1 3-4-1.1 简谐运动一、机械振动1物体在某一位置两侧做的往复运动，叫做，通常简称为，这个位置称为。二、简谐运动1弹簧振子：在光滑的杆上套一个小球，弹簧一端，另一端接在小球上，可以在杆上滑动。小球和杆的之间不计，弹簧的质量比小球的质量小得多，可以，这样的系统称为。2以平衡位置为原点，建立Ox轴，规定正方向，任何时刻可用x 表示，同时 x 也是弹簧的伸长（或压缩）量，x 的正负表示，根据胡克定律，振子受的弹力的大小和方向可用表示。3当小球偏离平衡位置时，都会受到一个指向的力，这种力称为。即回复力的方向总和振子 位移的方向。4如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成_，并且总是指向_ _，质点的运动就是简谐运动，弹簧振子的运动就是简谐运动。5.一切复杂的振动都可以看成是若干简谐运动的叠加。6回复力(1)命名：回复力是根据力的_ (选填“性质”或“效果”)命名的(2)效果：把物体拉回到_力(3)方向：总是与位移x 的方向相反，即总是指向_ (4)表达式： F _.即回复力与物体的位移大小成_ _， “”表明回复力与位移方向始终_ _，k 是一个常数，由简谐运动系统决定 三、振幅、周期和频率1振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的，表示。2.振子每完成一次全振动所用的时间是的，这个时间叫做振动的。单位时间完成的全振动的次数叫做振动的。周期和频率都是表示。四、简谐运动的能量1简谐运动的能量：指振动系统的_ _能，振动的过程就是_能和 _能互相转化的过程(1)在最大位移处，_能最大， _能为零；(2)在平衡位置处，_能最大， _能最小2决定能量大小的因素振动系统的机械能跟_有关， _越大， 机械能就越大， 振动越强 不考虑摩擦和空气阻力，在简谐运动中，振动系统的机械能_，所以简谐运动是等幅振动，简谐运动是一个理想化模型。3-4-1.2 单摆一、单摆（1） 单摆由摆线和摆球构成，摆线要求是 _， 线长比物体的直径_，摆球应用密度大的实心球. （2）单摆在振幅很小即偏角很小（一般 10）时做 _运动 . （3）单摆的回复力由_提供，方向指向平衡位置. 2.单摆的周期（1）单摆的等时性是_首先发现的，周期公式是_首先提出的 . （2） 单摆的周期T 与 _、 摆球的 _无关， 但与 _有关，摆长越长，周期越_. （3）单摆的周期公式T=_，秒摆的周期为_ s，摆长约为 _ m. 二、 单摆的回复力单摆的回复力又由谁来提供？当摆线最大偏角 10 时， F回=mgsin_ _，F回和 x 成正比，比例系2 数 k= lmg。注意，在偏角很小的情况下，摆球所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成，方向总是指向平衡位置 ，因此单摆做简谐振动。 三、 单摆的周期（一）弹簧振子做简谐运动的周期公式是：_单摆振动的周期与_无关，在振幅较小时与 _无关；但与 _有关，摆长越长，周期也越长。（二） 荷兰物理学家惠更斯发现：单摆做简谐振动的周期T 与摆长l的二次方根成比，与重力加速度g 的二次方根成比，而与振幅、摆球质量无关。单摆的周期公式：T= 。单摆的回复力公式：F= -lmgx 其中 k=lmg四、 用单摆测定重力加速度由单摆周期公式，你能否想出测重力加速度的方法？提示：由单摆周期公式T=2gl可得 g=_, 由此可知只需测出_和就可以求出当地的重力加速度. （1）原理：由单摆周期公式得g=_. （2）测周期时，应从摆球经过_时开始计时，需测30 次至 50 次_时间，取平均值计算. （3）处理数据的方法用平均值法处理数据，得到各组重力加速度值，则g=_. 用图象法处理实验数据：以T2为横坐标， L 为纵坐标，则图象的斜率k=_. 3-4-1.3 简谐运动的图像和公式一、简谐运动的图象 1图象：简谐运动的物体离开的位移 x 随时间 t 的变化图像，称为简谐运动的图像（如右图） 2横坐标表示纵坐标表示，描绘出简谐运动的质点的 随变化的图像，称为简谐运动的图像。 3简谐运动的图像是一条（或）曲线，由简谐 运动的图像，可以直接读出物体振动的_和_用图 像记录振动的方法在实际生活中有很多应用，如医院里的 _ 、监测地震的 _等。 二、简谐运动的表达式 1简谐运动的表达式： x= 或 x= 其中 A表示简谐运动的，T 和 f 分别表示简谐运动的和。 三、简谐运动的相位、相位差 在表达式x=Asin(2f t+ ) 中，表示简谐运动的相位， 表示 t=0 时的相位，叫 做，简称。频率相同、初相不同的两个振动物体的相位差是。3-4-1.4 阻尼振动受迫振动(1) 、单摆：一根上端固定的细线，下系一个小球就构成了单摆。要求细线的质量、弹性可以忽略， 线的长度比小球的直径 _。单摆的回复力是 _ 。在_的情况 下，单摆做简谐运动。单摆的周期公式为T=_ (2) 、简谐运动的能量：简谐运动的能量就是振动系统的_。