第八章 机械振动与机械波-【优学精研】2026年高考物理一轮总复习必备随身宝典word

第八章　机械振动与机械波 第1讲　机械振动 一、简谐运动(选必一第二章第1~3节) 提醒:是变速运动 1.定义:质点在运动方向上所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比,并且总是指向__________的  警示:物体经过平衡位置时不一定是平衡状态运动。 2.平衡位置:物体在振动过程中__________为零的位置。竖直弹簧振子中,小球静止的位置是平衡位置,但此时弹簧发生了形变,并非弹簧原长的位置。  3.回复力 定义 使物体返回到_____________的力,方向总是指向_____________ 来源 属于_______力,可以是某一个力,也可以是几个力的_______或某个力的_______ 模型 分析 水平方向的弹簧振子,弹力充当回复力 竖直方向的弹簧振子,弹力和重力的合力充当回复力 m随M一起振动,m的回复力是静摩擦力 【警示】做简谐运动的物体经过平衡位置时,回复力一定为零,但所受合力不一定为零。 二、简谐运动的图像(选必一第二章第2节) 1.物理意义:表示振子的_______随时间变化的规律,为正弦(或余弦)曲线。  2.表达式:运动学表达式:___________________,其中A代表振幅,ω=2πf代表简谐运动的快慢,ωt+φ0代表简谐运动的相位,φ0叫作初相。  3.简谐运动的图像 图像 类型 从平衡位置开始计时,函数表达式为x=___________________,图像如图甲所示  从正方向的最大位移处开始计时,函数表达式为x=Acosωt,图像如图乙所示 图像 特征 图像反映的是位移随时间的变化规律,随时间的增加而延伸 任一时刻在图线上对应点的切线的斜率绝对值表示该时刻质点的速度大小,斜率正、负表示速度的方向,斜率为正时,表示质点的速度沿x轴正方向;斜率为负时,表示质点的速度沿x轴负方向 【警示】简谐运动的x-t图像,不是振子的运动轨迹,振子的运动轨迹是一条线段。 三、单摆(选必一第二章第4节) 构成 理想化模型 一根没有弹性的细线,一端固定,另一端系一可看成质点的小球 理想化要求 (1)细线形变要求:细线的伸缩可以忽略。 (2)质量要求:细线质量与小球质量相比可以忽略。 (3)线长度要求:球的直径与线的长度相比可以忽略。 (4)受力要求:忽略摆动过程中所受的阻力作用 回复力来源 摆球重力沿与摆线垂直方向的分力,即回复力F=G2=mgsinθ 平衡位置 _______ 周期 T=2π 四、受迫振动和共振(选必一第二章第6节) 1.受迫振动:系统在驱动力作用下的振动。 2.共振: (1)概念:当驱动力的频率等于_____________时,物体做受迫振动的振幅最大的现象。  (2)共振的条件:驱动力的频率等于_____________。  3.共振曲线: 如图所示的共振曲线,表示某振动系统受迫振动的振幅A(纵坐标)随驱动力频率f(横坐标)变化的关系。 4.受迫振动和共振的理解 (1)受迫振动的周期和频率由外界驱动力的周期和频率决定,与振动物体自身的固有周期和固有频率无关。 (2)受迫振动的振幅大小与外界驱动力的周期和频率有关,驱动力的频率与固有频率越接近,受迫振动的振幅就越大,两者相差越大,受迫振动的振幅就越小,当两者相等时,受迫振动的振幅最大。 质疑辨析 (1)简谐运动的平衡位置就是质点所受合力为零的位置。 (　　) (2)做简谐运动的质点先后通过同一点,回复力、速度、加速度、位移都是相同的。(　　) (3)做简谐运动的质点,速度增大时,其加速度一定减小。 (　　) (4)振动物体经过半个周期,路程等于2倍振幅;经过个周期,路程等于振幅。 (　　) (5)单摆的振动周期由摆球的质量和摆角共同决定。 (　　) (6)单摆每次经过平衡位置时,位移为零、动能最大。 (　　) (7)物体做受迫振动时,其振动频率由驱动力的频率决定。 (　　) (8)驱动力的频率越大,物体做受迫振动的振幅越大。 (　　) 第2讲　机械波 一、机械波(选必一第三章第1节) 警示:不能在真空中传播。 1.形成条件: (1)有发生机械振动的_______。  (2)有传播_______,如空气、水等。  2.传播特点: (1)传播振动形式、传播_______、传播信息。  (2)质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动,质点不随波_______。  提醒:前带后,后跟前,波的形式向后传。 3.机械波的分类: 分类 横波 纵波 实例 绳波 弹簧波、声波 判断 依据 质点振动方向和波的传播方向_______ 质点振动方向和波的传播方向在同一条直线上 形状 凹凸相间:有_______、_______ 疏密相间:有______、_______ 二、波的传播(选必一第三章第2节) 1.波的图像: (1)图像的建立:如图所示,用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的_____________,纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的_______,在xOy平面上,画出各点(x,y),用______________把各点连接起来就得到了波的图像。  (2)图像的物理意义:表示在波的传播方向上,某一时刻各质点离开_____________的位移。  (3)简谐波:波形图像是_____________的波。简谐波在传播时,介质中各质点在做_____________。  2.