机械振动和机械波复习课件
(3)简谐运动的能量 简谐运动过程中动能和势能 相互转化,机械能守恒.振动能 量与振幅有关,振幅越大,能量 越大.
4简谐振动的两个模型 (1)弹簧振子 (2)单摆 当摆角很小时(小于10°)时,单 摆可以近似看做简谐运动.其周 期 ,与摆球质量m、振幅A都 无关。其中l为摆长,表示从悬点到 摆球质心的距离,要区分摆长和摆 线长。
③周期T和频率f:物体完成一次 所需的时间叫周期,而频率则等 于单位时间内完成全振动的次数, 它们是表示振动快慢的物理 量.二者互为倒数关系. 注:简谐振动的周期和频率由振动 系统自身的性质决定,和振幅无关.
(2)简谐运动的表达式x=Asin(ωt+φ). 注:ω =______ (3)简谐运动的图象 ①物理意义:表示振子的位移随时间变化 的规律,为正弦(或余弦)曲线. (不是轨迹)
3.干涉:频率相同的两列波叠加, 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 弱的区域相互间隔的现象.产生稳 定的干涉现象的必要条件:两列波 的频率相同. 干涉和衍射是波所特有的现象.
五、多普勒效应 当波源与观察者之间有相对运动时, 观察者会感到波的频率发生了变化, 这种现象叫多普勒效应.当波源与 观察者相向运动时,观察者接收到 的频率变大;当波源与观察者背向 运动时,观察者接收到的频率变 小. 实质:波源的频率没有变化,只是 观察者接收到的频率发生了变化.
物理选修3-4 机械振动与机械波 复习课件
一、简谐运动 1、定义:如果质点的位移与时 间的关系遵从正弦函数的规律, 即它的振动图象是一条正弦曲线, 这样的振动叫简谐运动.
F回=-kx
2、简谐运动的描述 (1)描述简谐运动的物理量 ①位移x:由平衡位置指向质点 所在位置的有向线段,是矢量。 注:位移的参考点是平衡位置 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.机械波的分类 (1)横波:质点的振动方向与波的 传播方向垂直,凸起的最高处叫 波峰,凹下的最低处叫波谷. (2)纵波:质点的振动方向与波的 传播方向在同一直线上,质点分 布最密的地方叫密部,质点分布 最疏的地方叫疏部.
4.描述机械波的物理量 (1)波长λ: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. 在横波中,两个相邻波峰(或波谷) 间的距离等于波长.在纵波中, 两个相邻密部(或疏部)间的距离 等于波长.
6.质点振动方向与波传播方向的互判 同侧法:
四、波的衍射和干涉 1.衍射:波绕过障碍物继续传播的现 象.产生明显衍射现象的条件是:障碍 物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不 多 . 2.波的叠加:几列波相遇时,每列波 都能够保持各自的状态继续传播而不互 相干扰,只是在重叠的区域里,介质的 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 的位移的矢量和
(3)小球在光滑圆弧上的往复 滚动,和单摆完全等同。只要摆 角足够小,这个振动就是简谐运 动。这时周期公式中的l应该是圆 弧半径R
二、受迫振动和共振 1.受迫振动:物体在周期性驱 动力 作用下的振动.做受迫振动 的物体,它的周期或频率等于驱 动力 的周期或频率,而与物体 的固有周期或频率无关.
2.共振:做受迫 振动的物体,它的 固有频率与驱动力 的频率越接近,其 振幅就越大,当二 者相等时,振幅达 到最大,这就是共 振现象.共振曲线 如图1-4所示.
(2)频率f:波的频率由波源决定, 无论在什么介质中传播,波的频 率不变. (3)波速v:单位时间内振动向外 传播的距离.波速的大小 由介质决定.
(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)波由一种介质进入另一种 介质,频率不变,波速改变,因 此波长改变。
5.横波的图象 如图1-5所示为一横波的图象.纵坐标表示某一时 刻各个质点偏离平衡位置的位移,横坐标表示在波 的传播方向上各个质点的平衡位置.它反映了在波 传播的过程中,某一时刻介质中各质点的位移在空 间的分布.简谐波的图象为 正弦 曲 线.
思考:振动图像与波动图像的区别?
(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(类比录 像);波的图象表示介质中的各个质 点在同一时刻的位移(类比照片)。 (2)图象的横坐标不同: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。
例1:如图1-12所示为一水平弹 簧振子的振动图象,试完成以下 要求:(1)写出该振子简谐运动的 表达式.
(2)在第2 s末到第3 s末这段时间 内弹簧振子的加速度、速度、动 能和弹性势能各是怎样变化的?
(2)弹簧振子和单摆的回复力 水平弹簧振子的回复力为弹簧弹 力;竖直悬挂的弹簧振子的回复 力是弹力和重力的合力;单摆的 回复力是摆球所受重力的回复力是重力 的切向分力,不能说成是重 力和拉力的合力。在平衡位 置振子所受回复力是零,但 合力是向心力,指向悬点, 不为零。
3.简谐运动的回复力和能量 (1)简谐运动回复力的特点:回复力的大小跟偏离平 衡位置的位移大小成正比,回复力的方向总指向平 衡位置 即:F= -kx 注:①回复力时刻指向平衡位置;②可由F= -kx 判 定一个振动是否是简谐运动。③回复力是按效果命 名的, 可由任意性质的力提供.可以是几个力的合 力也可以是一个力的分力;
三、机械波 1.定义:机械振动在介质中的 传播形成机械波. 2.产生条件:一是要有做机械 振动的物体作为波源,二是要有 能够传播机械振动的介质.
机械波的传播特点(规律): (1)各质点都做受迫振动,起 振方向都和波源的起振方向相同; 且其振动频率(周期)都等于波 源的振动频率(周期),但离波 源越远的质点振动越滞后。 (2)机械波传播的是波源的振 动形式(波形)和波源提供的能量, 质点不随波迁移。