高中物理4知识点机械振动与机械波解析

高中物理4知识点机械振动与机械波解析
高中物理4知识点机械振动与机械波解析

机械振动与机械波

简谐振动

一、学习目标

1.了解什么是机械振动、简谐运动

2.正确理解简谐运动图象的物理含义,知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。

二、知识点说明

1.弹簧振子(简谐振子):

(1)平衡位置:小球偏离原来静止的位置;

(2)弹簧振子:小球在平衡位置附近的往复运动,是一种机械

运动,这样的系统叫做弹簧振子。

(3)特点:一个不考虑摩擦阻力,不考虑弹簧的质量,不考虑振子的大小和形状的理想化的物理模型。

2.弹簧振子的位移—时间图像

弹簧振子的s—t图像是一条正弦曲线,如图所示。

3.简谐运动及其图像。

(1)简谐运动:如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律,即它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线,这样的振动叫做简谐运动。

(2)应用:心电图仪、地震仪中绘制地震曲线装置等。

三、典型例题

例1:简谐运动属于下列哪种运动()

A.匀速运动B.匀变速运动

C.非匀变速运动D.机械振动

解析:以弹簧振子为例,振子是在平衡位置附近做往复运动,并且平衡位置处合力为零,加速度为零,速度最大.从平衡位置向最大位移处运动的过程中,由F=-kx可知,振子的受力是变化的,因此加速度也是变化的。故A、B错,C正确。简谐运动是最简单的、最基本的机械振动,D正确。

答案:CD

简谐运动的描述

一、学习目标

1.知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义。

2.知道振动物体的固有周期和固有频率,并正确理解与振幅无关。

二、知识点说明

1.描述简谐振动的物理量,如图所示:

(1)振幅:振动物体离开平衡位置的最大距离,。

(2)全振动:振子向右通过O点时开始计时,运动到A,然后向左回到O,又继续向左达到,之后又回到O,这样一个完整的振动过程称为一次全振动。

(3)周期:做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间,符号T表示,单位是秒(s)。

(4)频率:单位时间内完成全振动的次数,符号用f表示,且有,单位是赫兹(Hz),。

(5)周期和频率都是表示物体振动快慢的物理量,周期越小,频率越大,振动越快。

(6)相位:用来描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态。

2.简谐运动的表达式:。

(1)理解:A代表简谐运动的振幅;叫做简谐运动的圆频率,表示简谐运动的快慢,且;(代表简谐运动的相位,是t=0时的相位,称作初相位或初相;两个具有相同频率的简谐运动存在相位差,我们说2的相位比1超前。

(2)变形:

三、典型例题

例1:某振子做简谐运动的表达式为x=2sin(2πt+6π)cm则该振子振动的振幅和周期为() A.2cm1s B.2cm2πs

C.1cmπ6s D.以上全错

解析:由x=Asin(ωt+φ)与x=2sin(2πt+6π)对照可得:A=2cm,ω=2π=2πT,∴T=1s,A选项正确。

答案:A

例2:周期为2s的简谐运动,在半分钟内通过的路程是60cm,则在此时间内振子经过平衡位置的次数和振子的振幅分别为()

A.15次,2cm

B.30次,1cm

C.15次,1cm

D.60次,2cm

解析:振子完成一次全振动经过轨迹上每点的位置两次(除最大位移处),而每次全振动振子通过的路程为4个振幅。

答案:B

例3:一简谐振子沿x轴振动,平衡位置在坐标原点。t=0时刻振子的位移x=-0.1m;t=s 时刻x=0.1m;t=4s时刻x=0.1m。该振子的振幅和周期可能为( )

A.0. 1 m,B.0.1 m,8s C.0.2 m,D.0.2 m,8s

解析:t=s和t=4s两时刻振子的位移相同,第一种情况是此时间差是周期的整数倍,当n=1时T=s。在s的半个周期内振子的位移由负的最大变为正的最大,所以振幅是0.1m。A正确。第二种情况是此时间差不是周期的整数倍,则,当n=0时T=8s,且由于是

的二倍说明振幅是该位移的二倍为0.2m。如图答案D。

答案:AD

简谐运动的回复力和能量

一、学习目标

1.掌握简谐运动的定义。

2.了解简谐运动的运动特征。

3.掌握简谐运动的动力学公式。

4.了解简谐运动的能量变化规律。

二、知识点说明

1.简谐运动的回复力:

(1)如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比,并且

总是指向平衡位置,质点的运动就是简谐运动,力的方向总是指

向平衡位置,所以称这个力为回复力。

(2)大小:,k是弹簧的劲度系数,x是小球的位移大小。

2.简谐运动的能量:

(1)振子速度在变,因而动能在变;弹簧的伸长量在变,弹性势能在变。△t1

△t2

(2)变化规律:

总结:

A总机械能=任意位置的动能+势能=平衡位置的动能=振幅位置的势能;

B弹簧振子在平衡位置的动能越大,振动的能量就越大;振幅越大,振幅位置的势能就越大,振动的能量就越大。

三、典型例题

例1:关于回复力,下列说法正确的是()

A.回复力是指物体离开平衡位置时受到的指向平衡位置的力

B.回复力是按力的作用效果命名的,它可能由弹力提供,也可能由摩擦力提供

C.回复力可能是某几个力的合力,也可能是某一个力的分力

D.振动物体在平衡位置时,其所受合力为零

解析:选ABC.由回复力定义可知选项A正确;回复力是物体在振动方向上受到的合力,并不一定是物体所受合力,所以平衡位置是回复力为零的位置,并不一定是合力为零的位置,D选项错误;回复力是效果力,它可以由一个力来提供,也可以由几个力的合力来提供,B、C选项正确

例2:弹簧振子做简谐运动时,下列说法中正确的是()

A.加速度最大时,速度也最大

B.位移相同时速度一定相同

C.加速度减小时,速度一定增大

D.速度相同时位移也一定相同

解析:选C.加速度最大时,速度为零,A错误.位移相同时,速度方向可能不同,B错误,加速度减小时,振子向平衡位置运动,速度增大,C正确.速度相同时,振子的位移也可能方向相反,D错误。

例3:一简谐横波以4m/s的波速沿x轴正方向传播。已知t=0时的波形如图所示,则A.波的周期为1s

B.x=0处的质点在t=0时向y轴负向运动

C.x=0处的质点在t= s时速度为0

D.x=0处的质点在t= s时速度值最大

解析:由波的图像可知,半个波长是2m,波长是4m,周期是,A正确。波在沿x轴正方向传播,则x=0的支点在沿y轴的负方向运动,B正确。x=0的质点的位移是振幅的一半,则要运动到平衡位置的时间是,则时刻x=0的质点越过了平衡位置速度不是最大,CD错误。答案:AB

单摆

一、学习目标

1.知道什么是单摆;

2.理解单摆振动的回复力来源及做简谐运动的条件;

3.知道单摆的周期和什么有关,掌握单摆振动的周期公式,并能用公式解题。

二、知识点说明

1.定义:用一根绝对挠性且长度不变、质量可忽略不计的线悬挂一个质点,在重力作用下在铅垂平面内作周期运动,就成为单摆。

2.回复力:,其中x 为摆球偏离平衡位置的位移。

3.周期:简谐运动的周期T 与摆长l 的二次方根成正比,与重力加速度g 的二次方根成反比,而与振幅、摆球的质量无关,表达式。

4.应用:利用单摆测量重力加速度。由单摆的周期公式得到,测出单摆的摆长l 、周期T ,就可以求出当地的重力加速度。

5.实验探求单摆周期与摆长的关系注意事项:

(1)摆的振幅不要太大,即偏角较小,不超过5°(现在一般认为是小于10°),这时才能看做是简谐振动。

(2)摆线要尽量选择细的、伸缩性小的,并且尽可能长点; (3)摆球要尽量选择质量大的、体积小的; (4)悬挂时尽量使悬挂点和小球都在竖直方向; (5)细线的长度和小球的半径作为摆长的测量值; (6)小球在平衡位置时作为计时的开始与终止更好一些。 三、典型例题

例1:如图所示的单摆,摆球a 向右摆动到最低点时,恰好与一沿水平方向向左运动的粘性小球b 发生碰撞,并粘接在一起,且摆动平面不变.已知碰撞前a 球摆动的最高点与最低点的高度差为h ,摆动的周期为T ,a 球质量是b 球质量的5倍,碰撞前a 球在最低点的速度是b 球速度的一半.则碰撞后( )

A.摆动的周期为T

65

B.摆动的周期为T

C.摆球的最高点与最低点的高度差为0.3h

D.摆球的最高点与最低点的高度差为0.25h

解析:碰撞前后摆长不变,由T=2π

知,摆动的周期不变.若a 球质量为M ,速度为v ,

则B 球质量为M b =,v b =2v ,由碰撞过程动量守恒得:Mv -M b v b =(M+M b )v ′

代入数值解得:v ′=v

因为h=

所以h ′==h.

