关系 (1)波长λ： 在波动中，振动相位总是 的两个相邻质点间的距离． (2)波速v： 波在介质中的传播速度，由 本身的性质决定． (3)频率f： 由波源决定，等于