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1、精品_精品资料_高中物理选修 3-4 学问及讲义目录：一、简谐运动二、机械波三、电磁波 电磁波的传播四、电磁振荡 电磁波的发射和接收五、振动和波（机械振动与机械振动的传播） 一简谐运动1、机械振动：物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧来回做往复运动,叫做机械振动.机械振动产生的条件是：（1）回复力不为零.（ 2）阻力很小.使振动物体回到平稳位置的力叫做回复力,回复力属于成效力,在详细问题中要留意分析什么力供应了回复力.2、简谐振动：在机械振动中最简洁的一种抱负化的振动.对简谐振动可以从两个方面进行定义或懂得：（ 1）物体在跟位移大小成正比,并且总是指向平稳位置的回复力作用下的振动,叫做简谐
2、振动.（ 2）物体的振动参量,随时间按正弦或余弦规律变化的振动,叫做简谐振动,在高中物理教材中是以弹簧振子和单摆这两个特例来熟悉和把握简谐振动规律的.3、描述振动的物理量描述振动的物理量,讨论振动除了要用到位移、速度、加速度、动能、势能等物理量以外,为适应振动特点仍要引入一些新的物理量.（ 1）位移 x：由平稳位置指向振动质点所在位置的有向线段叫做位移.位移是矢量,其最大值等于振幅.（ 2）振幅A：做机械振动的物体离开平稳位置的最大距离叫做振幅,振幅是标量,表示振动的强弱.振幅越大表示振动的机械能越大,做简揩振动物体的振幅大小不影响简揩振动的周期和频率.（ 3）周期 T：振动物体完成一次余振动
3、所经受的时间叫做周期.所谓全振动是指物体从某一位置开头计时,物体第一次以相同的速度方向回到初始位置,叫做完成了一次全振动.（ 4）频率 f：振动物体单位时间内完成全振动的次数.（ 5）角频率：角频率也叫角速度,即圆周运动物体单位时间转过的弧度数.引入这个参量来描述振动的缘由是人们在讨论质点做匀速圆周运动的射影的运动规律时,发觉质点射影做的是简谐振动.因此处理复杂的简谐振动问题时,可以将其转化为匀速圆周运动的射影进行处理,这种方法高考大纲不要求把握.周期、频率、角频率的关系是：.（ 6）相位：表示振动步调的物理量.现行中学教材中只要求知道同相和反相两种情形.4、讨论简谐振动规律的几个思路：（ 1
4、）用动力学方法讨论,受力特点：回复力F = Kx .加速度,简谐振动是一种变加速运动.在平稳位置时速度最大,加速度为零.在最大位移处,速度为零,加速度最大.（ 2）用运动学方法讨论：简谐振动的速度、加速度、位移都随时间作正弦或余弦规律的变化,这种用正弦或余弦表示的公式法在高中阶段不要求同学把握.（ 3）用图象法讨论：娴熟把握用位移时间图象来讨论简谐振动有关特点是本章学习的重点之一.（ 4）从能量角度进行讨论：简谐振动过程,系统动能和势能相互转化,总机械能守恒,振动能量和振幅有关.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_5、简谐运动的表达式振幅 A ,周期 T,相位,初相6、简谐运动图象
5、描述振动的物理量1直接描述量：振幅 A .周期 T.任意时刻的位移t.2间接描述量： x-t 图线上一点的切线的斜率等于V .3从振动图象中的x 分析有关物理量 v, a, F简谐运动的特点是周期性.在回复力的作用下,物体的运动在空间上有往复性,即在平稳位置邻近做往复的变加速或变减速 运动.在时间上有周期性,即每经过肯定时间,运动就要重复一次.我们能否利用振动图象来判定质点x, F, v, a 的变化,它们变化的周期虽相等,但变化步调不同,只有真正懂得振动图象的物理意义,才能进一步判定质点的运动情形.小结： 1.简谐运动的图象是正弦或余弦曲线,与运动轨迹不同.2简谐运动图象反应了物体位移随时间
