振动和波的基础知识.doc

1. 机械振动：（1） ：机械振动即物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧所做的往返的运动（2） ：回复力F回：指向“平衡”位置的合力叫回复力（3） ：振动位移x：都以“平衡”位置为位移的起点（4） ：振幅A：振动物体离开“平衡"位置的最大距离，振幅越大，振动的能量就越大（5） ：振动的周期T：指完成一次全振动的时间；周期表示振动的快慢，周期小表示振动的快（6） ：振动的频率f:指单位时间内完成振动的次数;频率大，表示振动的快。单位为：赫兹(Hz）（7） ：T=;振动的周期T的大小与振幅的大小无关：对于同一个振动系统,当振动的振幅变大时，其周期将保持不变,所以物体振动的周期又叫固有周期（8） ：平衡位置:振动的中心位置，是假冒的“平衡”，F合不一定为0，如:单摆的“平衡”位置的加速度为：2:简谐振动：(1）：回复力F回和位移x成正比,但它们的方向相反;F回kxx为物体离开“平衡”位置的位移负号表示回复力F回和位移x的方向相反回复力就是一个指向“平衡”位置的合力（2） :对于同一个振动系统，当振动的振幅变大时，其周期仍保持不变（3） ：简谐振动的xt图像:是一条正弦或余弦曲线（4） ：振动的周期T的大小与振幅的大小无关(所以把它叫国有周期）.弹簧振子的T与小球的质量、弹簧的劲度序数有关；单摆的T与摆长、重力加速度g有关3. 单摆（1） ：当单摆的摆角小于80时，单摆的振动可以看做简谐振动（2） ：单摆振动时，也可以把它看做圆周运动（多多从不同的角度分析问题）（3） ：单摆的回复力由重力在切线方向的分力提供。当摆角小于80时，,(如右图）（3） ：当单摆的摆角小于80时，L为物体摆动时的圆心(悬点）到物体重心的距离g为当地的重力加速度g ；g´= （g´为离天体表面H高处的重力加速度;g为天体表面的重力加速度；R为天体的半经；M为中心天体的质量;H为离天体表面的高）公式说明T与振幅A无关（4） ：单摆振动时，由于拉力始终与速度垂直，所以拉力不做功，如无阻力，则物体的机械能守恒（5） ：单摆振动时，如有阻力，则在短时间内，仍可把它看做简谐振动4、 任何一个介质质点在一个周期内经过的路程都是4A，在半个周期内经过的路程都是2A，但在四分之一个周期内经过的路程就不一定是A了(多多用位移时间图像帮助分析问题）5、 受迫振动:（1） ：物体在周期性外力的作用下的振动叫受迫振动（2） ：物体做受迫振动时，它的频率等于驱动力的频率，而跟物体的固有频率无关，如图：假如L=g，则单摆的固有周期=2秒，如果每隔八秒推一下小球，则单摆的周期就为8秒,而不是2秒（3） ：波在传播时,各质点都在做受迫振动(各质点都在模仿波源的振动）,所以波由一种介质传到另一介质时，波的频率不变（等于波源的振动频率）（4） ：物体在做受迫振动时，驱动力的频率跟物体的固有频率相等的时侯，物体的振幅最大，这种现象叫共振。驱动力的频率跟物体的固有频率越接近，物体的振幅也越大，如图为共振曲线（5） ：当f驱动力=f固时物体会发生共振，共振时的振幅比不共振时的振幅大（6） ：利用共振的有：共振筛、转速计、微波炉、打夯机、跳板跳水、打秋千防止共振的有：机床底座、航海、军队过桥、高层建筑、火车车厢6：简谐振动的图像(如右图为水平振动的弹簧振子的振动图像)：由图像可知：（1） :振动图像表示的是某一质点在各个时刻的位移（2） ：振幅A为15cm（3） : 周期T为8s（4） :a点对应的时刻,速度在增大,速度的方向向负方向;加速度在减小,加速度的方向负方向（和位移的方向相反，此时位移为正10cm）回复力在减小,回复力的方向向负方向（和位移的方向相反）动能在增大，弹性势能在减小（机械能守恒） b点对应的时刻，速度在减小，速度的方向向负方向；加速度在增大,加速度的方向向正方向(和位移的方向相反，此时位移为5cm）回复力在增大，回复力的方向向正方向(和位移的方向相反）动能在减小，弹性势能在增大（机械能守恒） d点对应的时刻，速度在减小,速度的方向向正方向；加速度在增大，加速度的方向向负方向（和位移的方向相反，此时位移为正5cm）回复力在增大，回复力的方向向负方向（和位移的方向相反）动能在减小，弹性势能在增大(机械能守恒）（5） ：Va< Vb = Vd7：解振动问题的方法:（1） ：振动问题都是变力问题，一般选用动能定理、能量守恒定律解题.