答案:D

例2:一单摆做小角度摆动,其振动图象如图所示,以下说法正确的是 ( ) A.t 1时刻摆球速度最大,悬线对它的拉力最小 B.t 2时刻摆球速度为零,悬线对它的拉力最小 C.t 3时刻摆球速度为零,悬线对它的拉力最大 D.t 4时刻摆球速度最大,悬线对它的拉力最大

解析:由振动图线可看出,t 1时刻和t0时刻,小球偏离平衡位置的位移最大,此时其速度为零,悬线对它的拉力最小,故A 、C 错;t 2和t 4时刻,小球位于平衡位置,其速度最大,悬线的拉力最大,故B 错,D 对。

56

g

L 5M

21

g 22

v g 22v 41

例3:如图所示,A、B分别为单摆做简谐振动时摆球的不同位置,

其中,位置A为摆球摆动的最高位置,虚线为过悬点的竖直线.以

摆球最低位置为重力势能零点,则摆球在摆动过程中( )

A.位于B处时动能最大

B.位于A处时势能最大

C.在位置A的势能大于在位置B的动能

D.在位置B的机械能大于在位置A的机械能

解析:小球在摆动过程中,只有重力做功,机械能守恒,即A点的重力势能等于B点动能和势能的和。

答案:BC

外力作用下的振动

一、学习目标

1.知道阻尼振动和无阻尼振动,并能从能量的观点给予说明。

2.知道受迫振动的概念。知道受迫振动的频率等于驱动力的频率,而跟振动物体的固有频率无关。

二、知识点说明

1.固有频率:如果振动系统不受外力的作用,此时的振动叫做固有振动,其振动频率称为固有频率。

2.阻尼振动:

(1)定义:振幅逐渐减小的振动;

(2)原因:系统克服阻尼的作用要做功,消耗机械能,

因而振幅减小,最后停下来。

(3)特点:阻尼越大,振幅减小得越快,阻尼越小,振幅减小得越慢。

3.受迫振动:

(1)自由振动:物体在系统内部回复力作用下产生的振动;

(2)驱动力:系统受到的周期性的外力;

(3)受迫振动:系统在驱动力作用下的振动叫做受迫振动。

(4)不管系统的固有频率如何,它做受迫振动的频率总等于周期性驱动力的频率,与系统的固有频率无关。

4.共振:驱动力频率f等于系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫做共振。

三、典型例题

例1:在接近收费口的道路上安装了若干条突起于路面且与行驶方向垂直的减速带,减速带间距为10m,当车辆经过减速带时会产生振动。若某汽车的固有频率为1.25Hz,则当该车以_________m/s的速度行驶在此减速区时颠簸得最厉害,我们把这种现象称为_________。解析:汽车每经过一个减速带时,减速带都给汽车一个向上的力,这个力使汽车上下颠簸,当这个力的频率等于汽车的固有频率时,汽车发生共振,振动最厉害。

答案:12.5,共振

例2:下列说法正确的是()

A.实际的自由振动必然是阻尼振动

B.在外力作用下的振动是受迫振动

C.阻尼振动的振幅越来越小

D.受迫振动稳定后频率与自身物理条件无关

解析:实际的自由振动,必须不断克服外界阻力做功而消耗能量,振幅会逐渐减小,必然是阻尼振动,故A、C正确;只有在周期性外力(驱动力)的作用下物体所做的振动才是受迫振动,B错;受迫振动稳定后的频率由驱动力的频率决定,与自身物理条件无关,D对。

答案:ACD

例3:A、B两个单摆,A摆的固有频率为f,B摆的固有频率为4f,若让它们在频率为5f 的驱动力作用下做受迫振动,那么A、B两个单摆比较()

A.A摆的振幅较大,振动频率为f

B.A摆的振幅较大,振动频率为5f

C.B摆的振幅较大,振动频率为5f

D.B摆的振幅较大,振动频率为4f

解析:A、B两单摆都做受迫振动,振动的频率等于驱动力的频率5f。B摆的固有频率更接近5f,故B摆振幅较大,C正确,A、B、D错误。

答案:C

波的形成与传播

一、学习目标

1.知道直线上机械波的形成过程。

2.知道什么是横波,波峰和波谷。

3.知道什么是纵波,密部和疏部。

二、知识点说明

1.波的形成:振动的传播称为波动,简称波。

2.横波和纵波:

(1)横波:质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波;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的波;质点分布最密的位置叫密部,质点分布最疏的位置叫疏部。

3.机械波:

(1)介质:波借以传播的物质,如绳、弹簧、水、空气等,介质本身不随波一起传播。

(2)机械波:机械振动在介质中传播形成了机械波。

4.应用:波既能传播能量,又能传播信息。

三、典型例题

例1:关于横波和纵波,下列说法正确的是()

A.质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波

B.质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫纵波

C.横波有波峰和波谷,纵波有密部和疏部

D.地震波是横波,声波是纵波

答案:ABC

解析:根据横波和纵波的定义知A、B、C正确;声波是一种纵波,但地震波中既有横波又有纵波,D选项错误,故选A、B、C。

例2:一个小石子投向平静的湖面中心,会激起一圈圈波纹向外传播,如果此时水面上有一片树叶,下列对树叶运动情况的叙述正确的是()

A.树叶慢慢向湖心运动

B.树叶慢慢向湖岸漂去

C .在原处上下振动

D .沿着波纹做圆周运动

解析:由于波在传播过程中,只传递振动能量和波源所发出的信息,而各质点不随波迁移,只在各自的位置附近做振动,故选C 。 答案:C

例3:在敲响古刹里的大钟时,有的同学发现,停止对大钟的撞击后,大钟仍“余音未绝”,分析其原因是( ) A .大钟的回声

B .大钟在继续振动,空气中继续形成声波

C .人的听觉发生“暂留”的缘故

D .大钟虽停止振动,但空气仍在振动

解析:停止对大钟的撞击后,大钟做阻尼振动,仍在空气中形成声波;另一个方面即使大钟停止振动,空气中已形成的机械波也仍在传播.随着能量的减弱,钟声逐渐消失。 答案:B

例4:下图是某绳上波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐振动,带动2、3、4……各个质点依次上下振动,把振动由绳的左端传到右端.已知t =0时,质点1开始向上运动,t =T

4

时,质点1到达最上方,质点5开始向上运动。问:

(1)t =T

2时,质点8、12、16的运动状态(是否运动,运动方向)如何?

(2)t =3

4

T 时,质点8、12、16的运动状态如何?

(3)t=T时,质点8、12、16的运动状态如何?