6、变化的关系.3依据简谐运动图象可以知道物体的振幅、周期、任一时刻的位移.7、单摆1 单摆周期公式上述公式是高考要考查的重点内容之一.对周期公式的懂得和应用留意以下几个问题：简谐振动物体的周期和频率是由振动系统本身的条件打算的.单摆周期公式中的L 是指摇摆圆弧的圆心到摆球重心的距离,一般也叫等效摆长. 例如图 1 中 ,三根等长的绳 L1、L2、L3 共同系住一个密度匀称的小球m,球直径为 d,L2、L3 与天花板的夹角 30 .如摆球在纸面内作小角度的左右摇摆,就摆的圆弧的圆心在O1 外,故等效摆长为,周期 T1=2 .如摆球做垂直纸面的小角度摇摆,叫摇摆圆弧的圆心在O 处,故等效摆长为,周期
7、T2=.单摆周期公式中的g,由单摆所在的空间位置打算,仍由单摆系统的运动状态打算.所以g 也叫等效重力加速度.由可知,的球表面不同位置、不同高度,不同星球表面g 值都不相同,因此应求出单摆所在的的等效g 值代入公式,即g 不肯定等于9.8m/s2.单摆系统运动状态不同g 值也不相同.例如单摆在向上加速发射的航天飞机内,设加速度为a, 此时摆球处于超重状态,沿圆弧切线的回复力变大,摆球质量不变,就重力加速度等效值g = g + a .再比如在轨道上运行的航天飞机内的单摆、摆球完全失重,回复力为零,就重力加速度等效值g = 0,周期无穷大,即单摆不摇摆了.g 仍由单摆所处的物理环境打算.如带小电球
8、做成的单摆在竖直方向的匀强电场中,回复力应是重力和竖直的电场合力在圆弧切向方向的分力, 所以也有 g 的问题.一般情形下g 值等于摆球静止在平稳位置时,摆线张力与摆球质量的比值.8、受迫振动和共振物体在周期性外力作用下的振动叫受迫振动.受迫振动的规律是：物体做受迫振动的频率等于策动力的频率,而跟物体固有频率无关.当策动力的频率跟物体固有频率相等时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫共振.共振是受迫振动的一种特殊情形.9、机械波 横波和纵波 横波的图象机械波：机械振动在介质中的传播过程叫机械波,机械波产生的条件有两个： 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.横波和纵波：质
9、点的振动方向与波的传播方向垂直的叫横波.质点的振动方向与波的传播方向在同始终线上的叫纵波.气体、液 体、固体都能传播纵波,但气体和液体不能传播横波,声波在空气中是纵波,声波的频率从20 到 2 万赫兹.其次章、机械波1 、机械波的特点：（ 1）每一质点都以它的平稳位置为中心做简振振动.后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动.（ 2）波只是传播运动形式（振动）和振动能量,介质并不随波迁移.横波的图象用横坐标 x 表示在波的传播方向上各质点的平稳位置,纵坐标y 表示某一时刻各质点偏离平稳位置的位移.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_简谐波的图象是正弦曲线,也叫正弦波简谐波的波
10、形曲线与质点的振动图象都是正弦曲线,但他们的意义是不同的. 波形曲线表示介质中的“各个2 、波长、波速和频率（周期）的关系描述机械波的物理量（ 1）波长：两个相邻的、在振动过程中对平稳位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长.振动在一个周期内在介质中传播的距离等于波长.（ 2）频率 f：波的频率由波源打算,在任何介质中频率保持不变.（ 3）波速 v：单位时间内振动向外传播的距离.波速的大小由介质打算.波速与波长和频率的关系：,3 、波的反射和折射波的干涉和衍射4 、.惠更斯原理：介质中任一波面上的各点,都可以看作发射子波的波源,而后任意时刻,这些子波在波前进方向的包络面便是新的波面.25 、依据
11、惠更斯原理,只要知道某一时刻的波阵面,就可以确定下一时刻的波阵面.、波的干涉和衍射衍射：波绕过障碍物或小孔连续传播的现象.产生显著衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多.干涉：频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强,使某些区域振动减弱,并且振动加强和振动减弱区域相互间隔的现象.产生稳固干涉现象的条件是：两列波的频率相同,相差恒定.稳固的干涉现象中,振动加强区和减弱区的空间位置是不变的,加强区的振幅等于两列波振幅之和,减弱区振幅等于 两列波振幅之差.判定加强与减弱区域的方法一般有两种：一是画峰谷波形图,峰峰或谷谷相遇增强,峰谷相遇减弱.二是相干波源振动相同时,某点到二波源程波差
