理化生機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波課件

機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)單擺受迫振動(dòng)共振機(jī)械波波的干涉和衍射

振動(dòng)和波動(dòng)是自然界中基本的運(yùn)動(dòng)形式之一。振動(dòng)和波動(dòng)的突出特點(diǎn)是在時(shí)間上和空間上的周期性和往復(fù)性。學(xué)習(xí)振動(dòng)和波動(dòng)的特點(diǎn)和傳播規(guī)律，對(duì)學(xué)習(xí)聲學(xué)、電磁場(chǎng)理論和光的本性有著重要作用。機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)單擺受迫振動(dòng)共振機(jī)械波波的干涉機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)自由振動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（無阻尼振動(dòng)）定義：回復(fù)力F=－kx基本模型彈簧振子單擺（θ＜5度）阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng)本章知識(shí)網(wǎng)絡(luò)：機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)自由振動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（無阻尼振動(dòng)）定義：回復(fù)力F勻變速直線運(yùn)動(dòng)在恒力作用下平拋運(yùn)動(dòng)力大小不變而方向永遠(yuǎn)垂直于速度方向沿半徑指向圓心勻速圓周運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)合外力F與速度有一定夾角勻變速直線運(yùn)動(dòng)在恒力作用下平拋運(yùn)動(dòng)力大小不變而方向永遠(yuǎn)垂直于機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)

物體（或物體的一部分）在某一中心位置兩側(cè)所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)物體在與位移成正比，并且總是指向平衡位置的力作用下的振動(dòng)。彈簧振子的振動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像

產(chǎn)生振動(dòng)的條件描述振動(dòng)的物理量受力特征動(dòng)力學(xué)特征機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)物體（或物體的一部分）在某一中產(chǎn)生振動(dòng)的條件

只要物體離開平衡位置，就受到一個(gè)指向平衡位置的力（回復(fù)力）的作用。描述振動(dòng)的物理量

振動(dòng)物體完成一次全振動(dòng)的時(shí)間叫周期。周期用字母T表示。

振動(dòng)物體在1s內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)叫頻率。頻率用字母f表示。國際單位是赫，符號(hào)是Hz.周期和頻率的關(guān)系是互為倒數(shù)，即T=1/f

振動(dòng)物體離開平衡位置的最大距離叫振幅。振幅是標(biāo)量，振幅用字母A表示。產(chǎn)生振動(dòng)的條件只要物體離開平衡位置，就受到一個(gè)指受力特征在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中，回復(fù)力F與位移x的動(dòng)力學(xué)表達(dá)式是：

F=–kx

判斷一個(gè)物體是不是作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，關(guān)鍵看回復(fù)力是否與振動(dòng)的位移成正比。一個(gè)沿水平方向左右振動(dòng)的物體，如果規(guī)定向左為正方向，則物體振動(dòng)到平衡位置左側(cè)時(shí)，位移為正。但這時(shí)指向平衡位置的回復(fù)力方向向右，回復(fù)力為負(fù)；若物體振動(dòng)到平衡位置右側(cè)，位移為負(fù)。但這時(shí)回復(fù)力方向向左，回復(fù)力為正，這也就是回復(fù)力公式中出現(xiàn)負(fù)號(hào)的原因。動(dòng)力學(xué)特征

a=–kx/m

這個(gè)公式反映了簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征，即作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)物體的加速度與振動(dòng)的位移成正比，與位移的方向相反。振動(dòng)物體通過平衡位置時(shí)，速度最大，但加速度是零；在振動(dòng)位移最大處，加速度最大，但速度是零。如何判斷方向？受力特征在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中，回復(fù)力F與位移x的動(dòng)力學(xué)表達(dá)式是：?jiǎn)螖[定義：

不可伸長(zhǎng)、質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩栓一個(gè)大小忽略不計(jì)的小球，懸掛起來就構(gòu)成單擺回復(fù)力公式應(yīng)用

