高考物理知識點：機械振動和機械波

　　1.簡諧運動

　　（1）定義：物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比，并且總是指向平衡位置的回復力的作用下的振動，叫做簡諧運動。

　　（2）簡諧運動的特征：回復力F=-kx，加速度a=-kx/m，方向與位移方向相反，總指向平衡位置。

　　簡諧運動是一種變加速運動，在平衡位置時，速度最大，加速度為零；在最大位移處，速度為零，加速度最大。

　　（3）描述簡諧運動的物理量

　　①位移x：由平衡位置指向振動質點所在位置的有向線段，是矢量，其最大值等于振幅。

　　②振幅A：振動物體離開平衡位置的最大距離，是標量，表示振動的強弱。

　　③周期T和頻率f：表示振動快慢的物理量，二者互為倒數關系，即T=1/f。

　　（4）簡諧運動的圖像

　　①意義：表示振動物體位移隨時間變化的規律，注意振動圖像不是質點的運動軌跡。

　　②特點：簡諧運動的圖像是正弦（或余弦）曲線。

　　③應用：可直觀地讀取振幅A、周期T以及各時刻的位移x，判定回復力、加速度方向，判定某段時間內位移、回復力、加速度、速度、動能、勢能的變化情況。

　　2.彈簧振子：周期和頻率只取決于彈簧的勁度系數和振子的質量，與其放置的環境和放置的方式無任何關系。如某一彈簧振子做簡諧運動時的周期為T，不管把它放在地球上、月球上還是衛星中；是水平放置、傾斜放置還是豎直放置；振幅是大還是小，它的周期就都是T。

　　3.單擺：擺線的質量不計且不可伸長，擺球的直徑比擺線的長度小得多，擺球可視為質點。單擺是一種理想化模型。

    （1）單擺的振動可看作簡諧運動的條件是：最大擺角α<5°。

　　（2）單擺的回復力是重力沿圓弧切線方向并且指向平衡位置的分力。

　　①在振幅很小的條件下，單擺的振動周期跟振幅無關。

　　②單擺的振動周期跟擺球的質量無關，只與擺長L和當地的重力加速度g有關。

　　③擺長L是指懸點到擺球重心間的距離，在某些變形單擺中，擺長L應理解為等效擺長，重力加速度應理解為等效重力加速度（一般情況下，等效重力加速度g‘等于擺球靜止在平衡位置時擺線的張力與擺球質量的比值）。

　　4.受迫振動

　　（1）受迫振動：振動系統在周期性驅動力作用下的振動叫受迫振動。

　　（2）受迫振動的特點：受迫振動穩定時，系統振動的頻率等于驅動力的頻率，跟系統的固有頻率無關。

　　（3）共振：當驅動力的頻率等于振動系統的固有頻率時，振動物體的振幅最大，這種現象叫做共振。

　　共振的條件：驅動力的頻率等于振動系統的固有頻率。

　　5.機械波：機械振動在介質中的傳播形成機械波。

　　（1）機械波產生的條件：①波源；②介質

　　（2）機械波的分類①橫波：質點振動方向與波的傳播方向垂直的波叫橫波。橫波有凸部（波峰）和凹部（波谷）。

　　②縱波：質點振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波。縱波有密部和疏部。

　　［注意］氣體、液體、固體都能傳播縱波，但氣體、液體不能傳播橫波。

　　（3）機械波的特點

　　①機械波傳播的是振動形式和能量。質點只在各自的平衡位置附近振動，并不隨波遷移。

　　②介質中各質點的振動周期和頻率都與波源的振動周期和頻率相同。③離波源近的質點帶動離波源遠的質點依次振動。