12、是波长整数倍时振动增强,是半波长奇数倍时振动减弱.干涉和衍射 是波所特有的现象.6 、多普勒效应1. 多普勒效应： 由于波源和观看者之间有相对运动,使观看者感到频率变化的现象叫做多普勒效应.他是奥的利物理学家多普勒在 1842 年发觉的.2. 多普勒效应的成因：声源完成一次全振动,向外发出一个波长的波,频率表示单位时间内完成的全振动的次数,因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数,而观看者听到的声音的音调,是由观看者接受到的频率,即单位时间接收到的完全波的个数打算的.3. 多普勒效应是波动过程共有的特点,不仅机械波,电磁波和光波也会发生多普勒效应.4. 多普勒效应的应用 : 现代医学
13、上使用的胎心检测器、血流测定仪等有很多都是依据这种原理制成.依据汽笛声判断火车的运动方向和快慢,以炮弹飞行的尖叫声判定炮弹的飞行方向等.红移现象：在20 世纪初,科学家们发觉很多星系的谱线有“红衣现象”,所谓“红衣现象”,就是整个光谱结构向光谱红色的一端偏移,这种现象可以用多普勒效应加以说明：由于星系远离我们运动,接收到的星光的频率变小,谱线就向频率变小（即波长变大）的红端移动.科学家从红移的大小仍可以算出这种远离运动的速度.这种现象,是证明宇宙在膨胀的一个有力证据.7 、波的反射1. 波遇到障碍物会返回来连续传播,这种现象叫做波的反射2. 反射定律：入射线、法线、反射线在同一平面内,入射线与
14、反射线分居法线两侧,反射角等于入射角.入射角（ i）和反射角（i ）：入射波的波线与平面法线的夹角 i 叫做入射角反射波的波线与平面法线的夹角i 叫做反射角反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同 波遇到两种介质界面时,总存在反射8、波的折射1. 波的折射：波从一种介质进入另一种介质时,波的传播方向发生了转变的现象叫做波的折射2. 折射规律：1.折射角（ r）：折射波的波线与两介质界面法线的夹角r 叫做折射角（ 2）.折射定律：入射线、法线、折射线在同一平面内,入射线与折射线分居法线两侧入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在其次种介质中的速度之比：当入射速度大于折射速度时
15、,折射角折向法线.当入射速度小于折射速度时,折射角折离法线.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_当垂直界面入射时,传播方向不转变,属折射中的特例 在波的折射中,波的频率不转变,波速和波长都发生转变9 、光的折射定律折射率光的折射定律,也叫斯涅耳定律：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比假如用n 来表示这个比例常数,就有折射率 :光从一种介质射入另一种介质时,虽然入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数n,但是对不同的介质来说, 这个常数 n 是不同的这个常数n 跟介质有关系,是一个反映介质的光学性质的物理量,我们把它叫做介质的折射率i 是光线在真空中与法线之间的夹角r 是光线在介质中与法
16、线之间的夹角光从真空射入某种介质时的折射率,叫做该种介质的肯定折射率,也简称为某种介质的折射率第三章、电磁波电磁波的传播一、麦克斯韦电磁场理论1、电磁场理论的核心之一：变化的磁场产生电场在变化的磁场中所产生的电场的电场线是闭合的涡旋电场 懂得 : 1 匀称变化的磁场产生稳固电场2 非匀称变化的磁场产生变化电场2、电磁场理论的核心之二：变化的电场产生磁场麦克斯韦假设 :变化的电场就像导线中的电流一样,会在空间产生磁场,即变化的电场产生磁场懂得 : 1 匀称变化的电场产生稳固磁场2 非匀称变化的电场产生变化磁场规律总结1、麦克斯韦电磁场理论的懂得:恒定的电场不产生磁场恒定的磁场不产生电场匀称变化的