T=2π√L/g，其中擺長(zhǎng)L是指懸點(diǎn)到擺球球心間的距離。G是單擺所在處的重力加速度。

單擺的振動(dòng)周期與擺球的質(zhì)量無關(guān)，與單擺振動(dòng)的振幅無關(guān)。由于單擺的振動(dòng)具有等時(shí)性，可用它制作計(jì)時(shí)器。測(cè)重力加速度g=4π2L/T2單擺定義：不可伸長(zhǎng)、質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩栓一個(gè)大單擺的回復(fù)力amgmgsinaT

當(dāng)單擺擺動(dòng)到細(xì)繩與豎直方向夾角為a角時(shí)，擺球受到重力mg和細(xì)繩拉力T的作用。由于擺角沿運(yùn)動(dòng)弧線運(yùn)動(dòng)，單擺振動(dòng)的回復(fù)力就是重力沿運(yùn)動(dòng)弧線的切線分力，如圖所示。

單擺在擺角小于5°的條件下，可近似認(rèn)為單擺作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。單擺的回復(fù)力amgmgsinaT當(dāng)單擺擺動(dòng)到細(xì)繩與豎彈簧振子的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)過程分析能量分析

振子從平衡位置兩側(cè)向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度方向與加速度方向相同，振子作加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng)。振子運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)，振子的速度最大，加速度為零。當(dāng)振子從平衡位置向平衡位置向兩側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度方向和加速度方向相反，振子做加速度逐漸增大的變減速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)振子運(yùn)動(dòng)到兩側(cè)位移最大處時(shí)，加速度最大，速度為零。

彈簧振子在振動(dòng)中的彈性勢(shì)能最大值與簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅相聯(lián)系。振幅越大，彈性勢(shì)能也就越大，振子振動(dòng)過程中的機(jī)械能也就越大。彈簧振子的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)過程分析能量分析振子從平衡位移、回復(fù)力、加速度和速度的方向O平衡位置速度位移回復(fù)力加速度振子在右邊振子在左邊位移、回復(fù)力、加速度和速度的方向O速度位移回復(fù)力加速度振子在受迫振動(dòng)共振固有振動(dòng)受迫振動(dòng)共振共振曲線

單擺和彈簧振子在振動(dòng)的時(shí)候，它們的周期和頻率都與振幅無關(guān)；振動(dòng)的周期和頻率只由振動(dòng)物體本身的性質(zhì)決定，這種振動(dòng)叫固有振動(dòng)。振動(dòng)的頻率（周期）叫固有頻率（周期）。

在周期性外力（又叫驅(qū)動(dòng)力）作用下物體發(fā)生的振動(dòng)叫受迫振動(dòng)。物體作受迫振動(dòng)的頻率就是驅(qū)動(dòng)力的頻率，與物體自身的固有頻率無關(guān)。

作受迫振動(dòng)的物體，如果驅(qū)動(dòng)力的頻率和物體的固有頻率相等，就會(huì)出現(xiàn)作受迫振動(dòng)振幅最大的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就是共振。受迫振動(dòng)共振固有振動(dòng)受迫振動(dòng)共振共振曲線共振曲線f固fA

物體作受迫振動(dòng)時(shí)，同固有頻率無關(guān)，所以，受迫振動(dòng)頻率不一定等于固有頻率。此時(shí)

f受迫=f驅(qū)≠f固

共振是受迫振動(dòng)的特例。此時(shí)

f受迫=f驅(qū)=f固，受迫振動(dòng)振幅最大。驅(qū)動(dòng)力的頻率受迫振動(dòng)物體的振幅共振曲線f固fA物體作受迫振動(dòng)時(shí)，同固有頻率無關(guān)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像t(s)x(cm)100100.250.5

作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)物體的振動(dòng)圖像是正弦（或余弦）曲線。如圖就是一個(gè)彈簧振子的振動(dòng)圖像。

從圖中可以直接讀出作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)物體振動(dòng)的振幅和振動(dòng)周期。根據(jù)周期又可以計(jì)算出振動(dòng)的頻率。

從振動(dòng)圖像中可以看出振子的位移和時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如在t=0.125時(shí)，振子的位移是x=10cm。

根據(jù)振動(dòng)圖像可以判斷出振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在每一時(shí)刻的速度方向和加速度方向。如圖中振子振動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，振子的位移沿軸正方向，加速度沿x軸負(fù)方向，振子的速度方向沿x軸負(fù)方向。A簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像t(s)x(cm)100100.250.5【例題1】