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。阻尼振动的振幅越来越_。 (3) 、简谐运动的过程是系统的动能和势能相互转化的过程，转化过程中机械能的总量_ 。t/s 0 12345 -5 y/c3 在平衡位置处，动能 _势能_，在最大位移处，势能 _，动能_ 。 (4) 、受迫振动：物体在 _ 的作用下的运动叫做受迫振动。物体做稳定的受迫振动时振动 频率等于 _的频率，与物体的固有频率_ 。 (5) 、共振：当驱动力的频率接近物体的_时，受迫振动的 _ 增大，这种现象叫 做共振。当驱动力的频率等于物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大。 驱动力的频率与物体的固 有频率相差越远，受迫振动的振幅越_。声波的共振现象叫做 _。3-4-1.5 实验探究：用单摆测定重力加(1) 在用单摆测重力加速度实验中，操作时，必须注意下面的问题。请在横线上填上题设中的关键问题。A摆球要选用密度较_而直径较 _的小球。摆线要选取较_。且线径较 _和不易伸长的线。B. 在固定摆线上端时应用铁夹夹紧，不要缠绕，悬点要固定不变，以免在摆动过程中_发生变化。C摆长是从 _到_的距离，测量时要尽量准确。D实验时必须控制摆角在_以内，并且要让单摆在_内摆动。E测量单摆周期时，等单摆自由振动几次之后，从摆球经过_位置开始记时，因为这时摆球的速度_，容易观察，可以减小误差。（2）、【实验原理】：单摆在摆角很小的情况下，可以看作简谐振动，其固有周期公式为T=_由此得： g=_ 。据此，通过实验方法测出_和_，即可计算出当地的重力加速度。（3） 、在做“用单摆测定重力加速度”的实验时，用摆长L 和周期 T计算重力加速度的公式是g=_。如果已知摆球直径为2.00cm，让刻度尺的零点对准摆线的悬点，摆线竖直下垂，如图示，那么单摆摆长是_。如果测定了 40 次全振动的时间如图中秒表所示，那么秒表读数是_s。单摆的摆动周期是_s。3-4-2.1 机械波的形成和传播一、波的形成和传播1、机械振动在，形成机械波。2、产生条件：(1)要有；(2)要有传播振动的。3、机械振动与波的关系：振动引起波动，有机械波机械振动，有机械振动机械波（选有、无） 。二、机械波的分类按波的传播方向和质点的振动方向可以将波分为两类：和。4、横波定义：质点振动的方向与波的传播方向的波叫横波 （如绳波）波形特点：在横波中，凸起的最高处叫，凹下的最低处叫5、纵波定义：质点振动的方向与波的传播方向的波叫横波 （如声波）波形特点：在纵波中，质点分布最密的地方叫，质点分布最疏的部分叫。 声波属于波，绳波属于波。三、机械波的特点6、机械波传播时介质中的每一质点都以它的平衡位置为中心做简谐运动；质点的振动总是于带动它的前一质点的振动。7、波传播的只是，传递的只是振动的和，介质中的质点随波迁 移。3-4-2.2 横波的图像1波的图象在平面直角坐标系中，它是用横坐标表示在波的传播方向上各质点的纵坐标表示某一时刻各质点。4 2应用：如右图中，设波沿x 轴正方向传播，由波的图像可得信息（1） 该时刻各质点以及该波的（2）若知道波速的方向，可知各质点的（3）已知该时刻各质点的运动方向，可判断（4）已知波速v 的大小可求（5）已知波速v 的大小和方向，可画前、后一时刻的这样的波叫做正弦波，也叫。3波的图象表示的位移，振动图象则表示的位移。介质中有正弦波传播时，介质的质点在做。3-4-2.3 波的频率和波速1、波长：（1）定义：在波动中，振动总是相同的两个相邻质点间的距离，叫波长。（2）物理实质：相距一个（或整数个）波长的两个质点的振动位移在任何时刻都，而且振动速度的大小和方向也，即相距一个（或整数个）波长的两个质点在任何时候的运动状态都（3）对于横波，相邻的或相邻的之间的距离等于波长；对于纵波，相邻的两个中央或相邻的两个中央间的距离等于波长。2波速：（1）定义：波的传播速度，即振动形式的传播速度，也是波的的传播速度。（2）决定因素：机械波在介质中的传播速度由决定，与波源的振动频率。3周期和频率：（1）在振动中，各个质点的振动周期或频率是的，它们都等于的周期和频率，这个周期和频率也叫波的周期和频率。（2）当波从一种介质进入另一种介质时，波的频率。4波长、频率（周期）和波速之间的关系：（1）经过一个周期T，振动在介质中的传播距离等于（2）下图甲所示是一列简谐横波在t=0.2s时的波形图，其中O是波源，图乙是波上某一点 P的振动图象。 该波的波长是 m，周期是 s，波速为 m/s 3-4-2.4 惠更斯原理波的反射与折射1. 几个概念 波面：波源发出的波经过而到达的各点组成的面叫波面。波前：最前面的波面叫波前波线：从波源沿着波的传播方向画出的带的线叫波线 , 表示波的 _ _.波面与波线是 _ 波面为平面的波叫平面波，其波线为_ _；波面为圆（球面）形的波叫球面波，其波线为 _. 2惠更斯原理：波在传播过程中所到达的每一点都可看做新的，从这些点 发出球面形状的子波，其后任一时刻这些子波波前的就是，它是惠更斯在1690 年提出的。3波的反射