17、电场在四周空间产生恒定的磁场匀称变化的磁场在四周空间产生恒定的电场振荡电场产生同频率的振荡磁场振荡磁场产生同频率的振荡电场2、电场和磁场的变化关系二、电磁波1、电磁场：假如在空间某区域中有周期性变化的电场,那么这个变化的电场就在它四周空间产生周期性变化的磁场;这个变化的磁场又在它四周空间产生新的周期性变化的电场,变化的电场和变化的磁场是相互联系着的,形成不行分割的统一体 ,这就是电磁场这个过程可以用下图表达.2、电磁波：电磁场由发生区域向远处的传播就是电磁波. 3、电磁波的特点：1 电磁波是横波 ,电场强度 E 和磁感应强度B 按正弦规律变化 ,二者相互垂直 ,均与波的传播方向垂直2电磁波可以
18、在真空中传播,速度和光速相同 .v= f3 电磁波具有波的特性三、赫兹的电火花赫兹观看到了电磁波的反射,折射 ,干涉 ,偏振和衍射等现象 .,他仍测量出电磁波和光有相同的速度.这样赫兹证明了麦克斯韦关于光的电磁理论,赫兹在人类历史上第一捕获到了电磁波.第四章、电磁振荡电磁波的发射和接收1、LC 回路振荡电流的产生先给电容器充电,把能以电场能的形式储存在电容器中.（ 1）闭合电路,电容器C 通过电感线圈 L 开头放电.由于线圈中产生的自感电动势的阻碍作用.放电开头瞬时电路中电流为零,磁场能为零,极板上电荷量最大.随后,电路中电流加大,磁场能加大,电场能削减,直到电容器 C 两端电可编辑资料 -
19、- - 欢迎下载精品_精品资料_压为零.放电终止,电流达到最大、磁场能最多.（ 2）由于电感线圈 L 中自感电动势的阻碍作用电流不会立刻消逝,保持原先电流方向,对电容器反方向充电,磁场能削减,电场能增多.充电流由大到小,充电终止时,电流为零.接着电容器又开头放电,重复（1）、（ 2）过程,但电流方向与（1）时的电流方向相反.电磁波的发射和接收有效的向外发射电磁波的条件：（ 1）要有足够高的振荡频率,由于频率越高,发射电磁波的本事越大.（ 2）振荡电路的电场和磁场必需分散到尽可能大的空间,才有可能有效的将电磁场的能量传播出去.采纳什么手段可以有效的向外界发射电磁波？改造 振荡电路由闭合电路成开放
20、电路2 、电磁波的接收条件电谐振：当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最强,这种现象叫做电谐振.调谐：使接收电路产生电谐振的过程.通过转变电容器电容来转变调谐电路的频率.检波：从接收到的高频振荡中“检”出所携带的信号.电磁波谱及其应用3 、光的电磁说（ 1）麦克斯韦运算出电磁波传播速度与光速相同,说明光具有电磁本质（ 2）电磁波谱电磁波谱 无线电波 红外线 可见光 紫外线 X 射线 射线产生气理 在振荡电路中,自由电子作周期性运动产生原子的外层电子受到激发产生的原子的内层电子受到激发后产生的原子核受到激发后产生的（ 3）光谱 观看光谱的仪器,分光镜光谱的分
21、类,产生和特点发射光谱 连续光谱 产生 特点由酷热的固体、液体和高压气体发光产生的由连续分布的,一切波长的光组成明线光谱 由淡薄气体发光产生的由不连续的一些亮线组成吸取光谱 高温物体发出的白光,通过物质后某些波长的光被吸取而产生的在连续光谱的背景上,由一些不连续的暗线组成的光谱 光谱分析：一种元素,在高温下发出一些特点波长的光,在低温下,也吸取这些波长的光,所以把明线光波中的亮线和吸取光谱中的暗线都称为该种元素的特点谱线,用来进行光谱分析.4 、电磁波的应用：1、电视简洁的说：电视信号是电视台先把影像信号转变为可以发射的电信号,发射出去后被接收的电信号通过仍原,被仍原为光的图象重现荧光屏.电子