解析:由于质点间的相互作用,前面的质点总是带动后面的质点振动,所以后面的质点总是滞后于前面的质点。

(1)t=T

2时,质点8未达到最高点,正在向上振动,质点12、16未动。

(2)t=3

4T时,质点8正在向下振,质点12向上振动,质点16未振动。

(3)t=T时,质点8、12正在向下振动,质点16向上振动。

波的图像

一、学习目标

1.知道波的图象,知道横、纵坐标各表示什么物理量,知道什么是简谐波。

2.知道什么是波的图象,能在简谐波的图象中读出质点振动的振幅。

二、知识点说明

1.形状:波的图象的形状是正(余)弦曲线。

2.意义:波的图象反映的是波的传播过程中某一时刻各个质点相对于各自的平衡位置的位移情况:

3.作用:利用波的图象通常可以解决如下问题:

(1)从图象中可以看出波长;

(2)从图象中可以看出各质点振动的振幅A;

(3)从图象中可以看出该时刻各质点偏离平衡位置的位移情况;

(4)从图象中可以间接地比较各质点在该时刻的振动速度、动能、势能、回复力、加速度等量的大小;

(5)如波的传播方向已知,则还可以由图象判断各质点该时刻的振动方向以及下一时刻的波形;

(6)如波的传播速度大小书籍,更可利用图象所得的相关信息进一步求得各质点振动的周期和频率;

4.振动图像与波的图像之间的区别与联系

1.相同点:两者都是按正弦或余弦规律变化的曲线,振动图像和波的图像中的纵坐标均表示质点离开平衡位置的位移,纵坐标的最大值均表示质点的振幅。

2.不同点:

(1)横轴坐标的意义不同:波的图像中横轴表示各个质点的平衡位置到原点的距离;振动图像中横轴表示该质点振动的时间。

(2)物理意义不同:波动图像表示某一时刻各个质点离开平衡位置的距离;振动图像描述的是某一质点在不同时刻离开平衡位置的位移。

(3)最大值间距的含义不同:波的图像中相邻的最大值之间的间隔等于波长;振动图像中相邻的最大值之间的间隔等于周期。

三、典型例题

例1:如图所示,(1)为某一波在t=0时刻的波形图,(2)为参与该波动的P点的振动图象,则下列判断正确的是

A. 该列波的波速度为4m/s ;

B.若P点的坐标为x p=2m,则该列波沿x轴正方向传播

C.该列波的频率可能为2 Hz;

D.若P点的坐标为x p=4 m,则该列波沿x轴负方向传播;

解析:当一列波某一时刻的波动图象已知时,它的波长和振幅就被唯一地确定,当其媒质中某质点的振动图象已知时,这列波的周期也就被唯一地确定,所以本题中的波长λ、周期T、

波速v均是唯一的.由于质点P的坐标位置没有唯一地确定,所以由其振动图象可知P点在t=0后的运动方向,再由波动图象确定波的传播方向

由波动图象和振动图象可知该列波的波长λ=4m,周期T=1.0s,所以波速v=λ/T =4m/s。

由P质点的振动图象说明在t=0后,P点是沿y轴的负方向运动:若P点的坐标为xp =2m,则说明波是沿x轴负方向传播的;若P点的坐标为xp=4 m,则说明波是沿x轴的正方向传播的.该列波周期由质点的振动图象被唯一地确定,频率也就唯一地被确定为f=l/t=0Hz.综上所述,只有A选项正确。

答案:A

例2:如图所示,甲为某一波动在t=1.0s时的图象,乙为参与该波动的P质点的振动图象(1)说出两图中AA/的意义?

(2)说出甲图中OA/B图线的意义?

(3)求该波速v=?

(4)在甲图中画出再经3.5s时的波形图

(5)求再经过3.5s时p质点的路程S和位移

解析:甲图中AA/表示A质点的振幅或1.0s时A质点的位移大小为0.2m,方向为负.乙图中AA/’表示P质点的振幅,也是P质点在0.25s的位移大小为0.2m,方向为负。(2)甲图中OA/B段图线表示O 到B之间所有质点在1.0s时的位移、方向均为负.由乙图看出P质点在1.0s时向一y方向振动,由带动法可知甲图中波向左传播,则OA/间各质点正向远离平衡位置方向振动,A/B间各质点正向靠近平衡位置方向振动.

(3)甲图得波长λ=4 m,乙图得周期T=1s 所以波速v=λ/T=4m/s

(4)用平移法:Δx=v·Δt=14 m=(3十?)λ

所以只需将波形向x轴负向平移?λ=2m即可,如图所示:

(5)求路程:因为n=2/T t

=7,所以路程S=2An=2×0·2×7=2。8m

求位移:由于波动的重复性,经历时间为周期的整数倍时.位移不变,所以只需考查从图示时刻,p 质点经T/2时的位移即可,所以经3.5s 质点P 的位移仍为零。

波长、频率和波速

一、学习目标

1.什么是波的波长,能在波的图象中求出波长。

2.什么是波传播的周期(频率),理解周期与质点振动周期的关系。

3.决定波的周期的因素,并知道其在波的传播过程中的特点。 二、知识点说明

1.波长:在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离,用λ表示。 (1)在横波中,两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长; (2)在纵波中,两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长。

2.周期或频率:

(1)定义:在波动中,各个质点的振动周期或频率是相同的,它们都等于波源的振动周期或频率,也叫做波的周期或频率。

(2)公式:;f 表示频率,v 表示波速,λ表示波长,T 表示周期。 3.波速:

(1)机械波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定,在不同的介质中,波速是不同的; (2)公式适用于机械波,也适用于电磁波。

(3)机械波从一种介质进入另一种介质,频率并不改变,但波速变了,所以波长会改变。

三、典型例题

例1:关于机械波的概念,下列说法中正确的是()

A.质点振动的方向总是垂直于波传播的方向

B.简谐波沿长绳传播,绳内相距半个波长的两质点振动位移的大小相等

C.任一振动质点每经过一个周期,沿波的传播方向移动一个波长

D.相隔一个周期的两个时刻,简谐波的图象相同

解析:波有纵波和横波两种,横波的质点振动方向总与波传播方向垂直,而纵波的质点振动方向则与波传播方向一致,所以选项A是错误的。

相距半波长的两个质点振动的位移大小相等,方向相反,所以选项B是正确的。

振动在传播过程中,各质点均在自己的平衡位置附近振动,并不沿传播方向移动,所以选项C是错误的。

相隔一个周期的两个时刻,各质点的振动状态是相同的,则这两个时刻简谐波的波形图象是相同的,故选项D正确。

答案:BD

例2:一列简谐波,在0

t=时刻的波形如图所示,自右向左传播,已知在

10.7

t=s时,P点出现第二次波峰,Q点坐标是(-7,0),则以下判断中正确的是( )

A.质点A和质点B,在0

t=时刻的位移是相

等的

B.在0

t=时刻,质点C向上运动

C.在

20.9

t=s末,Q点第一次出现波峰

D.在

31.26

t=s末,Q点第一次出现波峰

解析:由图像知,0

t=时刻,质点A.B位移大小相等,但方向相反;用“特殊点法”

易判断出C点在0

t=时刻向上运动,故B正确。由

10.7

t=s时,P点出现第二次波峰且0

t=

时刻P点向下运动,可判定

3

0.7

4

T T

=+,∴

4

0.70.4(s)

7

T=?=。0

t=时刻A的振动状态(波

峰)第一次传播到Q点时,需要的时间是

90.4

0.9(s)

/4

x x x T

t

v T

λλ

?????