彈簧振子一O點(diǎn)為平衡位置作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。振子從O點(diǎn)向C點(diǎn)開始振動(dòng)，并開始計(jì)時(shí)。振子第一次振動(dòng)到M點(diǎn)用了0.4s。又經(jīng)過0.1s再次過M點(diǎn)，求還要經(jīng)過多少時(shí)間振子第三次通過M點(diǎn)。解答：分析：BCvM

已知振子從O到M的時(shí)間t1和從M到C再返回到M的時(shí)間t2。根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，從M運(yùn)動(dòng)到O的時(shí)間也是t1。這樣，振子從第二次通過M到第三次再通過M所用時(shí)間就是0.5T+2t1。O振子振動(dòng)的半周期為

T/2=2t1+t2=(2×0.4+0.1)s=0.9s振子從第二次通過M點(diǎn)到第三次通過M點(diǎn)還要經(jīng)過時(shí)間

t=T/2+2t1=(0.9+0.4×2)s=1.7s【例題1】彈簧振子一O點(diǎn)為平衡位置作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)機(jī)械波機(jī)械波一、機(jī)械波和機(jī)械波的產(chǎn)生1.定義：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播2.機(jī)械波形成條件：1、機(jī)械振動(dòng)(振源)2.介質(zhì)3.分類:橫波和縱波橫波:振動(dòng)方向和傳播方向垂直.波峰、波谷縱波:振動(dòng)方向和傳播方向在同一直線上.密部、疏部4.機(jī)械波的特點(diǎn)：

a.傳播的是振動(dòng)形式和能量，介質(zhì)沒有隨波遷移.b.各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期、頻率都與波源的振動(dòng)周期、頻率相同.c.前一質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后一質(zhì)點(diǎn),各質(zhì)點(diǎn)起振方向相同.一、機(jī)械波和機(jī)械波的產(chǎn)生波源做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)形成的簡(jiǎn)諧波,特點(diǎn):各質(zhì)點(diǎn)的振幅、周期相同,與波源的振幅、周期相同.波源做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)形成的簡(jiǎn)諧波,特點(diǎn):各質(zhì)點(diǎn)的振幅、周期相縱波:

橫波:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直的叫橫波

機(jī)械波分類(繩波、水波)

質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向平行的叫縱波

(彈簧上的疏密波、聲波

)縱波:橫波:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直的叫橫波機(jī)械波二、波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系(1)波長(zhǎng):在波動(dòng)中，相位總是相等的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離．(2)頻率f：波的頻率就是波源的振動(dòng)頻率（也是介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率)(3)波速v：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播速度(4)三者關(guān)系:注意：波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)；波速是由介質(zhì)決定的；波速與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度不同。二、波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系(1)波長(zhǎng):在波動(dòng)中，相位總機(jī)械波的傳播

⑴在同一種均勻介質(zhì)中機(jī)械波的傳播是勻速的。波速、波長(zhǎng)和頻率之間滿足公式：v=λf。⑵介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是在各自的平衡位置附近的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，是變加速運(yùn)動(dòng)，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移⑶機(jī)械波傳播的是振動(dòng)形式、能量和信息⑷波的頻率由波源決定，傳播速度由介質(zhì)決定

機(jī)械波的傳播⑴在同一種均勻介質(zhì)中機(jī)械波的傳播是勻速的。波速一切波都能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射特別是干涉、衍射，是波特有的性質(zhì)獨(dú)立傳播原理：

幾列波相遇時(shí)，能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳播，不互相影響

疊加原理：

介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的位移、速度、加速度都等于幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移、速度、加速度的矢量和

(描述介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況

)(描述波的性質(zhì))

干涉分析衍射分析三、波的干涉、衍射一切波都能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射特別是干涉、衍射，是波特干涉

產(chǎn)生干涉的必要條件是：兩列波源的頻率必須相同

(是必要條件,不是充分條件

)發(fā)生干涉還要求兩列波的振動(dòng)方向相同，還要求相差恒定

我們經(jīng)常列舉的干涉都是相差為零的，也就是同向的。如果兩個(gè)波源是振動(dòng)是反向的，那么在干涉區(qū)域內(nèi)振動(dòng)加強(qiáng)和減弱的位置就正好顛倒過來了