22、束把一幅图象依据各点的明暗情形,逐点变为强弱不同的信号电流,通过天线把带有图象信号的电磁波发射出去.2、雷达工作原理利用发射与接收之间的时间差,运算出物体的距离.3、手机在待机状态下,手机不断的发射电磁波,与四周环境交换信息.手机在建立连接的过程中发射的电磁波特殊强.电磁波与机械波的比较:共同点：都能产生干涉和衍射现象.它们波动的频率都取决于波源的频率.在不同介质中传播,频率都不变不同点：机械波的传播肯定需要介质,其波速与介质的性质有关,与波的频率无关而电磁波本身就是一种物质,它可以在真空中传播,也可以在介质中传播电磁波在真空中传播的速度均为3.0 108ms,在介质中传播时,波速和波长不仅与
23、介质性质有关,仍与频率有关不同电磁波产生的机理可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_无线电波是振荡电路中自由电子作周期性的运动产生的 红外线、可见光、紫外线是原子外层电子受激发产生的 伦琴射线是原子内层电子受激发产生的射线是原子核受激发产生的频率 波长 不同的电磁波表现出作用不同红外线主要作用是热作用,可以利用红外线来加热物体和进行红外线遥感. 紫外线主要作用是化学作用,可用来杀菌和消毒.伦琴射线有较强的穿透本事,利用其穿透本事与物质的密度有关,进行对人体的透视和检查部件的缺陷. 射线的穿透本事更大,在工业和医学等领域有广泛的应用,如探伤,测厚或用刀进行手术五、振动和波（机械振动与机
24、械振动的传播）1. 简谐振动 F-kx F: 回复力, k:比例系数, x:位移,负号表示 F 的方向与 x 始终反向 2. 单摆周期 T 2 l/g1/2 l:摆长 m, g:当的重力加速度值,成立条件:摆角 r3. 受迫振动频率特点： f f 驱动力4. 发生共振条件 :f 驱动力 f 固, A max,共振的防止和应用6.波速 v s/t f /T 波传播过程中,一个周期向前传播一个波长.波速大小由介质本身所打算7.声波的波速 在空气中） 0： 332m/s . 20 :344m/s .30 :349m/s. 声波是纵波 8. 波发生明显衍射（波绕过障碍物或孔连续传播）条件：障碍物或孔的
25、尺寸比波长小,或者相差不大9. 波的干涉条件：两列波频率相同相差恒定、振幅相近、振动方向相同注：（ 1）物体的固有频率与振幅、驱动力频率无关,取决于振动系统本身.（ 2）波只是传播了振动,介质本身不随波发生迁移,是传递能量的一种方式.（ 3）干涉与衍射是波特有的.1.动量： p mv p:动量 kg/s , m:质量 kg, v:速度 m/s ,方向与速度方向相同3. 冲量： IFt I: 冲量 N.s, F:恒力 N, t:力的作用时间 s,方向由 F 打算4. 动量定理： Ip或 Ft mvt mvo p: 动量变化 pmvt mvo,是矢量式 5. 动量守恒定律： p 前总 p 后总或
26、p p也可以是 m1v1+m2v2 m1v1 +m2v2 6. 弹性碰撞：p0. Ek 0 即系统的动量和动能均守恒7. 非弹性碰撞 p0. 0 EK EKm EK：缺失的动能,EKm ：缺失的最大动能8. 完全非弹性碰撞 p0. EK EKm 碰后连在一起成一整体 9. 物体 m1 以 v1 初速度与静止的物体m2 发生弹性正碰 :v1 m1-m2v1/m1+m2 v22m1v1/m1+m210. 由 9 得的推论 - 等质量弹性正碰时二者交换速度动能守恒、动量守恒 11. 子弹 m 水平速度 vo 射入静止置于水平光滑的面的长木块M,并嵌入其中一起运动时的机械能缺失E 损=mvo2/2-M
27、+mvt2/2 fs 相对 vt: 共同速度, f:阻力, s 相对子弹相对长木块的位移1. 功： W Fscos （定义式）W:功J, F:恒力 N , s:位移 m, :F s、间的夹角2. 重力做功： Wab mghab m: 物体的质量, g 9.8m/s2 10m/s2 h,ab： a 与 b 高度差 hab ha-hb 3.电场力做功： Wab qUab q:电量（ C）, Uab:a 与 b 之间电势差 V即 Uab a b4. 电功： W UIt （普适式） U：电压（ V）, I: 电流 A, t:通电时间 s5. 功率： P W/t 定义式 P:功率 瓦W ,W:t 时间内