=====,C项正确。

答案:BC

例3:如图所示的实线是某时刻的波形图象,虚线是经过0.2s时的波形图象。

(1)假设波向左传播,求它传播的可能距离。

(2)若这列波向右传播,求它的最大周期。

(3)假定波速是35m/s,求波的传播方向。

解析:波从实线传到虚线可能向左传播,也可

能向右传播,可能在一个周期内,也可能在几个周

期内。

(1)向左传播时传播的距离为:

s=(n+3

4

)λ=(n+

3

4

)×4m (n=0、1、2…)可能值有3m、7m、11m…

(2)根据t=(n+3

4

)T得:T=

4

41

t

n+

,在所有可能的周期中,当n=0时最大,故T m=0.8s。

(3)播在0.2s传播的距离s=vt=7m,等于s/λ=7/4=

3

1

4

个波长,故可知波向左。

波的衍射和干涉

一、学习目标

1.知道什么是波的衍射现象,知道波发生明显衍射现象的条件。

2.知道波的叠加原理。

3.知道什么是波的干涉现象和干涉图样。

4.知道衍射和干涉现象也是波所特有的现象。

二、知识点说明

1.波的衍射:

(1)概念:波可以绕过障碍物继续传播,这种现象叫做波的衍射。

(2)条件:只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多,或者比波长更小时才能观察到明显的衍射现象。

(3)一切波都能发生颜色,衍射是波特有的现象。

2.波的叠加:几列波相遇时能够保持各自的运动特征,继续传播,在

它们重叠的区域里,介质的支点同时参与这几列波引起的振动,支点

的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。

3.波的干涉:

(1)概念:频率相同的两列波叠加时,某些区域的振幅加大、某些区域的振幅减小,这种现象叫做波的干涉。

(2)条件:两列波的频率必须相同;两个波源的相位差必须保持不变。

(3)特点:

A振动的相位相同的点,两列波在这点的相位差保持不变,因此两列波引起的振动总是相互加强的,质点振动的振幅最大;

B振动的相位相反的点,两列波在这点的相位差保持不变,所以它们在这点引起的振动总是相互削弱的,振幅最小,振幅之和等于0;

4.干涉和衍射是波——水波、声波、电磁波等一切波所特有的现象。

三、典型例题

例1:下列说法中正确的是()

上海高一物理机械波的产生和描述

学科教师辅导讲义

(4)三者关系:________________________________________ 2、波动图像:表示在波的传播方向上,介质中的各个质点在________________相对平衡位置的________。当波源作简谐运动时,它在介质中形成简谐波,其波动图像为正弦或余弦曲线. (1)由波的图像可获取的信息 ①从图像可以直接读出振幅(注意单位). ②从图像可以直接读出波长(注意单位). > ③可求任一点在该时刻相对平衡位置的位移(包括大小和方向) ④可以确定各质点振动的加速度方向(加速度总是指向平衡位置) ⑤在波速方向已知(或已知波源方位)时可确定各质点在该时刻的振动方向. (2)波动图像与振动图像的比较: 振动图象波动图象研究对象一个振动质点沿波传播方向所有的质点 一个质点的位移随时间变化规律某时刻所有质点的空间分布规律@ 研究内容 图象 物理意义表示一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移 随时间推移,图象沿传播方向平移图象变化, 随时间推移图象延续,但已有形状不 变 一个完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长 例3、一列简谐波在x轴上传播,其波形图如图7-32-4所示,其中实线,虚线分别表示t1=0,t2=时的波形,求⑴这列波的波速 ⑵若波速为280m/s,其传播方向如何此时质点P从图中位置运动至波谷位置 的最短时间是多少 :

练习2、如图7-32-5所示,甲为某一波在t=时的图象,乙为对应该波动的P质点的振动图象。 ⑴说出两图中AA’的意义 ⑵说出甲图中OA’B图线的意义 ⑶求该波速v= ⑷在甲图中画出再经时的波形图。 % ⑸求再经过时P质点的路程s和位移。 练习题: 1.在波的传播过程中,下列有关介质中质点的振动说法正确的是( ) A.质点在介质中做自由振动 B.质点在介质中做受迫振动 · C.各质点的振动规律都相同 D.各质点的振动速度都相同 2.下列关于横波与纵波的说法中,正确的是( ) A.振源上下振动形成的波是横波 B.振源左右振动形成的波是纵波 C.振源振动方向与波的传播方向相互垂直,形成的是横波 D.在固体中传播的波一定是横波 3.传播一列简谐波的介质中各点具有相同的( )

高考物理电磁场和电磁波知识点

高考物理电磁场和电磁波知识点 人类自古以来就生活在磁场、电场、电磁波之中。地球有磁场、大气层中有雷电、太阳和其它一些星球也有磁场,有的星球还发出电磁波。这些天然的电磁场、电磁波对人体危害不大,人们早就习以为常,甚至还产生了某些依存性。以下是小编为大家精心准备的:高考物理电磁场和电磁波知识点总结,欢迎参考阅读! 高考物理电磁场和电磁波知识点如下: 1.麦克斯韦的电磁场理论 (1)变化的磁场能够在周围空间产生电场,变化的电场能够在周围空间产生磁场。 (2)随时间均匀变化的磁场产生稳定电场。随时间不均匀变化的磁场产生变化的电场。随时间均匀变化的电场产生稳定磁场,随时间不均匀变化的电场产生变化的磁场。 (3)变化的电场和变化的磁场总是相互关系着,形成一个不可分割的统一体,这就是电磁场。 2.电磁波 (1)周期性变化的电场和磁场总是互相转化,互相激励,交替产生,由发生区域向周围空间传播,形成电磁波。(2)电磁波是横波(3)电磁波可以在真空中传播,电磁波从一种介质进入另一介质,频率不变、波速和波长均发生变化,电磁波传播速度v等于波长和频率f的乘积,即v=f,任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于真空中

的光速c=3。00108m/s。 高考物理第二轮备考磁场重点知识点: 1.磁场 (1)磁场:磁场是存在于磁体、电流和运动电荷周围的一种物质。永磁体和电流都能在空间产生磁场。变化的电场也能产生磁场。 (2)磁场的基本特点:磁场对处于其中的磁体、电流和运动电荷有力的作用。 (3)磁现象的电本质:一切磁现象都可归结为运动电荷(或电流)之间通过磁场而发生的相互作用。 (4)安培分子电流假说------在原子、分子等物质微粒内部,存在着一种环形电流即分子电流,分子电流使每个物质微粒成为微小的磁体。 (5)磁场的方向:规定在磁场中任一点小磁针N极受力的方向(或者小磁针静止时N极的指向)就是那一点的磁场方向。 2.磁感线 (1)在磁场中人为地画出一系列曲线,曲线的切线方向表示该位置的磁场方向,曲线的疏密能定性地表示磁场的弱强,这一系列曲线称为磁感线。 (2)磁铁外部的磁感线,都从磁铁N极出来,进入S极,在内部,由S极到N极,磁感线是闭合曲线;磁感线不相交。 (3)几种典型磁场的磁感线的分布: ①直线电流的磁场:同心圆、非匀强、距导线越远处磁场越弱。 ②通电螺线管的磁场:两端分别是N极和S极,管内可看作匀

高中物理《机械波》知识梳理

《机械波》知识梳理 【波动形成和传播】 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一直线上的叫纵波。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。 【波的图像】 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衡位置,纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。 简谐波的图象是正弦曲线,也叫正弦波 简谐波的波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“各个质点”在“某一时刻”的位移,振动图象则表示介质中“某个质点”在“各个时刻”的位移。 【波长频率与波速】 波长: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。振动在一个周期内在介质中传播的距离等于波长。 频率f:波的频率由波源决定,在任何介质中频率保持不变。 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。 【波的反射和折射】 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。 波的反射:波遇到障碍物会返回来继续传播 反射规律:入射线、法线、反射线在同一平面内,入射线与反射线分居法线两侧,反射角等于入射角。 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改变的现象叫做波的折射. 折射规律: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第二种介质中的速度之比: 【波的衍射】 波绕过障碍物或小孔继续传播的现象。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。 【波的干涉】 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。产生稳定干涉现象的条件是:两列波的频率相同,相差恒定。 【多普勒效应】 多普勒效应:由于波源和观察者之间有相对运动,使观察者感到频率变化的现象叫做多普勒效应。他是奥地利物理学家多普勒在1842年发现的。 多普勒效应的应用: ①现代医学上使用的胎心检测器、血流测定仪等有许多都是根据这种原理制成。 ②根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断炮弹的飞行方向等。 1

