2013高考物理一轮复习考点：振动和波
2013高考第一轮如何复习一直都是考生们关注的话题,我整理了2013高考物理一轮复习考点,希望为考生们提供服务。下面为您解读高考第一轮复习策略。卓越教育老师为大家整理了相关资料,仅供参考
一、机械振动
1、机械振动:物体(或物体的一部分)在某一中心位置两侧做的往复运动.振动的特点:
存在某一中心位置;
往复运动,这是判断物体运动是否是机械振动的条件.产生振动的条件:
振动物体受到回复力作用;
阻尼足够小;
2、回复力:振动物体所受到的总是指向平衡位置的合外力.
回复力时刻指向平衡位置;
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;
合外力:指振动方向上的合外力,而不一定是物体受到的合外力.
在平衡位置处:回复力为零,而物体所受合外力不一定为零.如单摆运动,当小球在最低点处,回复力为零,而物体所受的合外力不为零.
3、平衡位置:是振动物体受回复力等于零的位置;也是振动停止后,振动物体所在位置;平衡位置通常在振动轨迹的中点。“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)。
二、简谐振动及其描述物理量
1、振动描述的物理量
(1)位移:由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段.
①是矢量,其最大值等于振幅;
②始点是平衡位置,所以跟回复力方向永远相反;
③位移随时间的变化图线就是振动图象.
(2)振幅:离开平衡位置的最大距离.
①是标量;
②表示振动的强弱;
(3)周期和频率:完成一次全变化所用的时间为周期T,每秒钟完成全变化的次数为频率f.
①二者都表示振动的快慢;
②二者互为倒数;T=1/f;
③当T和f由振动系统本身的性质决定时(非受迫振动),则叫固有频率与固有周期是定值,固有周期和固有频率与物体所处的状态无关.
2、简谐振动:物体所受的回复力跟位移大小成正比时,物体的振动是简偕振动.
①受力特征:回复力F=—KX。
②运动特征:加速度a=一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。
说明:
①判断一个振动是否为简谐运动的依据是看该振动中是否满足上述受力特征或运动特征。
②简谐运动中涉及的位移、速率、加速度的参考点,都是平衡位置.三.弹簧振子:
1、一个可作为质点的小球与一根弹性很好且不计质量的弹簧相连组成一个弹簧振子.一般来讲,弹簧振子的回复力是弹力(水平的弹簧振子)或弹力和重力的合力(竖直的弹簧振子)提供的.弹簧振子与质点一样,是一个理想的物理模型.
2、弹簧振子振动周期:T=2 ,只由振子质量和弹簧的劲度决定,与振幅无关,也与弹簧振动情况无关。(如水平方向振动或竖直方向振动或在光滑的斜面上振动或在地球上或在月球上或在绕地球运转的人造卫星上)
3、可以证明,竖直放置的弹簧振子的振动也是简谐运动,周期公式也是 。这个结论可以直接使用。
4、在水平方向上振动的弹簧振子的回复力是弹簧的弹力;在竖直方向上振动的弹簧振子的回复力是弹簧弹力和重力的合力。
四、振动过程中各物理量的变化情况
振动体位置 位移X 回复力F 加速度a 速度v 势能 动能 方向 大小 方向 大小 方向 大小 方向 大小 平衡位置O 0 0 0 最大 最小 最大最大位移处A 指向A 最大 指向O 最大 指向O 0→最大 0 最大 最小平衡位置O→最大位移处A 指向A 0→最大 指向O 0→最大 指向O 最大 O→A 最大→0 最小→最大 最大→最小最大位移处A→平衡位置O 指向A 最大→0 指向O 最大→0 指向O 最大→0 A→O 0→最大 最大→最小 最小→最大说明:简谐运动的位移,回复力,加速度,速度都随时间做周期性变化(正弦或余弦函数)变化周期为T,振子的动能、势能也做周期性变化,周期为T/2
①凡离开平衡位置的过程,v、Ek均减小,x、F、a、EP均增大;凡向平衡位置移动时,v、Ek均增大, x、F、a、EP均减小.