28、所做的功 J, t:做功所用时间 s6. 汽车牵引力的功率： PFv .P 平 Fv 平 P: 瞬时功率, P 平:平均功率 7. 汽车以恒定功率启动、以恒定加速度启动、汽车最大行驶速度vmax P 额/f8. 电功率： P UI 普适式 U：电路电压 V , I：电路电流 A9. 焦耳定律： Q I2Rt Q:电热 J, I: 电流强度 A, R:电阻值 t,:通电时间 s10. 纯电阻电路中 I U/R . P UI U2/R I2R. QW UIt U2t/R I2Rt11. 动能： Ek mv2/2 Ek:动能 J, m：物体质量 kg, v:物体瞬时速度 m/s 12. 重力势能：
29、EP mgh EP :重力势能 J, g:重力加速度, h:竖直高度 m从零势能面起 13. 电势能： EA q A EA: 带电体在 A 点的电势能 J, q:电量 C, A:A点的电势 V从零势能面起 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_14. 动能定理 对物体做正功 ,物体的动能增加： W 合 mvt2/2-mvo2/2或 W 合 EK W 合:外力对物体做的总功,EK: 动能变化EKmvt2/2-mvo2/215. 机械能守恒定律：E0或 EK1+EP1 EK2+EP2也可以是 mv12/2+mgh1 mv22/2+mgh216. 重力做功与重力势能的变化重力做功等于物体重
30、力势能增量的负值WG - EP注:1功率大小表示做功快慢 ,做功多少表示能量转化多少.（ 2） O0 90O做正功. 90O 180做O负功. 90o 不做功 力的方向与位移（速度）方向垂直时该力不做功.（ 3）重力（弹力、电场力、分子力）做正功,就重力（弹性、电、分子）势能削减（ 4）重力做功和电场力做功均与路径无关（见2、3 两式）.（ 5）机械能守恒成立条件：除重力（弹力）外其它力不做功,只是动能和势能之间的转化.6能的其它单位换算:1kWh度 3.6 106J1,eV 1.60 1-109J.*（7）弹簧弹性势能 E kx2/2 ,与劲度系数和形变量有关.八、分子动理论、能量守恒定律1
31、. 阿伏加德罗常数 NA 6.02 1023/mol.分子直径数量级10-10 米2. 油膜法测分子直径d V/sV:单分子油膜的体积m3, S:油膜表面积 m23. 分子动理论内容：物质是由大量分子组成的.大量分子做无规章的热运动.分子间存在相互作用力.4. 分子间的引力和斥力 1rr0 ,f 引r0 , f 引f 斥, F 分子力表现为引力4r10r0 , f 引 f 斥 0,F 分子力 0,E 分子势能05. 热力学第肯定律 W+Q U做功和热传递,这两种转变物体内能的方式,在成效上是等效的, W:外界对物体做的正功 J,Q:物体吸取的热量 J,U:增加的内能 J,涉及到第一类永动机不行
32、造出 7.热力学第三定律：热力学零度不行达到宇宙温度下限：273.15摄氏度（热力学零度）注:1布朗粒子不是分子,布朗颗粒越小,布朗运动越明显,温度越高越猛烈. 2温度是分子平均动能的标志.3分子间的引力和斥力同时存在,随分子间距离的增大而减小,但斥力减小得比引力快. 4分子力做正功,分子势能减小,在 r0 处 F 引 F 斥且分子势能最小.(5) 气体膨胀 ,外界对气体做负功W0.吸取热量, Q0(6) 物体的内能是指物体全部的分子动能和分子势能的总和,对于抱负气体分子间作用力为零,分子势能为零. 7r0 为分子处于平稳状态时,分子间的距离.第十一章 机械振动与机械波内容备注可编辑资料 -
33、- - 欢迎下载精品_精品资料_高考要求：1、简谐运动、简谐运动的表达式和图像（要求：）2、单摆的周期与摆长的关系（试验、探究）（要求：）3、受迫振动和共振（要求：）4、机械波、横波和纵波、横波的图像（要求：）5、波长、波速和频率（周期）的关系（要求：）6、波的反射和折射、波的干涉和衍射（要求：）7、多普勒效应（要求：）一、机械振动：（一）简谐运动：1、简谐运动的特点：1） 运动学特点：振动物体离开平稳位置的位移随时间按正弦规律变化：在振动中位移常指是物体离开平稳位置的位移弹簧振子振动的周期公式不作要求.竖直直放置的弹簧振子振动过程中能量转化的分析不作要求可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_