高一物理 机械振动

高一物理机械振动 【教学结构】 一、机械振动 物体(质点)在某一中心位置两侧所做的往复运动就叫做机械振动,物体能够围绕着平衡位置做往复运动,必然受到使它能够回到平衡位置的力即回复力。回复力是以效果命名的力,它可以是一个力或一个力的分力,也可以是几个力的合力。 产生振动的必要条件是:a、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。b、阻力足够小。 二、简谐振动 1.定义:物体在跟位移成正比,并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐振动。简谐振动是最简单,最基本的振动。研究简谐振动物体的位置,常常建立以中心位置(平衡位置)为原点的坐标系,把物体的位移定义为物体偏离开坐标原点的位移。因此简谐振动也可说是物体在跟位移大小成正比,方向跟位移相反的回复力作用下的振动,即F=-k x,其中“-”号表示力方向跟位移方向相反。 2.简谐振动的条件:物体必须受到大小跟离开平衡位置的位移成正比,方向跟位移方向相反的回复力作用。 3.简谐振动是一种机械运动,有关机械运动的概念和规律都适用,简谐振动的特点在于它是一种周期性运动,它的位移、回复力、速度、加速度以及动能和势能(重力势能和弹性势能)都随时间做周期性变化。 三、描述振动的物理量,简谐振动是一种周期性运动,描述系统的整体的振动情况常引入下面几个物理量。 1.振幅:振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离,常用字母“A”表示,它是标量,为正值,振幅是表示振动强弱的物理量,振幅的大小表示了振动系统总机械能的大小,简谐振动在振动过程中,动能和势能相互转化而总机械能守恒。 2.周期和频率,周期是振子完成一次全振动的时间,频率是一秒钟内振子完成全振动的次数。振动的周期T跟频率f之间是倒数关系,即T=1/f。 振动的周期和频率都是描述振动快慢的物理量,简谐振动的周期 和频率是由振动物体本身性质决定的,与振幅无关,所以又叫固 有周期和固有频率。 四、单摆:摆角小于5°的单摆是典型的简谐振动。 细线的一端固定在悬点,另一端拴一个小球,忽略线 的伸缩和质量,球的直径远小于悬线长度的装置叫单摆。单摆 做简谐振动的条件是:最大摆角小于5°,单摆的回复力F 是重力在圆弧切线方向的分力。如图1所示,单摆的周期公图1

高中物理选修3-4知识点汇总(填空版)

高中物理选修3-4基础知识回顾(填空) 班级 姓名 第十一章 机械振动 一、简谐运动 1.概念:如果质点的位移与时间的关系遵从________函数的规律,即它的振动图象(x -t 图象)是一条________曲线,这样的振动叫简谐运动. 2.动力学表达式F =________. 运动学表达式x =A sin (ωt +φ). 3.描述简谐运动的物理量 (1)位移x :由____________指向______________________的有向线段表示振动位移,是矢量. (2)振幅A :振动物体离开平衡位置的____________,是标量,表示振动的强弱. (3)周期T 和频率f :做简谐运动的物体完成____________所需要的时间叫周期,而频率则等于单位时间内完成________________;它们是表示振动快慢的物理量.二者互为倒数关系. , 4.简谐运动的图象 (1)物理意义:表示振动物体的位移随时间变化的规律. (2)从平衡位置开始计时,函数表达式为x =A sin ωt ,图象如图2所示. 从最大位移处开始计时,函数表达式为x =A cos ωt ,图象如图3所示. 图2 图3 5.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________有关,________越大,能量越大. 二、单摆 如右下图所示,平衡位置在最低点. (1)定义:在细线的一端拴一个小球,另一端固定在悬点上,如果线的________和________都不计,球的直径比________短得多,这样的装置叫做单摆. [ (2)视为简谐运动的条件:________________. (3)回复力:小球所受重力沿________方向的分力,即:F =G 2=G sin θ=mg l x ,F 的方向与位移x 的方向相反. (4)周期公式:T = (5)单摆的等时性:单摆的振动周期取决于摆长l 和重力加速度g ,与振幅和振子(小球)质量无关. 注意 单摆振动时,线的张力与重力沿摆线方向的分力的合力提供单摆做圆周运动的向心力.重力沿速度方向的 分力提供回复力,最大回复力大小为mg l A ,在平衡位置时回复力为零,但合外力等于向心力,不等于零. 三、受迫振动和共振 1.受迫振动:系统在________________作用下的振动.做受迫振动的物体,它的周期(或频率)等于

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高中物理机械振动和机械波知识点 "机械振动和机械波是高中物理教学中的难点,有哪些知识点需要学生学习呢?下面我给大家带来高中物理课本中机械振动和机械波知识点,希望对你有帮助。 1.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,并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动,叫做简谐运动. (2)简谐运动的特征:回复力F=-kx,加速度a=-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. (3)描述简谐运动的物理量 ①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,其最大值等于振幅. 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周期T和频率f:表示振动快慢的物理量,二者互为倒数关系,即 T=1/f. (4)简谐运动的图像 ①意义:表示振动物体位移随时间变化的规律,注意振动图像不是质点的运动轨迹.

②特点:简谐运动的图像是正弦(或余弦)曲线. ③应用:可直观地读取振幅A、周期T以及各时刻的位移x,判定回复力、加速度方向,判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况. 2.弹簧振子:周期和频率只取决于弹簧的劲度系数和振子的质量,与其放置的环境和放置的方式无任何关系.如某一弹簧振子做简谐运动时的周期为T,不管把它放在地球上、月球上还是卫星中;是水平放置、倾斜放置还是竖直放置;振幅是大还是小,它的周期就都是T. 3.单摆:摆线的质量不计且不可伸长,摆球的直径比摆线的长度小得多,摆球可视为质点.单摆是一种理想化模型. (1)单摆的振动可看作简谐运动的条件是:最大摆角<5. (2)单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向并且指向平衡位置的分力. (3)作简谐运动的单摆的周期公式为: ①在振幅很小的条件下,单摆的振动周期跟振幅无关. ②单摆的振动周期跟摆球的质量无关,只与摆长L和当地的重力加速度g有关. ③摆长L是指悬点到摆球重心间的距离,在某些变形单摆中,摆长L应理解为等效摆长,重力加速度应理解为等效重力加速度(一般情况下,等效重力加速度g等于摆球静止在平衡位置时摆线的张力与摆球质量的比值). 4.受迫振动 (1)受迫振动:振动系统在周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动.

高中物理机械振动机械波习题含答案解析

机械振动、机械波 第一部分五年高考题荟萃 2009年高考新题 一、选择题 1.(09·全国Ⅰ·20)一列简谐横波在某一时刻的波形图如图1所示,图中P、Q两质点的横坐标分别为x=1.5m 和x=4.5m。P点的振动图像如图2所示。 在下列四幅图中,Q点的振动图像可能是(BC ) 解析:本题考查波的传播.该波的波长为4m.,PQ两点间的距离为3m..当波沿x轴正方向传播时当P在平衡位置向上振动时而Q点此时应处于波峰,B正确.当沿x轴负方向传播时,P点处于向上振动时Q点应处于波谷,C对。 2.(09·全国卷Ⅱ·14)下列关于简谐振动和简谐波的说法,正确的是(AD ) A.媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等 B.媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等 C.波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致 D.横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍 解析:本题考查机械波和机械振动.介质中的质点的振动周期和相应的波传播周期一致A正确.而各质点做简谐

