1、一、簡諧運動1、定義：如果質(zhì)點的位移與時間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖象是一條正弦曲線，這樣的振動叫簡諧運動F回=-kx物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件2、簡諧運動的描述(1)描述簡諧運動的物理量位移x：由平衡位置指向質(zhì)點所在位置的有向線段，是矢量。注：位移的參考點是平衡位置振幅A：振動物體離開平衡位置的最大距離，是標(biāo)量，表示振動的強弱物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件周期T和頻率f：物體完成一次 所需的時間叫周期，而頻率則等于單位時間內(nèi)完成全振動的次數(shù)，它們是表示振動快慢的物理量二者互為倒數(shù)關(guān)系注:簡諧振動的周期和頻率由振動系統(tǒng)自身的性質(zhì)決定,和振幅無關(guān).物理選修

2、3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件(2)簡諧運動的表達式xAsin(t)注： _ (3)簡諧運動的圖象物理意義：表示振子的位移隨時間變化的規(guī)律，為正弦(或余弦)曲線(不是軌跡)物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件3簡諧運動的回復(fù)力和能量(1)簡諧運動回復(fù)力的特點：回復(fù)力的大小跟偏離平衡位置的位移大小成正比，回復(fù)力的方向總指向平衡位置 即：F -kx 注:回復(fù)力時刻指向平衡位置;可由F -kx 判定一個振動是否是簡諧運動?；貜?fù)力是按效果命名的, 可由任意性質(zhì)的力提供可以是幾個力的合力也可以是一個力的分力;物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件(2)彈簧振子和單擺的回復(fù)力水平彈簧振子的回

3、復(fù)力為彈簧彈力；豎直懸掛的彈簧振子的回復(fù)力是彈力和重力的合力；單擺的回復(fù)力是擺球所受重力在圓周切線方向的分力物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件注:單擺振動的回復(fù)力是重力的切向分力，不能說成是重力和拉力的合力。在平衡位置振子所受回復(fù)力是零，但合力是向心力，指向懸點，不為零。物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件(3)簡諧運動的能量簡諧運動過程中動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機械能守恒振動能量與振幅有關(guān)，振幅越大，能量越大物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件4簡諧振動的兩個模型（1）彈簧振子（2）單擺當(dāng)擺角很小時（小于10）時，單擺可以近似看做簡諧

4、運動.其周期 ，與擺球質(zhì)量m、振幅A都無關(guān)。其中l(wèi)為擺長，表示從懸點到擺球質(zhì)心的距離，要區(qū)分?jǐn)[長和擺線長。物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件（3）小球在光滑圓弧上的往復(fù)滾動，和單擺完全等同。只要擺角足夠小，這個振動就是簡諧運動。這時周期公式中的l應(yīng)該是圓弧半徑R物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件二、受迫振動和共振1受迫振動：物體在周期性驅(qū)動力 作用下的振動做受迫振動的物體，它的周期或頻率等于驅(qū)動力 的周期或頻率，而與物體的固有周期或頻率無關(guān)物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件2共振：做受迫振動的物體，它的固有頻率與驅(qū)動力的頻率越接近，其振幅就越大，當(dāng)二者相等時，振幅達到最

5、大，這就是共振現(xiàn)象共振曲線如圖14所示 物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件三、機械波1定義：機械振動在介質(zhì)中的傳播形成機械波2產(chǎn)生條件：一是要有做機械振動的物體作為波源，二是要有能夠傳播機械振動的介質(zhì)物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件機械波的傳播特點（規(guī)律）：（1）各質(zhì)點都做受迫振動，起振方向都和波源的起振方向相同；且其振動頻率（周期）都等于波源的振動頻率（周期），但離波源越遠的質(zhì)點振動越滯后。（2）機械波傳播的是波源的振動形式(波形)和波源提供的能量，質(zhì)點不隨波遷移。物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件3機械波的分類(1)橫波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向垂直，凸起的最

6、高處叫波峰，凹下的最低處叫波谷(2)縱波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上，質(zhì)點分布最密的地方叫密部，質(zhì)點分布最疏的地方叫疏部物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件4描述機械波的物理量(1)波長：兩個相鄰的、在振動過程中對平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點間的距離叫波長在橫波中，兩個相鄰波峰(或波谷)間的距離等于波長在縱波中，兩個相鄰密部(或疏部)間的距離等于波長物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件(2)頻率f：波的頻率由波源決定，無論在什么介質(zhì)中傳播，波的頻率不變(3)波速v：單位時間內(nèi)振動向外傳播的距離波速的大小由介質(zhì)決定物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件（1）在同一種