干涉區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)是振動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn)還是振動(dòng)最弱點(diǎn)的充要條件：

反向①最強(qiáng)：

②最弱：

δ

=nλ同向δ

=nλ①最強(qiáng)：

②最弱：

干涉產(chǎn)生干涉的必要條件是：兩列波源的頻率必須相同(是必要衍射

障礙物或孔的尺寸和波長(zhǎng)可以相比或比波長(zhǎng)小

發(fā)生明顯衍射的條件是：衍射障礙物或孔的尺寸和波長(zhǎng)可以相比或比波長(zhǎng)小發(fā)生明顯衍射多普勒效應(yīng)：當(dāng)波源和觀察者互相靠近或者互相遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者感覺到的波的頻率會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象就叫做多普勒效應(yīng)，一切波都存在多普勒效應(yīng).

設(shè)波源的頻率為f，相對(duì)于介質(zhì)：波的傳播速率為V，波源靠近觀察者和觀察者靠近波源的速度分別為u和V(靠近時(shí)取正值，遠(yuǎn)離時(shí)取負(fù)值)，則觀察者接收到波的頻率為f′，可見：靠近時(shí)f′＞f，遠(yuǎn)離時(shí)f′＜f.多普勒效應(yīng)：當(dāng)波源和觀察者互相靠近或者互相遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者感覺振動(dòng)圖象和波的圖象區(qū)別

⑴物理意義不同：

振動(dòng)圖象表示同一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位移

波的圖象表示介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻的位移

⑵圖象的橫坐標(biāo)的單位不同：

振動(dòng)圖象的橫坐標(biāo)表示時(shí)間

波的圖象的橫坐標(biāo)表示距離

⑶從振動(dòng)圖象上可以讀出振幅和周期

從波的圖象上可以讀出振幅和波長(zhǎng)

振動(dòng)圖象和波的圖象區(qū)別⑴物理意義不同：振動(dòng)圖象表示同一質(zhì)四、振動(dòng)圖象與波的圖象的比較XtOYXO振動(dòng)圖象波的圖象1.兩個(gè)圖象的縱坐標(biāo)都表示質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移2.振動(dòng)圖象的橫坐標(biāo)表示時(shí)間，O點(diǎn)為質(zhì)點(diǎn)的平衡位置波的圖象的橫坐標(biāo)表示在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置3.兩種圖象的形狀都是正弦曲線4.振動(dòng)圖象表示一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位移波的圖象表示多個(gè)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的位移，對(duì)橫波而言則表示多個(gè)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的空間位置分布四、振動(dòng)圖象與波的圖象的比較XtOYXO振動(dòng)圖象波的圖象1.波的圖形、波的傳播方向、某一介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的瞬時(shí)速度方向，這三者中已知任意兩者，可以判定另一個(gè)。（口訣為“左上左，右上右”）

波的圖象中2.波的傳播是勻速的

1.波的圖象的畫法在一個(gè)周期內(nèi)，波形勻速向前推進(jìn)一個(gè)波長(zhǎng)。n個(gè)周期波形向前推進(jìn)n個(gè)波長(zhǎng)（n可以是任意正數(shù)）。因此在計(jì)算中既可以使用v=λf，也可以使用v=s/t，后者往往更方便

3.介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（是一種變加速運(yùn)動(dòng)）

4.起振方向

介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)的方向都和振源開始振動(dòng)的方向相同

波的圖形、波的傳播方向、某一介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的瞬時(shí)速度方向，這三者中已知波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向方法:帶動(dòng)法原理:先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)已知波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向方法:原理:先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)1．聲波是縱波。2．空氣中的聲速可認(rèn)為是340m/s，水中的聲速是1450m/s，鐵中的聲速是4900m/s。3．人耳可以聽到的聲波的頻率范圍是20Hz-20000Hz4．人耳只能區(qū)分開相差0.1s以上的兩個(gè)聲音5．次聲波和超聲波的應(yīng)用6.多普勒效應(yīng)1．聲波是縱波。2．空氣中的聲速可認(rèn)為是340m/s，3．人舊教材的思路:電磁波的產(chǎn)生(電磁振蕩)