34、精品资料_2） 动力学特点：回复力的大小与振动物体离开平稳的位移成正比,方向与位移方向相反（指向平稳位置）Fkx：回复力：使振动物体回到平稳位置的力叫做回复力.回复力是依据力的成效来命名的.回复力的方向总是指向平稳位置.回复力可以是物体所受的合外力,也可以是几个力的合力, 也可以是一个力,或者某个力的分力.由回复力产生的加速度与位移成正比,方向与位移方向相反kaxm证明一个物体是否是作简谐运动,只需要看它的回复力的特点2、简谐运动的运动学分析：1） 简谐运动的运动过程分析：（ 1）常用模型：弹簧振子（其运动过程代表了简谐运动的过程）（ 2）运动过程：简谐运动的基本过程是两个加速度减小的加速运动
35、过程和两个加速度增大的减速运动过程（ 3）简谐运动的对称性：做简谐运动的物体在经过关于平稳位置对称的两点时,两处的加速度、速度、回复力大小相 等（大小相等、相等） .动能、势能相等（大小相等、相等） .2） 表征简谐运动的物理量：（ 1）振幅：振动物体离开平稳位置的最大距离叫做振动的振幅.：振幅是标量.振幅是反映振动强弱的物理量.（ 2）周期和频率：振动物体完成一次全振动所用的时间叫做振动的周期.单位时间内完成全振动的次数叫做全振动的频率.它们的关系是 T= 1/f .：在一个周期内振动物体通过的路程为振幅的 4 倍.在半个周期内振动物体通过的路程为振幅 2 倍. 在 1/4 个周期内物体通过
36、的路程不肯定等于振幅3） 简谐运动的表达式：xAsint4） 简谐运动的图像：振动图像表示了振动物体的位移随时间变化的规律.反映了振动质点在全部时刻的位移.：从图像中可得到的信息：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_某时刻的位置、振幅、周期速度：方向顺时而去.大小比较看位移大小加速度：方向与位移方向相反.大小与位移成正比3、简谐运动的能量转化过程：1）简谐运动的能量：简谐运动的能量就是振动系统的总机械能.：振动系统的机械能与振幅有关,振幅越大,就系统机械能越大.阻尼振动的振幅越来越小.3）简谐运动过程中能量的转化：系统的动能和势能相互转化,转化过程中机械能的总量保持不变.在平稳位置
37、处,动能最大势能最小, 在最大位移处, 势能最大,动能为零.（二）简谐运动的一个典型例子单摆：1、单摆振动的回复力：摆球重力的切向分力.2、单摆振动看成简谐运动的条件：3、单摆的振动周期：T= 2 lg4、利用单摆测重力加速度：（三）受迫振动：1、受迫振动的含义：物体在外界驱动力的作用下的运动叫做受迫振动.2、受迫振动的规律：1） 受迫振动的频率：物体做稳固的受迫振动时振动频率等于驱动力的频率,与物体的固有频率无关.2） 受迫振动的振幅：与振动物体的固有频率和驱动力频率差有关3、共振：（1）条件：当驱动力的频率等于物体的固有频率（ 2）特点：振幅最大：声波的共振现象叫做共鸣.二、机械波：1、机
38、械波的含义：1） 机械波的含义：机械振动在介质中的传播,形成机械波.：机械波传播到什么的方,该处的质点就要在其平稳位置邻近振动（重复振源的振动）介质中各质点的振动都是受迫振动简谐运动在介质中的传播形成的机械波称为简谐波2） 机械波产生的条件： （1）要有波源, （ 2）要有传播振动的介质.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3） 机械波传播的内容：传播振动,传播波形,传播能量,但不传播物质4） 机械波的种类：（ 1）横波：质点振动方向与波的传播方向垂直（ 2）纵波：质点振动方向与波的传播方向在同始终线上2、描述机械波的物理量：1） 波长：（ 1）含义：在波的传播方向上,相对平稳位置
