機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波知識(shí)點(diǎn)例題分析

《機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波知識(shí)點(diǎn)例題分析》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。

1、機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波?、知識(shí)結(jié)構(gòu)二、重點(diǎn)知識(shí)凹顧1機(jī)械振動(dòng)（一）機(jī)械振動(dòng)物體（質(zhì)點(diǎn)）在某一屮心位置兩側(cè)所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)就叫做機(jī)械振動(dòng)，物體能夠圍繞著平衡位遺做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，必然受到使它能夠回到平衡位置的力即回復(fù)力?；貜?fù)力是以效果命名的力，它可以是一個(gè)力或一個(gè)力的分力，也可以是幾個(gè)力的合力。產(chǎn)生振動(dòng)的必要條件是：0、物體離開(kāi)平衡位置后要受到回復(fù)力作用。方、阻力足夠小。（二）簡(jiǎn)諧振動(dòng)1.定義：物休在跟位移成正比，并且總是指向平衡位置的回復(fù)力作川卜?的振動(dòng)叫簡(jiǎn)諧振動(dòng)。簡(jiǎn)諧振動(dòng)是最簡(jiǎn)單，最基本的振動(dòng)。研究簡(jiǎn)諧振動(dòng)物體的位置，常常建立以中心位置（平衡位置）為原點(diǎn)的他標(biāo)系，把物體

2、的位移定義為物體偏離開(kāi)處標(biāo)原點(diǎn)的位移。因此簡(jiǎn)諧振動(dòng)也可說(shuō)是物體在跟位移大小成正比，方向跟位移相反的回復(fù)力作用下的振動(dòng)，即F=—kx,其中“一”號(hào)表示力方向跟位移方向相反。2.簡(jiǎn)諧振動(dòng)的條件：物體必須受到大小跟離開(kāi)平衡位置的位移成止比，方向跟位移方向相反的回復(fù)力作用。3.簡(jiǎn)諧振動(dòng)是一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)，有關(guān)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的概念和規(guī)律都適用，簡(jiǎn)諧振動(dòng)的特點(diǎn)在于它是一種周期性運(yùn)動(dòng)，它的位移、回復(fù)力、速度、加速度以及動(dòng)能和勢(shì)能（重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能）都隨時(shí)間做周期性變化。（三）描述振動(dòng)的物理雖，簡(jiǎn)諧振動(dòng)是一種周期性運(yùn)動(dòng)，描述系統(tǒng)的整體的振動(dòng)情況常引入卞血兒個(gè)物理量。1.振幅：振幅是

3、振動(dòng)物體離開(kāi)平衡位置的最大距離，常用字母“A”表示，它是標(biāo)量，為正值，振幅是表示振動(dòng)強(qiáng)弱的物理量，振幅的人小農(nóng)示了振動(dòng)系統(tǒng)總機(jī)械能的大小，簡(jiǎn)諧振動(dòng)在振動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化而總機(jī)械能守恒。2.周期和頻率，周期是振子完成一次全振動(dòng)的時(shí)間，頻率是一?秒鐘內(nèi)振子完成全振動(dòng)的次數(shù)。振動(dòng)的周期T跟頻率廣2間是倒數(shù)關(guān)系，即T=l//；振動(dòng)的周期和頻率都是描述振動(dòng)快慢的物理量，簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期和頻率是由振動(dòng)物體本身性質(zhì)決定的，與振幅無(wú)關(guān)，所以乂叫固有周期和固有頻率。（四）單擺：擺角小于5。的單擺是典型的簡(jiǎn)諧振動(dòng)。細(xì)線的一端固定在懸點(diǎn)，另一端拴一個(gè)小球，忽略線的伸縮和質(zhì)

