高考物理考点分类解析04 机械振动和机械波 教学素材

高考物理考点分类汇编 04 七、机械振动和机械波 1.简谐运动 （1）定义:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫做简谐运动. （2）简谐运动的特征:回复力 F=-kx，加速度 a=-kx/m，方向与位移方向相反，总指向平衡位置. 简谐运动是一种变加速运动，在平衡位置时，速度最大，加速度为零;在最大位移处，速度为零，加速度最大. （3）描述简谐运动的物理量 ① 位移 x:由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段，是矢量，其最大值等于振幅. ② 振幅 A:振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量，表示振动的强弱. ③ 周期 T 和频率 f:表示振动快慢的物理量，二者互为倒数关系，即 T=1/f. （4）简谐运动的图像 ① 意义:表示振动物体位移随时间变化的规律，注意振动图像不是质点的运动轨迹. ② 特点:简谐运动的图像是正弦（或余弦）曲线. ③ 应用:可直观地读取振幅 A、周期 T 以及各时刻的位移 x，判定回复力、加速度方向，判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况. 2.弹簧振子:周期和频率只取决于弹簧的劲度系数和振子的质量，与其放置的环境和放置的方式无任何关系.如某一弹簧振子做简谐运动时的周期为 T，不管把它放在地球上、月球上还是卫星中;是水平放置、倾斜放置还是竖直放置;振幅是大还是小，它的周期就都是 T. 3.单摆:摆线的质量不计且不可伸长，摆球的直径比摆线的长度小得多，摆球可视为质点.单摆是一种理想化模型. （1）单摆的振动可看作简谐运动的条件是:最大摆角 α<5°. （2）单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向并且指向平衡位置的分力. （3）作简谐运动的单摆的周期公式为 :T=2 π ① 在振幅很小的条件下，单摆的振动周期 跟振幅无关. ② 单摆的振动周期跟摆球的质量无关，只与摆长 L 和当地的重力加速度 g 有关. ③ 摆长 L 是指悬点到摆球重心间的距离，在某些变形单摆中，摆长 L 应理解为等效摆长，重力加速度应理解为等效重力加速度（一般情况下，等效重力加速度 g' 等于摆球静止在平衡位置时摆线的张力与摆球质量的比值 ）. 4.受迫振动 （1）受迫振动:振动系统在周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动. （2）受迫振动的特点:受迫振动稳定时，系统振动的频率等于驱动力的频率，跟系统的固有频率无关. （3）共振:当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，振动物体的振幅最大，这种现象叫做共振. ...