高中物理机械振动机械波知识点总结课件新人教版选修

高中物理机械振动与机械波知识点总结第二节单摆运动定义特点单摆是由一根不可伸长的轻绳和一单摆的运动是一种简谐振动，其周个质量不计的摆球组成的理想模期只与摆长和重力加速度有关型简单谐振动概念周期性运动平衡位置物体沿一条直线往复运动，并以相同物体在无外力作用下所处的位置，此的时间间隔重复运动时合力为零振幅物体离开平衡位置的最大距离，表示振动的幅度单摆的周期计算公式单摆的周期计算公式是，其中是摆长，是重力加速度公式表明，单摆的周期仅与摆长和重力加速度有关，与摆球的质量和振幅无关T=2π√L/g Lg单摆的频率与振幅频率不变振幅影响周期单摆的频率只取决于摆长和重振幅越大，单摆的周期越长，力加速度，与振幅无关但频率保持不变能量变换分析势能1单摆的势能与高度有关，在最高点势能最大，最低点势能最小动能2单摆的动能与速度有关，在最高点动能最小，最低点动能最大机械能3单摆的机械能等于动能和势能之和，在理想情况下，机械能守恒第三节待测物体的简谐振动简谐振动是物理学中重要的研究对象，它在实际生活中也具有广泛的应用实验目的实验原理通过实验验证待测物体的简谐振利用待测物体的简谐振动，通过测动，并测定其周期和频率量其周期，可以计算出其频率简谐振动特征参数振幅周期振动过程中偏离平衡位置的最大完成一次完整振动所需的时间距离频率相位每秒完成的振动次数描述振动状态的物理量频率与弹性系数关系12正比关系公式验证弹性系数越大，物体振动越快，频率也越高公式体现了频率与弹性系数的正比关系频率与质量关系质量增加频率降低质量减小频率升高频率与振幅关系12振幅影响频率固定振幅变化不影响振动频率频率取决于系统的固有属性第四节复杂系统的振动阻尼振动受迫振动在实际振动中，振动系统总会受到当振动系统受到周期性外力的作用阻力，导致振幅逐渐减小的振动称时，系统将以外力频率进行振动，为阻尼振动例如，钟摆在空气中这种振动称为受迫振动例如，推会因为空气阻力而逐渐停止摆动秋千时，秋千的振动频率会逐渐与你的推力频率同步阻尼振动概念能量耗散振动衰减由于阻力，系统振动过程中能量逐渐损失，振幅逐渐减小阻尼振动是一种衰减振动，振幅随时间逐渐减小直至停止临界阻尼情况阻尼系数系统阻尼系数达到临界值时，振动将以最快的速度衰减到平衡位置，不会发生振荡过渡过程系统在临界阻尼情况下，振动幅度不会出现振荡，而是逐渐衰减到平衡位置实际应用临界阻尼在实际应用中非常重要，例如汽车减震器，可以有效吸收冲击，避免过大的震动过阻尼情况阻尼系数1阻尼系数大于临界阻尼系数，即阻尼力过大振动2系统不会发生振动，而是缓慢地恢复平衡状态例子3一个被强烈压缩的弹簧，缓慢地恢复到初始状态临界阻尼情况振动停止1物体在最短时间内恢复平衡阻尼系数2达到临界值振动系统3不再振动第五节机械波基本性质机械波是介质中传播的振动形式，具有多种基本性质，如波速、波长、频率等，这些性质决定了机械波的传播方式和特点传播方式与特点横波纵波质点振动方向与波传播方向垂直，例如水面波质点振动方向与波传播方向一致，例如声波反射与干涉波遇到障碍物或介质分界面时，一部两列或多列波相遇时，在相遇区域分波被界面反射回来，形成反射波内，振动相互叠加，形成干涉现象驻波现象干涉叠加固定点位振动方式当两列波在空间相遇时，波的叠加会驻波是指在介质中传播的波与反射波驻波中的介质粒子在不同点位上振产生干涉现象相遇时，波的振幅呈现固定点位动，并形成固定的波节和波腹多普勒效应声音的变化雷达探测红移现象当一辆救护车驶近时，我们听到的警笛声雷达利用多普勒效应来探测物体的速度和天文学家利用多普勒效应来观察遥远星系会变得尖锐；当它远离时，声音会变得低距离，应用于交通管制、天气预报等领的光谱，判断星系的运动方向和速度沉域第六节机械波在自然界的应用自然界中，机械波无处不在，如声波、地震波、水波等这些机械波在生活中有着广泛的应用，为我们带来便利和乐趣声波在生活中的例子声波是机械波，它在空气中传播，能引起人耳听觉生活中，我们常听到各种各样的声音，例如，说话的声音、音乐的声音、汽车的声音等等声波还能用于医学诊断、建筑声学、声纳等领域例如，医生用超声波诊断疾病；建筑师利用声学原理设计吸音、隔音的建筑材料；声纳则利用声波探测水下物体地震波与探测地震波是地震发生时在地球内部传播的弹性波地震波分为纵波和横波两种纵波速度快，传播方向与振动方向一致，可以穿过固体、液体和气体横波速度慢，传播方向与振动方向垂直，只能穿过固体通过分析地震波的传播速度和到达时间，可以确定地震的震源位置和震级，以及地球内部结构的信息波浪与水上运动波浪是海洋表面的一种常见现象，由风力作用引起波浪的运动为水上运动提供了丰富多样的条件冲浪、帆板、水上摩托等水上运动都是利用波浪的能量来进行的，既能挑战自我，又能享受自然波的衍射与对性质当波遇到障碍物或孔隙时，会发生偏离直线传播的现象，称为衍射衍射现象说明波具有绕过障碍物传播的性质，这与光的直线传播不同当波长小于或等于孔隙尺寸时，衍射现象明显例如，水波通过狭窄的缝隙后会发生明显的衍射现象，而声波可以通过门缝传播，说明声波也具有衍射现象。