7、均勻介質(zhì)中機械波的傳播是勻速的。波速、波長和頻率之間滿足公式：v=f。（2）波由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)，頻率不變，波速改變，因此波長改變。 物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件5橫波的圖象如圖15所示為一橫波的圖象縱坐標(biāo)表示某一時刻各個質(zhì)點偏離平衡位置的位移，橫坐標(biāo)表示在波的傳播方向上各個質(zhì)點的平衡位置它反映了在波傳播的過程中，某一時刻介質(zhì)中各質(zhì)點的位移在空間的分布簡諧波的圖象為 正弦 曲線思考：振動圖像與波動圖像的區(qū)別？物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件（1）物理意義不同：振動圖象表示同一質(zhì)點在不同時刻的位移(類比錄像)；波的圖象表示介質(zhì)中的各個質(zhì)點在同一時刻的位移(類比照片)

8、。 （2）圖象的橫坐標(biāo)不同：振動圖象的橫坐標(biāo)表示時間；波的圖象的橫坐標(biāo)表示距離。（3）從振動圖象上可以讀出振幅和周期；從波的圖象上可以讀出振幅和波長。物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件6質(zhì)點振動方向與波傳播方向的互判同側(cè)法：物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件四、波的衍射和干涉1衍射：波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是：障礙物或孔的尺寸比波長小或與波長相差不多 2波的疊加：幾列波相遇時，每列波都能夠保持各自的狀態(tài)繼續(xù)傳播而不互相干擾，只是在重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和 物理選修3-4機械振動

9、和機械波專題復(fù)習(xí)課件3干涉：頻率相同的兩列波疊加，某些區(qū)域的振動加強， 某些區(qū)域的振動減弱，并且振動加強和振動減弱的區(qū)域相互間隔的現(xiàn)象產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的必要條件：兩列波的頻率相同干涉和衍射是波所特有的現(xiàn)象物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件五、多普勒效應(yīng)當(dāng)波源與觀察者之間有相對運動時，觀察者會感到波的頻率發(fā)生了變化，這種現(xiàn)象叫多普勒效應(yīng)當(dāng)波源與觀察者相向運動時，觀察者接收到的頻率變大；當(dāng)波源與觀察者背向運動時，觀察者接收到的頻率變小實質(zhì)：波源的頻率沒有變化，只是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件例1:如圖112所示為一水平彈簧振子的振動圖象，試完成以

10、下要求：(1)寫出該振子簡諧運動的表達式 物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件(2)在第2 s末到第3 s末這段時間內(nèi)彈簧振子的加速度、速度、動能和彈性勢能各是怎樣變化的？物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件(3)該振子在前100 s的總位移是多少？路程是多少？物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件【規(guī)律總結(jié)】(1)簡諧運動的圖象并非振動質(zhì)點的運動軌跡(2)位移總是背離平衡位置，回復(fù)力和加速度總是指向平衡位置；向最大位移處運動時,位移變大，回復(fù)力、加速度和勢能均變大，而速度和動能均減小;向平衡位置運動與此相反.物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件(3)簡諧運動具有對稱性：

11、若兩點ab關(guān)于O點對稱，則這兩點的位移、回復(fù)力、加速度、大小相等、方向相反，從O點分別到ab的時間相等，因此，在O點的速度大小一定相等。(4)簡諧運動具有周期性：一個周期T內(nèi)通過的路程為4A 物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件 進一步得出：T/2時間運動路程一定為2A,但 T/4 時間內(nèi)的路程不一定等于A.物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件總結(jié)：1、從某時刻開始，波傳播的時間是周期的多少倍，波傳播的距離就是波長的多少倍；2、波剛傳播到哪個位置，則該位置質(zhì)點的起振方向與振源的起振方向相同物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件例4(8分)如圖117所示，實線是某時刻的波形圖象，虛線是0.2 s后的波形圖(1)若波向左傳播，求它傳播的可能距離；(2)若波向右傳播，求它的最大周期；(3)若波速是35 m/s，求波的傳播方向物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件總結(jié)：一、波速計算方法1、v=/T=f 2、v=s/t 物理選修3-4機械振動和機械波專題復(fù)習(xí)課件二、波的多解問題1、波的空間周期性：相距為波長整數(shù)倍的多個質(zhì)點振動情況完全相同 。2、波的時間