4、量，球的直徑遠(yuǎn)小于懸線長(zhǎng)度的裝置叫單擺。單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的條件是：最人擺也小于5°,單擺的冋復(fù)力F是重力在圓弧切線方向的分力。單擺的周期公式是頁(yè)。由公式可知單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的固有周期與振幅，擺球質(zhì)量無(wú)關(guān)，只與厶和g冇關(guān)，其中L是擺長(zhǎng)，是懸點(diǎn)到擺球球心的距離。g是單擺所在處的重力加速度，在有加速度的系統(tǒng)屮（如懸掛在升降機(jī)中的單擺）其g應(yīng)為等效加速度。（五）振動(dòng)圖象。簡(jiǎn)諧振動(dòng)的圖彖是振子振動(dòng)的位移隨吋間變化的函數(shù)圖象。所建處標(biāo)系屮橫軸表示吋間，縱軸表示位移。圖象是正弦或余弦函數(shù)圖象，它肓觀地反映出簡(jiǎn)諧振動(dòng)的位移隨時(shí)間作周期性變化的規(guī)律。要把質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)過(guò)程和振動(dòng)圖象聯(lián)

5、系起來(lái)，從圖象可以得到振子在不同時(shí)刻或不同位置時(shí)位移、速度、加速度，1叫復(fù)力等的變化情況。（六）機(jī)械振動(dòng)的應(yīng)用——受迫振動(dòng)和共振現(xiàn)象的分析（1）物體在周期性的外力（策動(dòng)力）作用下的振動(dòng)叫做受迫振動(dòng)，受迫振動(dòng)的頻率在振動(dòng)穩(wěn)定后總是等于外界策動(dòng)力的頻率，與物體的固有頻率無(wú)關(guān)。（2）在受迫振動(dòng)屮，策動(dòng)力的頻率與物體的固有頻率相等時(shí)，振幅最人，這種現(xiàn)象叫共振，聲音的共振現(xiàn)象叫做共鳴。2機(jī)械波屮的應(yīng)用問(wèn)題1?理解機(jī)械波的形成及其概念。（1）機(jī)械波產(chǎn)牛的必要條件是：vl＞有振動(dòng)的波源；＜2＞有傳播振動(dòng)的媒質(zhì)。（2）機(jī)械波的特點(diǎn)：后一質(zhì)點(diǎn)重復(fù)前--質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，各質(zhì)點(diǎn)的周期

6、、頻率及起振方向都與波源相同。（3）機(jī)械波運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)：機(jī)械波是一種運(yùn)動(dòng)形式的傳播，振動(dòng)的能最被傳遞，但參與振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)仍在原平衡位置附近振動(dòng)并沒(méi)有隨波遷移。（4）描述機(jī)械波的物理量關(guān)系：注：各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)與波源相同，波的頻率和周期就是振源的頻率和周期，與傳播波的介質(zhì)無(wú)關(guān)，波速取決于質(zhì)點(diǎn)被帶動(dòng)的“難易”，由媒質(zhì)的性質(zhì)決定。2.會(huì)用圖像法分析機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波。橫朋標(biāo)表示質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)吋間橫朋標(biāo)表示介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置振動(dòng)圖像與波的圖像的區(qū)別表征單個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移隨時(shí)間變表征大量質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻相対于平衡位化的規(guī)律置的位移相鄰的兩個(gè)振動(dòng)狀態(tài)始終相同的質(zhì)相鄰的兩個(gè)振動(dòng)始終同

7、向的質(zhì)點(diǎn)間的距點(diǎn)間的距離表示振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周離表示波長(zhǎng)。例：期。例：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向的判定方法1方法2平移波形法：如圖所示，一列橫波向右傳播，判斷M點(diǎn)的振動(dòng)方向。設(shè)想在極短吋間內(nèi)波向右平移，則下一刻波形如虛線上M正下方向的M，點(diǎn)，由此知M點(diǎn)應(yīng)向下振動(dòng)。反之，已知M向下振動(dòng)，波形應(yīng)該右移，故波是向右傳播的。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)比較法：波向右傳播，右邊M點(diǎn)的振動(dòng)落后于左邊的P點(diǎn)，故M點(diǎn)重復(fù)P點(diǎn)的振動(dòng)，P點(diǎn)在M點(diǎn)的下方，應(yīng)“追隨”P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，故M點(diǎn)向下振動(dòng)，即“波向右傳，M點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)''波向左傳，M點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)”。10振動(dòng)圖像隨時(shí)間而延伸，而以前的波動(dòng)圖像一般隨時(shí)間的延

8、續(xù)而改變?nèi)?、【典型例題分析】【例1】單擺的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為