注意应用弹簧的弹性势能不变、(了解：弹性势能，k弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量）、弹力做的功= - 弹性势能的变化量等条件（2） ：充分利用振动的对称性，如在两个对称点的加速度a、速度v、位移、动能Ek、弹性势能相等等条件（3） ：充分利用振动的图像解题（画出振动的图像帮助解决问题)（4） ：注意应用临界点的条件:如弹力为0、加速度a、速度v、位移相等等等（5） ：两物体的加速度a、a2相等时，两物体可能将要分开（物体分开的瞬间,物体间的弹力为零）（6） ：弹簧的形变量或两次的形变量之差可能等于物体的位移：S=X2X18:机械波：机械振动在介质中的传播过程所形成的波叫做机械波（1） ：有振源和传播介质时就会产生机械波（2） ：波是传播能量的一种方式,即传递某种信息（3） ：波(信息）向前传播时，各介质只在自己的平衡位置附近振动，并不会随波（信息)向前传播（4） ：波（信息）向前传播时，波形（波形代表信息的内容）不会发生变化；如下图,波（信息）向右传播过后,A、B、C、D各质点仍然回到各自原来的位置；当波（信息）传递到E点时,它就开始振动，并按后面的波形振动（即开始模仿振源的所有动作），所以质点起到了传递信息的作用；要判断E如何振动，就看和它相邻的前一质点的运动情况即可（解波动问题，就是逻辑推理的过程，由A质点的情况推及到D质点的情况,由9秒的情况推及到8秒的情况）（5） :每经过一个周期,波就向前传播一个波长的距离；每经过个周期，波就向前传播个波长的距离（6） :波的频率就等于波源的振动频率，介质的振动频率也等于波源的振动频率（受迫振动）9：波速V：（1） ：；（2） :波速V只与介质有关,与波长、频率无关;当介质相同时，波速就相同（3） ：当波由一种介质传播到另一介质时，频率不变(各质点都在做受迫振动），波速、波长会发生改变10：波长：（1） ：两个相邻的,在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离，叫波长（2） ：在一个周期里，波向前传播的距离,叫波长（3） ：两个相邻的波峰之间的距离,叫波长；两个相邻的波谷之间的距离，叫波长11：波的周期、频率：波的频率就等于波源的振动频率，它们与速度、介质无关9秒末12：波的图像：由图像可知（1） ：波的图像表示的是某一时刻各个质点的位移的图像（2） ：振幅A为15cm（3） ：波长为8cn（4） ：在9秒末,a质点向下运动（它模仿的前一质点在它的右下方）（5） :在9秒末，a质点的速度在变大，加速度在变小，加速度的方向向下（各质点的运动规律仍然遵循振动的规律）13：波的衍射：(1) ： 波在传播中遇到障碍物时能绕过障碍物的现象，叫波的衍射(2) :一切波均能发生衍射，即任何条件下波均能发生衍射，只是有的衍射我们觉擦不到，但是仍然存在(3) :发生明显的衍射的条件是:障碍物或孔的直径比波长小或相差不多(4) ：楼上房间的人能听到楼底下人的声音，单缝衍射、眯眼看灯、隔并齐笔缝看灯、隔羽毛（纱布）缝看灯等呈彩色（看到彩色的光）,这些都是衍射14：波的干涉:（1） :频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔，这种现象叫波的干涉（2） :两个波源的振动方向相同，频率相同的同类波干涉时，就能得到稳定的干涉图样（3） ：围绕正在发声的音叉走一圈，听到声音忽强忽弱，双缝干涉、肥皂泡（膜）、蝉翼、雨天公路上汽油等呈彩色，这些都是干涉（4） ：波的干涉加强区是波峰和波峰相遇处或波谷和波谷相遇处,加强区仍在振动，其位移有可能小于减弱区的，但它的振幅一定大于减弱区的.波的干涉减弱区则是波峰和波谷相遇处（5） :当两个波源的振动方向相同，频率相同的同类波干涉时，某点到这两个波源的距离差为半个波长的偶数倍时，该点为振动的加强点；某点到这两个波源的距离差为半个波长的奇数倍时，该点为振动的减弱点。当两个波源的振动方向相反，频率相同的同类波干涉时,某点到这两个波源的距离差为半个波长的偶数倍时，该点为振动的减弱点；某点到这两个波源的距离差为半个波长的奇数倍时，该点为振动的加强点。15：多普勒效应:由于波源与观测者间的相互运动，导致波源发射频率与接收频率不同波源与观测者相互接近时，接收频率变大;反之，变小16：波的分类：波分为横波和纵波；声波为纵波17：波的反射：遵循反射定律（如：反射角等于入射角等等）18：解波动问题的方法：（1） :一定要画出波动图像（2） ：注意应用波形不变（把整个波形拿来平移，一般不要把波形延长）,各质点都在模仿波源的振动，通过逻辑推理导出答案（由“现在”推导出“将来”,由“现在”推导出“过去"）（3） :还应考虑到波的周期性、重复性，质点振动的周期性、重复性6