运动速度随时间作周期性的变化,但波在介质中是匀速向前传播的,所以不相等,B错.对于横波而言传播方向和振动方向是垂直的,C错.根据波的特点D正确。 3.(09·北京·15)类比是一种有效的学习方法,通过归类和比较,有助于掌握新知识,提高学习效率。在类比过程中,既要找出共同之处,又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比,总结出下列内容,其中的是( D ) 不正确 ... A.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系,对电磁波也适用 B.机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象 C.机械波的传播依赖于介质,而电磁波可以在真空中传播 D.机械波既有横波又有纵波,而电磁波只有纵波 解析:波长、波速、频率的关系对任何波都是成立的,对电磁波当然成立,故A选项正确;干涉和衍射是波的特性,机械波、电磁波都是波,这些特性都具有,故B项正确;机械波是机械振动在介质中传播形成的,所以机械波的传播需要介质而电磁波是交替变化的电场和磁场由近及远的传播形成的,所以电磁波传播不需要介质,故C项正确;机械波既有横波又有纵波,但是电磁波只能是横波,其证据就是电磁波能够发生偏振现象,而偏振现象是横波才有的,D项错误。故正确答案应为D。 4.(09·北京·17)一简谐机械波沿x轴正方向传播,周期为T,波长为 。若在x=0处质点的振动图像如右图所示,则该波在t=T/2时刻的波形曲线为( A ) 解析:从振动图上可以看出x=0处的质点在t=T/2时刻处于平衡位置,且正在向下振动,四个选项中只有A图符合要求,故A项正确。 5.(09·上海物理·4)做简谐振动的单摆摆长不变,若摆球质量增加为原来的4倍,摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2,则单摆振动的( C )A.频率、振幅都不变B.频率、振幅都改变 C.频率不变、振幅改变D.频率改变、振幅不变

高中物理《机械波》典型题(精品含答案)

《机械波》典型题 1.(多选)某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以1.8 m/s 的速率向着海滩传播,但他并不向海滩靠近.该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s .下列说法正确的是( ) A .水面波是一种机械波 B .该水面波的频率为6 Hz C .该水面波的波长为3 m D .水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时能量不会传递出去 E .水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时振动的质点并不随波迁移 2.(多选)一振动周期为T 、振幅为A 、位于x =0点的波源从平衡位置沿y 轴正向开始做简谐运动.该波源产生的一维简谐横波沿x 轴正向传播,波速为v ,传播过程中无能量损失.一段时间后,该振动传播至某质点P ,关于质点P 振动的说法正确的是( ) A .振幅一定为A B .周期一定为T C .速度的最大值一定为v D .开始振动的方向沿y 轴向上或向下取决于它离波源的距离 E .若P 点与波源距离s =v T ,则质点P 的位移与波源的相同 3.(多选)一列简谐横波从左向右以v =2 m/s 的速度传播,某时刻的波形图如图所示,下列说法正确的是( ) A .A 质点再经过一个周期将传播到D 点 B .B 点正在向上运动 C .B 点再经过18T 回到平衡位置

D.该波的周期T=0.05 s E.C点再经过3 4T将到达波峰的位置 4.(多选)图甲为一列简谐横波在t=2 s时的波形图,图乙为媒质中平衡位置在x=1.5 m处的质点的振动图象,P是平衡位置为x=2 m的质点,下列说法中正确的是( ) A.波速为0.5 m/s B.波的传播方向向右 C.0~2 s时间内,P运动的路程为8 cm D.0~2 s时间内,P向y轴正方向运动 E.当t=7 s时,P恰好回到平衡位置 5.(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,在x=12 m处的质点的振动图线如图甲所示,在x=18 m处的质点的振动图线如图乙所示,下列说法正确的是( ) A.该波的周期为12 s B.x=12 m处的质点在平衡位置向上振动时,x=18 m处的质点在波峰 C.在0~4 s内x=12 m处和x=18 m处的质点通过的路程均为6 cm D.该波的波长可能为8 m E.该波的传播速度可能为2 m/s 6.(多选)从O点发出的甲、乙两列简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻两列波分别形成的波形如图所示,P点在甲波最大位移处,Q点在乙波最大位移处,

高中物理电磁场知识点

高中物理电磁场和电磁波知识点总结 1.麦克斯韦的电磁场理论 (1)变化的磁场能够在周围空间产生电场,变化的电场能够在周围空间产生磁场. (2)随时间均匀变化的磁场产生稳定电场.随时间不均匀变化的磁场产生变化的电场.随时间均匀变化的电场产生稳定磁场,随时间不均匀变化的电场产生变化的磁场. (3)变化的电场和变化的磁场总是相互关系着,形成一个不可分割的统一体,这就是电磁场. 2.电磁波 (1)周期性变化的电场和磁场总是互相转化,互相激励,交替产生,由发生区域向周围空间传播,形成电磁波. (2)电磁波是横波(3)电磁波可以在真空中传播,电磁波从一种介质进入另一介质,频率不变、波速和波长均发生变化,电磁波传播速度v等于波长λ和频率f的乘积,即v=λf,任何频率的电磁波在真空中的传播速度都等于真空中的光速c=3.00×10 8 m/s. 下面为大家介绍的是20XX年高考物理知识点总结电磁感应,希望对大家会有所帮助。 1. 电磁感应现象:利用磁场产生电流的现象叫做电磁感应,产生的电流叫做感应电流. (1)产生感应电流的条件:穿过闭合电路的磁通量发生变化,即ΔΦ≠0.(2)产生感应电动势的条件:无论回路是否闭合,只要穿过线圈平面的磁通量发生变化,线路中就有感应电动势.产生感应电动势的那部分导体相当于电源. (2)电磁感应现象的实质是产生感应电动势,如果回路闭合,则有感应电流,回路不闭合,则只有感应电动势而无感应电流. 2.磁通量(1)定义:磁感应强度B与垂直磁场方向的面积S的乘积叫做穿过这个面的磁通量,定义 式:Φ=BS.如果面积S与B不垂直,应以B乘以在垂直于磁场方向上的投影面积S′,即Φ=BS′,国际单位:Wb 求磁通量时应该是穿过某一面积的磁感线的净条数.任何一个面都有正、反两个面;磁感线从面的正方向穿入时,穿过该面的磁通量为正.反之,磁通量为负.所求磁通量为正、反两面穿入的磁感线的代数和. 3. 楞次定律 (1)楞次定律:感应电流的磁场,总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化.楞次定律适用于一般情况的感应电流方向的判定,而右手定则只适用于导线切割磁感线运动的情况,此种情况用右手定则判定比用楞次定律判定简便. (2)对楞次定律的理解 ①谁阻碍谁———感应电流的磁通量阻碍产生感应电流的磁通量. ②阻碍什么———阻碍的是穿过回路的磁通量的变化,而不是磁通量本身.③如何阻碍———原磁通量增加时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相反;当原磁通量减少时,感应电流的磁场方向与原磁场方向相同,即“增反减同”.④阻碍的结果———阻碍并不是阻止,结果是增加的还增加,减少的还减少. (3)楞次定律的另一种表述:感应电流总是阻碍产生它的那个原因,表现形式有三种: ①阻碍原磁通量的变化;②阻碍物体间的相对运动;③阻碍原电流的变化(自感). 4.法拉第电磁感应定律 电路中感应电动势的大小,跟穿过这一电路的磁通量的变化率成正比.表达式 E=nΔΦ/Δt 当导体做切割磁感线运动时,其感应电动势的计算公式为E=BLvsinθ.当B、L、v三者两两垂直时,感应电动势E=BLv.(1)两个公式的选用方法E=nΔΦ/Δt 计算的是在Δt时间内的平均电动势,只有当磁通量的变化率是恒定不变时,它算出的才是瞬时电动势.E=BLvsinθ中的v若为瞬时速度,则算出的就是瞬时电动势:若v为平均速度,算出的就是平均电动势.(2)公式的变形 ①当线圈垂直磁场方向放置,线圈的面积S保持不变,只是磁场的磁感强度均匀变化时,感应电动势:E=nSΔB/Δt . ②如果磁感强度不变,而线圈面积均匀变化时,感应电动势E=Nbδs/Δt . 5.自感现象