39、的位移总是相等的两个相邻质点间的距离,叫波长.：相隔波长整数倍的两质点的振动情形相同,相隔半个波长的奇数倍的两质点的振动情形相反.（ 2）几种说法：一个周期时间内波传播的距离是一个波长.在横波中,两个相邻的波峰（或波谷）间的距离,等于波长.在纵波中,两个相邻的密部（或疏部）间的距离,等于波长.（ 3）打算因素：由介质与振源共同打算2） 波的周期和频率： （ 1）含义：波在传播过程中介质中各质点的振动周期与频率（ 2）打算因素：由振源打算,与介质无关s可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_3） 波速：波速反映波在介质中传播的快慢.V=t3、波的图像：=fT可编辑资料 - - - 欢迎下
40、载精品_精品资料_（ 1）波的图像描述的问题：介质中各个质点在某一时刻相对平稳位置的位移.（ 2）作法：横坐标各质点的平稳位置.纵坐标各质点在同一时刻的位移：简谐波的图像是正弦曲线不同时刻波的图像不同（ 3）波的图像的物理意义：各个质点的位置、波长、振幅下一时刻波的图像振动速度（方向逆波而行.大小比较位移大小）加速度（方向与位移方向相反.大小 与位移成正比）4、波的现象：1） 波的反射与折射：（ 1）惠更斯原理：波阵面（波面） ：振动情形相同的点组成的面波线：与波面垂直的线,表示波的传播方向惠更斯原理：介质中任一波面上的各点,都可以看做发射子波的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_
41、波源,其后任意时刻,这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面（ 2）波的反射：反射波线与入射波线在同一平面内反射波线与入射波线分居界面法线的两侧反射角等于入射角（ 3）波的折射：折射波线与入射波线在同一平面内折射波线与入射波线分居界面法线的两侧入射角的正弦与折射角的正弦之比为sin1V1sin2V2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_：2） 波的衍射现象：n12V1第 2 种介质相对第 1 种介质的折射率V2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_（ 1）含义：波绕过障碍物连续传播的现象叫做波的衍射.（ 2）发生明显衍射的条件：孔、缝、障碍物的尺寸比波长小或跟波长相差不多.
42、：一切波都能发生衍射,衍射是波特有的现象.3） 波的干涉：（ 1）波的叠加原理：几列波相遇时能够保持各自的运动状态连续传播.在他们重叠的区域内,介质的质点同时参加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分别引起的位移的矢量和.（ 2）波的干涉：波的干涉的含义：两列相干波叠加,使得某些区域振动加强,某些区域振动减弱, 并且振动加强区域和振动减弱区域相互间隔,这种现象叫做波的干涉,形成的图样叫做波干涉图样.：一切波都可能发生干涉,干涉是波特有的现象.产生干涉的条件：两列波的频率相同相干条件规律： A ：相遇观点：波峰与波峰相遇振动加强.波谷与波谷相遇振动加强. 波峰与波谷相遇振动减弱B
43、：路程差观点：路程差为波长的整数倍振动加强.路程差为半波长的奇数倍振动减弱：要求两波源的振动情形相同,否就无此结论4） 多普勒效应：（ 1）含义：由于波源和观看者之间有相对运动,使观看者感到波的频率发生变化的现象,叫做多普勒效应.：一切波都能发生多普勒效应（ 2）规律：当波源和观看者相对静止时,观看者接收到的频率等于波源的频率.当波源和观看者相对靠近时,观看者接收到的频率大于波源的频率.当波源和观看者相对远离时,观看者接收到的频率小于波源的频率.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_：设波源 S 振动的频率为 f,波源和观看者 A 孝沿同始终线运动,相对于的面的速度分别为 vS 和 vA.波在介质中的传播速度为 vp,且 vS vp, vA vp,就观看者接收到的频可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_率为 fv PvA f .vPvS可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_