空中形成電磁場(chǎng)形成電磁波電磁波的應(yīng)用新教材的思路:電磁波的發(fā)現(xiàn)電磁波的產(chǎn)生(電磁振蕩)電磁波的形成電磁波的應(yīng)用知識(shí)的重新整合;注重科學(xué)方法、科學(xué)過程和科學(xué)態(tài)度的教育

.電磁振蕩與電磁波

舊教材的思路:電磁波的產(chǎn)生(電磁振蕩)新教材的思路:電磁波的新舊變更電磁波與信息社會(huì)電視雷達(dá)增加電磁波譜教材結(jié)構(gòu)的比較電磁場(chǎng)的物質(zhì)性

新舊變更電磁波與電視雷達(dá)增加電磁波譜教材結(jié)構(gòu)的比較電一、電磁振蕩建議有條件的學(xué)校作適量定性的介紹，了解電磁振蕩是指電荷、電場(chǎng)、電流、磁場(chǎng)都隨時(shí)間作周期性變化的現(xiàn)象。一、電磁振蕩二、電磁場(chǎng)和電磁波電磁學(xué)的核心內(nèi)容就是電磁場(chǎng)的概念和麥克斯韋的電磁場(chǎng)方程，十分抽象。只要求學(xué)生作初步的、定性的了解。教學(xué)中可以適當(dāng)?shù)慕榻B麥克斯韋建立完整的電磁場(chǎng)理論的過程及其重大意義，指導(dǎo)學(xué)生閱讀有關(guān)書籍與資料。

穩(wěn)定不產(chǎn)生電（磁）場(chǎng)磁（電）場(chǎng)均勻變化穩(wěn)定電（磁）場(chǎng)變化周期性變化周期性變化的電（磁）場(chǎng)二、電磁場(chǎng)和電磁波電磁學(xué)的核心內(nèi)容就是電磁場(chǎng)的概念和麥克斯韋二、電磁場(chǎng)和電磁波電磁波的教學(xué)建議從實(shí)驗(yàn)引出（赫茲實(shí)驗(yàn)），緊密聯(lián)系機(jī)械波知識(shí)，組織學(xué)生總結(jié)歸納二者的異同。（一）共同點(diǎn)a：都具有波的共性：干涉和衍射b：都由介質(zhì)決定二者的傳播速度c：二者在不同物質(zhì)中傳播時(shí)頻率不變（二）區(qū)別a：產(chǎn)生本質(zhì)不同：分別是電磁振蕩和機(jī)械振動(dòng)的傳播b：傳播機(jī)理不同：分別是電磁場(chǎng)的交替感應(yīng)和質(zhì)點(diǎn)間的機(jī)械作用c：電磁波是物質(zhì)波，屬橫波；而機(jī)械波既有橫波又有縱波二、電磁場(chǎng)和電磁波電磁波的教學(xué)建議從實(shí)驗(yàn)引出（赫茲實(shí)驗(yàn)），緊三、無線電波的發(fā)射和接收及其應(yīng)用這部分內(nèi)容與日常生活、生產(chǎn)、科技聯(lián)系的相當(dāng)緊密，學(xué)生有一定的興趣，可結(jié)合一些簡(jiǎn)單易行的實(shí)驗(yàn)來講解這部分知識(shí)。建議結(jié)合本部分內(nèi)容指導(dǎo)學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)，從中挖掘課題，獲取信息資料。．電磁波的發(fā)射和接收了解無線電波的發(fā)射過程和調(diào)制的簡(jiǎn)單概念。了解調(diào)諧、解調(diào)及無線電波的接收的基本原理。三、無線電波的發(fā)射和接收及其應(yīng)用這部分內(nèi)容與日常生活、生產(chǎn)、四、電磁波譜電磁波譜知道光是電磁波。通過實(shí)例認(rèn)識(shí)電磁波譜，知道電磁波譜中按頻率（或波長(zhǎng)）大小的排列順序。了解無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線的主要作用。四、電磁波譜電磁波譜2電磁振蕩2電磁振蕩電磁振蕩的產(chǎn)生ab分析猜想：將電鍵撥到b側(cè)時(shí)，會(huì)在電流表里看見什么現(xiàn)象？電磁振蕩的產(chǎn)生ab分析猜想：將電鍵撥到b側(cè)時(shí)，會(huì)在電流表里看1.振蕩電流：大小和方向都做周期性變化的電流叫做振蕩電流能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路2.振蕩電路：電磁振蕩的產(chǎn)生1.振蕩電流：大小和方向都做周期性變化的電流叫做振蕩電流能夠電磁振蕩的產(chǎn)生3.LC振蕩電路：