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高中物理知识点总结:机械波 知识网络: 内容详解: 一、波的形成和传播: ●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: ①要有做机械振动的物体作为波源。 ②是要有能够传播机械振动的介质。 ●横波和纵波: ①质点的振动方向与波的传播方向垂直的叫横波。 ②质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的叫纵波。 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。 ●机械波的特点: ①每一质点都以它的平衡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和振动能量,介质并不随波迁移。 振动和波动的比较: 两者的联系:

振动和波动都是物体的周期性运动,在运动过程中使物体回到原来平衡位置的力,一 般来说都是弹性力,就整个物体来看,所呈现的现象是波动。而对构成物体的单个质点来 看,所呈现的现象是振动,因此可以说振动是波动的起因,波动是振动在时空上的延伸, 没有振动一定没有波动,有振动也不一定有波动,但有波动一定有振动。 二者的区别: 从运动现象来看:振动是一个质点或一个物体通过某一中心,平衡位置的往复运动, 而波动是由振动引起的,是介质中大量质点依次发生振动而形成的集体运动。 从运动原因来看:振动是由于质点离开平衡位置后受到回复力的作用,而波动是由于 弹性介质中某一部分受到扰动后发生形变,产生了弹力而带动与它相邻部分质点也随同它 做同样的运动,这样由近及远地向外传开,在波动中各介质质点也受到回复力的作用。 从能量变化来看:振动系统的动能与势能相互转换,对于简谐运动,动能最大时势能 为零,势能最大时动能为零,总的机械能守恒,波在传播过程中,由振源带动它相邻的质 点运动,即振源将机械能传递给相邻的质点,这个质点再将能量传递给下一个质点,因此 说波的传播过程是一个传播能量的过程,每个质点都不停地吸收能量,同时向外传递能 量,当波源停止振动,不再向外传递能量时,各个质点的振动也会相继停下来。 二、波的图像: ●用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置,纵坐标y表示某一时刻各质 点偏离平衡位置的位移。 简谐波的图像是正弦曲线,也叫正弦波。 ●简谐波的波形曲线与质点的振动图像都是正弦曲线,但他们的意义是不同的。波形 曲线表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移,振动图像则表示介质中“某个质 点”在“各个时刻”的位移。 由某时刻的波形图画出另一时刻的波形图: 平移法:先算出经时间Δt波传播的距离Δx=vΔt,再把波形沿波的传播方向平移Δx 即可。因为波动图像的重复性,若已知波长,则波形平移,则波形平移,时波形不变。当 Δx=nλ+x时,可采取去整nλ留零x的方法,只需平移x即可。 特殊点法:在波形上找两个特殊点,如过平衡位置的点和与相邻的波峰、波谷点,先 确定这两点的振动方向,再看Δt=nT+t由于经nT波形不变,所以也采取去整nT留零t的方法,分别做出两个特殊点经t后的位置,然后按正弦规律画出新波形。 三、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、在振动过程中对平衡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:波的频率由波源决定,在任何介质中频率保持不变。

高中物理-机械振动、机械波高考真题演练

高中物理-机械振动、机械波高考真题演练1.[·山东理综,38(1)](多选)如图, 轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y=0.1sin(2.5πt)m。t=0时刻,一小球从距物块h高处自由落下;t=0.6 s时,小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小g=10 m/s2。以下判断正确的是() A.h=1.7 m B.简谐运动的周期是0.8 s C.0.6 s内物块运动的路程是0.2 m D.t=0.4 s时,物块与小球运动方向相反 2.(·天津理综,3)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,a、b 两质点的横坐标分别为x a=2 m和x b=6 m,图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象。下列说法正确的是() A.该波沿+x方向传播,波速为1 m/s B.质点a经4 s振动的路程为4 m C.此时刻质点a的速度沿+y方向

D.质点a在t=2 s时速度为零 3.(·北京理综,15) 周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播,该波在某时刻的图象如图所示,此时质点P沿y轴负方向运动,则该波() A.沿x轴正方向传播,波速v=20 m/s B.沿x轴正方向传播,波速v=10 m/s C.沿x轴负方向传播,波速v=20 m/s D.沿x轴负方向传播,波速v=10 m/s 4.(·四川理综,2)平静湖面传播着一列水面波(横波),在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动,测得两小木块每分钟都上下30次,甲在波谷时,乙在波峰,且两木块之间有一个波峰。这列水面波() A.频率是30 Hz B.波长是3 m C.波速是1 m/s D.周期是0.1 s 5.(·福建理综,16)简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播,波速为v。若某时刻在波的传播方向上,位于平衡位置的两质点a、b 相距为s,a、b之间只存在一个波谷,则从该时刻起,下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是()

高中物理电磁波知识点总结

高中物理电磁波知识点总结 麦克斯韦电磁场理论知识点的核心思想是:变化的磁场可以激发涡旋电场,变化的电场可以激发涡旋磁场;电场和磁场不是彼此孤立的,它们相互联系、相互激发组成一个统一的电磁场.麦克斯韦进一 步将电场和磁场的所有规律综合起来,建立了完整的电磁场理论体系.这个电磁场理论体系的核心就是麦克斯韦方程组, 麦克斯韦方程组是由四个微分方程构成,: (1)描述了电场的性质.在一般情况下,电场可以是库仑电场也可以是变化磁场激发的感应电场,而感应电场是涡旋场,它的电位移线 是闭合的,对封闭曲面的通量无贡献, (2)描述了磁场的性质.磁场可以由传导电流激发,也可以由变化电场的位移电流所激发,它们的磁场都是涡旋场,磁感应线都是闭合线,对封闭曲面的通量无贡献. (3)描述了变化的磁场激发电场的规律。 (4)描述了变化的电场激发磁场的规律, 麦克斯韦方程都是用微积分表述的,具体推导的话要用到微积分,高中没学很难理解,我给你把涉及到的方程写出来,并做个解释,你要是还不明白的话也不用着急,等上了大学学了微积分就都能看懂了: 1、安培环路定理,就是磁场强度沿任意回路的环量等于环路所包围电流的代数和. 2、法拉第电磁感应定律,即电磁场互相转化,电场强度的弦度等于磁感应强度对时间的负偏导. 3、磁通连续性定理,即磁力线永远是闭合的,磁场没有标量的源,麦克斯韦表述是:对磁感应强度求散度为零. 4、高斯定理,穿过任意闭合面的电位移通量,等于该闭合面内部的总电荷量.麦克斯韦:电位移的散度等于电荷密度,

1.振荡电流和振荡电路 大小和方向都做周期性变化的电流叫振荡电流,能产生振荡电流的电路叫振荡电路,LC电路是最简单的振荡电路。 2.电磁振荡及周期、频率 (1)电磁振荡的产生 (2)振荡原理:利用电容器的充放电和线圈的自感作用产生振荡 电流,形成电场能与磁场能的相互转化。 (3)振荡过程:电容器放电时,电容器所带电量和电场能均减少,直到零,电路中电流和磁场均增大,直到最大值。 给电容器反向充电时,情况相反,电容器正反方向充放电一次,便完成一次振荡的全过程。 (4)振荡周期和频率:电磁振荡完成一次周期性变化所用时间叫 电磁振荡的周期,一秒内完成电磁振荡的次数叫电磁振荡的频率。 对于LC振荡电路, (5)电磁场:变化的电场在周围空间产生磁场,变化磁场在周围 空间产生电场,变化的电场和磁场成为一个完整的整体,就是电磁场。 3.电磁波 (1)电磁波:电磁场由近及远的传播形成电磁波 (2)电磁波在空间传播不需要介质,电磁波是横波,电磁波传递 电磁场的能量。 (3)电磁波的波速、波长和频率的关系, 4.电磁波的发射,传播和接收 (1)发射

高中物理知识点机械波详解和练习

机械波 一、知识网络 二、画龙点睛 概念 1、机械波 (1)机械波:机械振动在介质中的传播,形成机械波。 (2) 机械波的产生条件: ①波源:引起介质振动的质点或物体 ②介质:传播机械振动的物质

