机械振动与机械波（一）知识脉络（二）要点概述一、机械振动1．弹簧振子的振动弹簧振子是一个理想化的物理模型。弹簧振子的振动是简谐运动，其位移随时间按正弦规律变化，其位移－时间图象是一条正弦曲线。2．描述简谐运动的物理量有：（1）振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离。描述物体的振动强弱。与位移的区别和联系：振幅是标量，位移是矢量；振幅等于最大位移的绝对值；在一个确定的简谐运动中，振幅是不变的，位移随时间是时刻变化的。（2）周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间。（3）频率：单位时间内完成的全振动的次数。周期和频率之间的关系：T=（4）相位：是表示物体振动步调的物理量，用相位来描述简谐运动在一个全振动中所处的阶段。简谐运动的振动方程为：x=Asin（ωt+）如图所示是A、B两个弹簧振子的振动图象，则它们的相位差是Δ=。3．简谐运动的动力学特征：（1）回复力：振动物体受到的总能使振动物体回到平衡位置，且始终指向平衡位置的力，叫回复力。做简谐运动的质点，回复力总满足F=-kx的形式。式中k是比例常数。回复力与加速度的方向总是与位移方向相反。速度方向与位移方向有时一致，有时相反；速度方向与回复力、加速度的方向也是有时一致，有时相反。因而速度的方向与其它各物理量的方向间没有必然联系。4．简谐运动的能量：简谐运动系统的动能和势能相互转化，机械能守恒。5．单摆的振动：（1）单摆模型：悬挂小球的细线的伸缩和质量可以忽略，线长又比球的直径大得多。实际单摆的摆长是从悬点到小球的球心，在观察的时间内可以不考虑各种阻力。（2）单摆的回复力：重力G沿圆弧切线方向的分力G1=mgsinθ（如图所示）提供了使摆球振动的回复力，在偏角很小时，sinθ≈所以单摆的回复力为（期中x表示摆球偏离平衡位置的位移，L表示单摆的摆长，负号表示回复力F与位移x的方向相反）（3）单摆的周期：在偏角很小的情况下，单摆做简谐运动。其周期与振幅无关，与决定与摆长、重力加速度。公式：（4）单摆周期公式的应用：测定当地的重力加速度。周期：机械振动简谐运动物理量：振幅、周期、频率运动规律简谐运动图象阻尼振动受力特点回复力：F=-kx弹簧振子：F=-kx单摆：受迫振动共振波的叠加干涉衍射多普勒效应特性实例声波，超声波及其应用机械波形成和传播特点类型横波纵波描述方法波的图象波的公式：x=vtt/sx/cmOA0.20.40.5OAA′GF′LθG1G26．阻尼振动：振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动。当阻尼很小时，在一段不太长的时间内，看不出振幅有明显的减小，就可以把它作为理想振动来处理。7．受迫振动：物体在外界驱动力作用下所做的振动叫受迫振动。①物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率；②受迫振动的频率跟物体的固有频率没有关系。8．共振：驱动力频率等于物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。共振曲线，如图所示。二、机械波1．机械波的产生条件：①波源（机械振动）②传播振动的介质（相邻质点间存在相互作用力）。2．机械波的分类机械波可分为横波和纵波两种。（1）质点振动方向和波的传播方向垂直的叫横波。（2）质点振动方向和波的传播方向平行的叫纵波。质点的振动方向和波的传播方向关系形状举例横波垂直凹凸相间；有波峰、波谷绳波等纵波在同一条直线上疏密相间；有密部、疏部弹簧波、声波等3．机械波的传播（1）在同一种均匀介质中机械波的传播是匀速的。波速、波长和频率之间满足公式：v=λf。（2）介质质点的运动是在各自的平衡位置附近的简谐运动，是变加速运动，介质质点并不随波迁移。（3）机械波转播的是振动形式、能量和信息。（4）起振方向：介质中每个质点开始振动的方向都和振源开始振动的方向相同。4．振动图象和波的图象振动图象和波的图象从图形上看好象没有什么区别，但实际上它们有本质的区别。（1）物理意义不同：振动图象表示同一质点在不同时刻的位移；波的图象表示介质中的各个质点在同一时刻的位移。（2）图象的横坐标的单位不同：振动图象的横坐标表示时间；波的图象的横坐标表示距离。（3）从振动图象上可以读出振幅和周期；从波的图象上可以读出振幅和波长。...