②振子运动至平衡位置时,x、F、a为零,EP最小,v、Ek最大;当在最大位移时,x、F、a、EP最大,v、Ek最为零;
③在平衡位置两侧的对称点上,x、F、a、v、Ek、EP的大小均相同.五、简谐运动图象1.物理意义:表示振动物体(或质点)的位移随时间变化的规律.2.坐标系:以横轴表示时间,纵轴表示位移,用平滑曲线连接各时刻对应的位移末端即得
3.特点:简谐运动的图象是正弦(或余弦)曲线.
4.应用:
①可直观地读取振幅A、周期T以及各时刻的位移x;
②判定各时刻的回复力、速度、加速度方向;
③判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能、等物理量的变化情况注意:
①振动图象不是质点的运动轨迹.
②计时点一旦确定,形状不变,仅随时间向后延伸。
③简谐运动图像的具体形状跟计时起点及正方向的规定有关。
规律方法1、简谐运动的特点
2、弹簧振子模型
3、利用振动图像分析简谐振动点评: 对振动图象的理解和掌握要密切联系实际,既能根据实际振动画出振动图象;又能根据振动图象还原成一个具体的振动,达到此种境界,就可熟练地用图象分析解决振动
单摆、振动中的能量知识简析
一、单摆
1、单摆:在细线的一端挂上一个小球,另一端固定在悬点上,如果线的伸缩和质量可以忽略,球的直径比线长短得多,这样的装置叫做单摆.这是一种理想化的模型,一般情况下细线(杆)下接一个小球的装置都可作为单摆.
2、单摆振动可看做简谐运动的条件是:在同一竖直面内摆动,摆角θ<100.
3、单摆振动的回复力: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。
4、单摆的周期:当 l、g一定,则周期为定值 T=2π ,与小球是否运动无关.与摆球质量m、振幅A都无关。其中摆长l指悬点到小球重心的距离,重力加速度为单摆所在处的测量值。要区分摆长和摆线长。
5、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和小球半径r的差。
6、秒摆:周期为2s的单摆.其摆长约为lm.
二、振动的能量
1、对于给定的振动系统,振动的动能由振动的速度决定,振动的势能由振动的位移决定,振动的能量就是振动系统在某个状态下的动能和势能的总和.
2、振动系统的机械能大小由振幅大小决定,同一系统振幅越大,机械能就越大.若无能量损失,简谐运动过程中机械能守恒,做等幅振动.
3、阻尼振动与无阻尼振动
(1)振幅逐渐减小的振动叫做阻尼振动.
(2)振幅不变的振动为等幅振动,也叫做无阻尼振动.注意:等幅振动、阻尼振动是从振幅是否变化的角度来区分的,等幅振动不一定不受阻力作用.
4.受迫振动
(1)振动系统在周期性驱动力作用下的振动叫做受迫振动.
(2)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.
5.共振
(1)当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时,物体的振幅最大的现象叫做共振.
(2)条件:驱动力的频率等于振动系统的固有频率.
(3)共振曲线.如图所示.规律方法1、单摆的等效问题
①等效摆长:如图所示,当小球垂直纸面方向运动时,摆长为CO.
②等效重力加速度:当单摆在某装置内向上运动加速度为a时,T=2π ;当向上减速时T=2π ,影响回复力的等效加速度可以这样求,摆球在平衡位置静止时,摆线的张力T与摆球质量的比值.2、摆钟问题 单摆的一个重要应用就是利用单摆振动的等时性制成摆钟。在计算摆钟类的问题时,利用以下方法比较简单:在一定时间内,摆钟走过的格子数n与频率f成正比(n可以是分钟数,也可以是秒数、小时数……),再由频率公式可以得到。