(1)LC回路：由線圈L和電容C組成的最簡(jiǎn)單振蕩電路。(2)理想的LC振蕩電路:

忽略能量損耗LCLC振蕩電路ab電磁振蕩的產(chǎn)生3.LC振蕩電路：(1)LC回路：由線圈電磁振蕩的產(chǎn)生++__++__++__正向放電反向放電反向充電正向充電O電磁振蕩的產(chǎn)生++__++__++__正向放電反++__++__++__正向放電反向放電反向充電正向充電時(shí)刻0T/4T/23T/4T電荷量q電壓u電場(chǎng)強(qiáng)度E電場(chǎng)能電流i磁感應(yīng)強(qiáng)度B磁場(chǎng)能++__++__++__正向放電反向放電反向充電++__++__++__正向放電反向放電反向充電正向充電時(shí)刻0T/4T/23T/4T電荷量q最多0最多0最多電壓u最大0最大0最大電場(chǎng)強(qiáng)度E最大0最大0最大電場(chǎng)能最大0最大0最大電流i0最大0最大0磁感應(yīng)強(qiáng)度B0最大0最大0磁場(chǎng)能0最大0最大0++__++__++__正向放電反向放電反向充電(1)總能量守恒＝電場(chǎng)能＋磁場(chǎng)能＝恒量電場(chǎng)能磁場(chǎng)能放電充電電磁振蕩的變化規(guī)律：(2)電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能交替轉(zhuǎn)化電容器電壓ｕ電容器帶電量ｑ電路中電流ｉ同步變化同步變化步調(diào)相反電場(chǎng)強(qiáng)度E磁感應(yīng)強(qiáng)度B1、規(guī)律(1)總能量守恒＝電場(chǎng)能＋磁場(chǎng)能＝恒量電場(chǎng)能磁場(chǎng)能放電充電電(1)、兩個(gè)物理過程：放電過程；電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，q↓→i↑充電過程：磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，q↑→i↓充電完畢狀態(tài)：磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，電場(chǎng)能最大，磁場(chǎng)能最小。放電完畢狀態(tài)：電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，磁場(chǎng)能最大，電場(chǎng)能最小。LC回路工作過程具有對(duì)稱性和周期性，可歸結(jié)為：(2)、兩個(gè)特殊狀態(tài)：2、電磁振蕩的特點(diǎn)：電磁振蕩的變化規(guī)律：(1)、兩個(gè)物理過程：放電過程；電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，q↓→3、變化規(guī)律的圖象描述：itot磁場(chǎng)能oqto電場(chǎng)能to電場(chǎng)能，磁場(chǎng)能的變化周期是電磁振蕩周期的一半電流，電壓電場(chǎng)強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向以及電容器極板上的電荷的電性一個(gè)周期內(nèi)改變兩次3、變化規(guī)律的圖象描述：itot磁場(chǎng)能oqto電場(chǎng)能to電場(chǎng)4、電磁振蕩：

