机械振动和机械波www.ks.5u.com考点扫描内容要求34．弹簧振子，简谐运动，简谐运动的振幅、周期和频率，简谐运动的位移—时间图像Ⅱ35．单摆，在小振幅条件下单摆作简谐运动．单摆周期公式Ⅱ36．振动中的能量转化Ⅰ37．自由振动和受迫振动，受迫振动的振动频率.共振及其常见的应用Ⅰ38．振动在介质中的传播——波．横波和纵波．横波的图象．波长、频率和波速的关系Ⅱ39．波的叠加．波的干涉．衍射现象Ⅰ40．声波．超声波及其应用Ⅰ41．多普勒效应120.用单摆测重力加速度Ⅰ本章内容是历年高考的必考内容，其中命题频率最高的知识点是波的图象、频率、波长、波速的关系其次是单摆，题型多以选择题的形式出现，试题信息容量大，综合性强，一道题往往考查多个概念和规律，特别是通过图象考查对波的理解能力、推理能力和空间想象能力。第一课时机械振动基础过关一．振动及描述振动的物理量1．机械振动：物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧所做的往复运动称为机械振动，简称振动．2．回复力：振动物体所受的总是指向平衡位置的力，它可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力，属于效果力，在具体问题中要注意分析是什么力提供了回复力．3．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，其最大等于振幅.注意：无论振子从什么位置开始振动，其位移总是以平衡位置为初位置．4．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．5．周期T和频率：表示振动快慢的物理量，两者互为倒数关系，当T和由振动系统本身决定时，则叫固有周期和固有频率．二．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，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫简谐运动。表达式为：F=-kx2．从总体上描述简谐运动的物理量（1）振幅A是描述振动强弱的物理量。（一定要将振幅跟位移相区别，在简谐运动的振动过程中，振幅是不变的而位移是时刻在改变的）（2）周期T是描述振动快慢的物理量。周期由振动系统本身的因素决定，叫固有周期。任何简谐振动都有共同的周期公式：（其中m是振动物体的质量，k是回复力系数，即简谐运动的判定式F=-kx中的比例系数，对于弹簧振子k就是弹簧的劲度，对其它简谐运动它就不再是弹簧的劲度了）。（3）频率f=1/T也是描述振动快慢的物理量三．阻尼振动1．定义：振幅逐渐减小的振动．2．功能关系：系统减少的机械能用于克服阻力做功．四．受迫振动1．定义：在外界周期性驱动力作用下的振动．2．频率特征：受迫振动的频率等于驱动力的频率，与固有频率无关．3．振幅特征：驱动力的频率越接近固有频率，振幅越大，当时，振幅最大，这种现象叫做共振．受迫振动达到稳定时，驱动力对系统所做的功及时补偿系统因克服阻力做功而损失的机械能，振幅保持不变．考点突破一．简谐运动1．简谐运动的位移必须是指偏离平衡位置的位移。也就是说，在研究简谐运动时所说的位移的起点都必须在平衡位置处。2．“平衡位置”不等于“平衡状态”。平衡位置是指回复力为零的位置，物体在该位置所受的合外力不一定为零。（如单摆摆到最低点时，沿振动方向的合力为零，但在指向悬点方向上的合力却不等于零，所以并不处于平衡状态）3．F=-kx是判断一个振动是不是简谐运动的充分必要条件。凡是简谐运动沿振动方向的合力必须满足该条件；反之，只要沿振动方向的合力满足该条件，那么该振动一定是简谐运动。二．弹簧振子弹簧振子是一种忽略摩擦、弹簧质量的理想化模型．对弹簧振子来讲，弹簧的劲度系数和振子的质量确定了，其振动的周期和频率也就确定了无论是在地球上、其他星球上，还是在完全失重的人造卫星中，也无论是水平放置还是竖直悬挂，周期T和频率均不变，即其周期是由系统本身的条件决定．振动的回复力可能是弹力或重力和弹力的合力，视具体情况而定．三．简谐运动的五个特征1．动力学特征：F=-kx，“—”表示回复力的方向与位移方向相反，k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数。2．运动学特征：简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比而方向相反，为变加速运动，远离平衡位置时，x、F、a、Ep均增大，v、Ek均减小，靠近平衡位置时则相反．3．运动的周期性特征：相隔T或nT的两个时刻振子处于同一位置且振动状态相同．4．对称性特征：（1）相隔T/2或（2n+1）T/2(n为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反．（2）质点在距平衡位置等距离的两个点上具有相等大小的速度、加速度，在平衡位置左右相等距离上运动时间也是相同的．5．能量特征：振动的能量包括动能Ek和势能Ep，简谐运动过程中，系统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒．方法梳理1．把握简谐运