(3)机械波形成的原因:是介质内部各质点间存在着相互作用的弹力,各质点依次被带动。 (4)机械波的特点和实质 ①机械波的传播特点 a.前面的质点领先,后面的质点紧跟; b.介质中各质点只在各自平衡位置附近做机械振动,并不沿波的方向发生迁移; c.波中各质点振动的频率都相同; d.振动是波动的形成原因,波动是振动的传播; e.在均匀介质中波是匀速传播的。 ②机械波的实质 a.传播振动的一种形式; b.传递能量的一种方式。 (5)机械波的基本类型:横波和纵波 ①横波:质点的振动方向跟波的传播方向垂直的波,叫做横波。 表现形式:其中凸起部分的最高点叫波峰,凹下部分的最低 点叫波谷。横波表现为凹凸相间的波形。 实例:沿绳传播的波、迎风飘扬的红旗等为横波。 ②纵波:质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波,叫做纵波。 表现形式其中质点分布较稀的部分叫疏部,质点分布较密的 部分叫密部。纵波表现为疏密相间的波形。

实例:沿弹簧传播的波、声波等为纵波。 2、波的图象 (1)波的图象的建立 ①横坐标轴和纵坐标轴的含意义 横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置;纵坐标y 表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移。 从形式上区分振动图象和波动图象,就看横坐标。 ②图象的建立:在xOy坐标平面上,画出各个质点的平衡位置x 与各个质点偏离平衡位置的位移y的各个点(x,y),并把这些点连成曲线,就得到某一时刻的波的图象。 (2)波的图象的特点 ①横波的图象特点 横波的图象的形状和波在传播过程中介质中各质点某时刻的分布形状相似。波形中的波峰也就是图象中的位移正向最大值,波谷即为图象中位移负向最大值。波形中通过平衡位置的质点在图象中也恰处于平衡位置。 在横波的情况下,振动质点在某一时刻所在的位置连成的一条曲线,就是波的图象,能直观地表示出波形。波的图象有时也称波形图或波形曲线。 ②纵波的图象特点 在纵波中,如果规定位移的方向与波的传播方向一致时取正值,位移的方向与波的传播方向相反时取负值,同样可以作出纵波的图

高中物理第十一章机械振动总结

高中物理第十一章 机械振动总结 一、机械振动: (一)简谐运动: 1、简谐运动的特征: 1)运动学特征:振动物体离开平衡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衡位置的位移 2)动力学特征:回复力的大小与振动物体离开平衡的位移成正比, 方向与位移方向相反(指向平衡位置) kx F -= ①回复力:使振动物体回到平衡位置的力叫做回复力。 ②回复力是根据力的效果来命名的。 ③回复力的方向总是指向平衡位置。 ④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。 ⑤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x m k a -= ⑥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征 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衡位置对称的两点时,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:振动物体离开平衡位置的最大距离叫做振动的振幅。 ①振幅是标量。 ②振幅是反映振动强弱的物理量。 (2)周期和频率: ①振动物体完成一次全振动所用的时间叫做振动的周期。 ②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个周期内物体通过的路程不一定等于振幅 3)简谐运动的表达式:)sin(?ω+=t A x 4)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。 反映了振动质点在所有时刻的位移。 从图像中可得到的信息: ①某时刻的位置、振幅、周期 ②速度:方向→顺时而去;大小比较→看位移大小 ③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。 ①振动系统的机械能与振幅有关,振幅越大,则系统机械能越大。 ②阻尼振动的振幅越来越小。 2)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。

物理机械波知识点总结

物理机械波知识点总结 导读:高中物理选修3-4机械波重要知识点 描述机械波的物理量——波长、波速和频率(周期)的关系 ⑴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。振动在一个周期内在介质中传播的距离等于波长。 ⑵频率f:波的频率由波源决定,在任何介质中频率保持不变。 ⑶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。 波的干涉和衍射 衍射:波绕过障碍物或小孔继续传播的现象。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。产生稳定干涉现象的条件是:两列波的频率相同,相差恒定。 稳定的干涉现象中,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。 判断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。

高中物理选修3-4重要知识点 相对论的时空观 经典物理学的时空观(牛顿物理学的绝对时空观):时间和空间是脱离物质而存在的,是绝对的,空间与时间之间没有任何联系。 相对论的时空观(爱因斯坦相对论的相对时空观):空间和时间都与物质的运动状态有关。 相对论的时空观更具有普遍性,但是经典物理学作为相对论的特例,在宏观低速运动时仍将发挥作用。 时间和空间的相对性(时长尺短) 1.同时的相对性:指两个事件,在一个惯性系中观察是同时的,但在另外一个惯性系中观察却不再是同时的。 2.长度的相对性:指相对于观察者运动的物体,在其运动方向的长度,总是小于物体静止时的长度。而在垂直于运动方向上,其长度保持不变。 高中物理机械振动和机械波知识点 1.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,并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动,叫做简谐运动. (2)简谐运动的特征:回复力F=-kx,加速度a=-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

高中物理选修-电磁波知识点总结

高中物理选修3-4电磁波知识点总结 第二章第一节机械波的形成和传播 1.机械波的形成和传播(以绳波为例) (1)绳上的各小段可以看做质点. (2)由于绳中各部分之间都有相互作用的弹力联系着,先运动的质点带动后一个质点的运动,依次传递,使振动状态在绳上传播. 2.介质能够传播振动的物质. 3.机械波 (1)定义:机械振动在介质中的传播. (2)产生的条件①要有引起初始振动的装置,即波源. ②要有传播振动的_介质_. (3)机械波的特点 ①前面质点带动后面质点的振动,后面质点重复前面质点的振动,并且离波源越远,质点的振动越_滞后_. ②各质点振动周期都与波源振动_相同_. ③介质中每个质点的起振方向都和波源的起振方向相同_. ④波传播的是振动这种形式,而介质的每个质点只在自己的平衡位置附近振动,并不随波迁移. ⑤波在传播“振动”这种运动形式的同时,也在传递能量,而且可以传递信息__. 1.波的分类 按介质中质点的振动方向和波的传播方向的关系不同,常将波分为横波和纵波 . 2.横波 (1)定义:介质中质点的振动方向和波的传播方向垂直的波. (2)标识性物理量 ①波峰:凸起来的最高处. (质点振动位移正向最大处) ②波谷:凹下去的最低处. (质点振动位移负向最大处) 3.纵波 (1)定义:介质中质点的振动方向和波的传播方向平行的波. (2)标识性物理量①密部:介质中质点分布密集的部分. ②疏部:介质中质点分布稀疏的部分. 4.简谐波如果传播的振动是简谐运动,这种波叫做简谐波. 波动过程中介质中各质点的运动规律 (1)质点的“守位性”:机械波向外传播的只是振动的形式和能量,质点只在各自的平衡位置附近震动,并不随波迁移。 (2)“相同性”:介质中各质点均做受迫振动,各质点振动的周期和频率与波源振动的周期和频率相同,而且各质点开始振动的方向也相同,即各质点的起振方向相同。 (3)“滞后性”:离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动,即离波源近的质点振动开始越早,离波源越远的质点振动开始越晚。 波动过程中介质中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同,其运动特点可用三句话来描述: (1)先振动的质点带动后振动的质点; (2)后振动的质点重复前面质点的振动; (3)后振动的质点的振动状态落后于先振动的质点. 概括起来就是“带动、重复、落后”. 已知波的传播方向,可以判断各质点的振动方向,反之亦然. 判断方法一:带动法

高中物理机械运动机械波部分知识点及习题修订版

高中物理机械运动机械波部分知识点及习题修 订版 IBMT standardization office【IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18】

机械运动与机械波 Ⅰ.基础巩固 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:①存在某一中心位置;②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:①振动物体受到回复力作用;②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. ①回复力时刻指向平衡位置;②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; ③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.④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。

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