波长、频率和波速: 物理量 波长 周期或频率 波速 定义 在波动中,振动相位总是_____的两个______质点间的距离,通常用λ表示  在波动中,各个质点的振动周期或频率是_______,它们都等于______的振动周期或频率  波速是指波在介质中______的速度  关系 在一个周期的时间内,振动在介质中传播的距离等于____________  v==_______或v=  决定因素 提醒:(1)在横波中,两个相邻波峰(或波谷)间的距离等于波长。 (2)在纵波中,两个相邻密部(或疏部)间的距离等于波长。 注意:“相邻”和“振动相位总是相同的”是波长定义的关键,二者缺一不可。 三、波的干涉、衍射和多普勒效应(选必一第三章第3~5节) 1.波的叠加: 几列波相遇时能够保持各自的运动特征继续传播,在重叠的区域里,质点同时参与这几列波引起的振动,质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的__________。  2.波的衍射和干涉的比较: 波的衍射现象分析:波传到小孔(或障碍物)时,小孔(或障碍物)仿佛是一个新的波源,由它发出与原来同频率的波(称为子波),在孔后传播,于是就出现了偏离直线传播的衍射现象。波的直线传播是衍射不明显时的近似情形。 3.多普勒效应 (1)条件:波源和观察者之间有_____________。  (2)现象:观察者感到_______发生变化。  (3)实质:波源的频率_______,观察者接收到的频率发生_______。  (4)规律:波源的频率_______,只是观察者接收到的波的频率发生变化。如果二者相互靠近,观察者接收到的频率_______;如果二者相互远离,观察者接收到的频率_______。  质疑辨析 (1)在机械波传播过程中,介质中的质点沿着波的传播方向移动。 (　　) (2)机械波在传播过程中,各质点振动的周期、起振方向都相同。 (　　) (3)波源停止振动,已形成的波仍然继续向前传播。 (　　) (4)通过波的图像可以找出任一质点在任意时刻的位移。 (　　) (5)波速表示介质中质点振动的快慢。 (　　) (6)一切波都能发生干涉现象和衍射现象。 (　　) (7)两列波叠加时,加强区的质点振幅变大,质点一直处于位移最大处。 (　　) (8)发生多普勒效应时,波源的真实频率不会发生任何变化。 (　　) 实验九　用单摆测重力加速度的大小 实验原理 当摆角很小时,单摆做简谐运动,其运动周期为T=2π,由此得到g= ,因此,只要测出摆长l和振动周期T,就可以求出当地的重力加速度g的值 实验方案 实验装置 实验步骤 数据处理 方案一: 单摆模型 (1)安装:按照如图1所示原理图安装装置。 (2)测摆长:如图2所示,用毫米刻度尺量出摆线长l',用游标卡尺或螺旋测微器测出小钢球直径D,则单摆的摆长l=__________。  (3)测周期:如图3所示,将单摆从平衡位置拉开一个较小的角度(__________),然后释放小球,当小球摆到__________时开始计时,记下单摆做30~50次全振动的总时间,算出单摆的振动周期。  注:可以利用秒表、光电门等测量 1.公式法:将测得的周期T和摆长l分别代入公式g=中算出重力加速度g的值,再算出g的平均值。 2.图像法:由T=2π得T2=l,以摆长l为横轴、以T2为纵轴作出T2-l图像,如图所示,图像的斜率k==,所以g= 方案二: 类单摆 模型 (1)安装:按照原理图安装装置。 (2)测周期:钢球经过圆弧轨道_____________时开始计时,可以利用秒表、光电门等测量  同方案一 误差分析 1.单摆悬点没有固定,小球摆动过程中摆长变化; 2.小球未在同一竖直平面内摆动,形成圆锥摆; 3.测量摆长时多记或漏记小球半径; 4.测量周期时未从最低点开始计时,或多记、漏记全振动次数 学科网（北京）股份有限公司 $ 第八章　机械振动与机械波 第1讲　机械振动 一、1.平衡位置　2.回复力 3.平衡位置　平衡位置　效果　合力　分力 二、1.位移　2.x=Asin(ωt+φ0)　3.Asinωt 三、最低点 四、2.(1)固有频率　(2)固有频率 【质疑辨析】 提示:(1)×。当单摆的摆球运动到最低点时,回复力为零,所受合力不为零。 (2)×。做简谐运动的质点先后通过同一点,回复力、加速度、位移都是相同的,速度大小相等,方向相反。 (3)√。 (4)×。振动物体经过半个周期,路程等于2倍振幅;经过个周期,路程可能等于振幅,也可能大于或小于振幅。 (5)×。单摆的振动周期由摆长和重力加速度共同决定。 (6)√。　(7)√。 (8)×。受迫振动的振幅大小与外界驱动力的周期和频率有关,驱动力的频率与固有频率越接近,受迫振动的振幅就越大,两者相差越大,受迫振动的振幅就越小,当两者相等时,受迫振动的振幅最大。 第2讲　机械波 一、1.(1)波源　(2)介质　2.(1)能量　(2)迁移 3.互相垂直　波峰　波谷　密部　疏部 二、1.(1)平衡位置　位移　平滑的曲线 (2)平衡位置　(3)正弦曲线　简谐运动 2.相同　相邻　相同的　波源　传播　一个波长　λf 三、1.矢量和 2.障碍物　频率　增大　直线　相差不多　比波长更小　频率 3.(1)相对运动　(2)频率　(3)不变　变化 (4)不变　变大　变小 【质疑辨析】 提示:(1)×。在机械波传播过程中,介质中的质点在平衡位置附近振动,不会沿着波的传播方向移动。 (2)√。　(3)√。 (4)×。通过波的图像可以找出该时刻任一质点的位移。 (5)×。波速表示介质中机械波传播的快慢。 (6)×。一切波都能发生衍射现象,产生干涉现象的两列波的频率须相同。 (7)×。两列波叠加时,加强区的质点振幅变大,但该质点也在振动,位移一直在发生变化。 (8)√。 实验九　用单摆测重力加速度的大小 l'+　小于5°　最低点　最低点B 学科网（北京）股份有限公司 $