在振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的過程中，電容器極板上的電荷、通過線圈的電流，以及跟電荷和電流相聯(lián)系的電場(chǎng)和磁場(chǎng)都發(fā)生周期性的變化，這種現(xiàn)象叫電磁振蕩。4、電磁振蕩：在振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的過程中1、無阻尼振蕩振蕩電流的振幅保持不變，即作等幅振蕩。2、阻尼振蕩振蕩電流的振幅逐漸變小，即作減幅振蕩。5、阻尼振蕩和無阻尼振蕩：1、無阻尼振蕩振蕩電流的振幅保持不變，即作等幅振蕩。2、阻尼例:1此圖正處充電過程還是放電過程？_+++++_____例:1此圖正處充電過程還是放電過程？_+++++_例:1此圖正處充電過程還是放電過程？答:放電____+++_+++++_____例:1此圖正處充電過程還是放電過程？答:放電___例2：此圖是處充電過程，則電容器上極板帶正電還是負(fù)電？例2：此圖是處充電過程，則電容器上極板帶正電還是負(fù)電？例2：此圖是處充電過程，則電容器上極板帶正電還是負(fù)電？答：正電_++__例2：此圖是處充電過程，則電容器上極板帶正電還是負(fù)電？答：正LC振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的物理原因是電容器的充放電作用和線圈的自感作用；LC振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的物理實(shí)質(zhì)是電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的周期性轉(zhuǎn)換?？偨Y(jié)：

在解決振蕩電路問題時(shí)，電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能的交替轉(zhuǎn)化是解決問題的線索和關(guān)鍵；與電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能相關(guān)的各量的變化規(guī)律是解決問題的依據(jù)；q—t和I—t圖線及其相互轉(zhuǎn)化是解決問題的直觀手段。LC振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的物理原因是電容器的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)兩種模型兩種研究方法：質(zhì)點(diǎn)受力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系；周期性運(yùn)動(dòng)的研究方法三個(gè)參量?jī)煞N表述方法：解析法、圖象法簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)兩種模型簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象是做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的圖象，是正（余）弦曲線。由圖象可得振幅、周期和質(zhì)點(diǎn)任一時(shí)刻相對(duì)于平衡位置的位移。結(jié)合振動(dòng)的情況可以認(rèn)識(shí)質(zhì)點(diǎn)的速度、加速度、回復(fù)力、位移、動(dòng)能和勢(shì)能等隨時(shí)間變化的情況。txTT/20簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象是做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變

公路上勻速行駛的貨車受一擾動(dòng)，車上貨物隨車廂底板上下振動(dòng)但不脫離底板。一段時(shí)間內(nèi)貨物在豎直方向的振動(dòng)可視為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，周期為T。取豎直向上為正方向，以某時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，即t=0，其振動(dòng)圖象如圖所示，則

A．t=T/4時(shí)，貨物對(duì)車廂底板的壓力最大

B．t=T/2時(shí)，貨物對(duì)車廂底板的壓力最小

C．t=3T/4時(shí)，貨物對(duì)車廂底板的壓力最大

D．

t=3T/4時(shí)，貨物對(duì)車廂底板的壓力最小

txTT/20

公路上勻速行駛的貨車受一擾動(dòng)，車上貨物隨車廂底板上下振txTT/20回復(fù)力：FN－mg=－kxFN－mg=maatTT/203T/4時(shí)FN最大選項(xiàng)C正確mgFNtxTT/20回復(fù)力：FN－mg=－kxFN－mg=maat阻尼振動(dòng)與無阻尼振動(dòng)自由振動(dòng)與受迫振動(dòng)共振是在一定條件下的受迫振動(dòng)兩種分類：阻尼振動(dòng)與無阻尼振動(dòng)兩種分類：機(jī)械波的圖景由于彈性介質(zhì)中各點(diǎn)之間的彈性力的聯(lián)系，某一點(diǎn)的振動(dòng)將帶動(dòng)周圍各點(diǎn)振動(dòng)，使振動(dòng)的狀態(tài)（或能量）向周圍傳播。介質(zhì)中各點(diǎn)都圍繞各自的平衡位置振動(dòng)，各點(diǎn)的振動(dòng)的快慢（即周期或頻率）都相同，這個(gè)周期（或頻率）就叫做波的周期（或頻率）。在波的傳播方向上后面的點(diǎn)總是追隨前面的點(diǎn)的振動(dòng)，其振動(dòng)步調(diào)或者說相總比前面的點(diǎn)滯后。機(jī)械波的圖景由于彈性介質(zhì)中各點(diǎn)之間的彈性力的聯(lián)系，某一點(diǎn)的振波的圖象（一）波的圖象是某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移隨質(zhì)點(diǎn)的平衡位置坐標(biāo)變化的圖象。簡(jiǎn)諧波的圖象是正弦曲線。認(rèn)識(shí)波的圖象，要和波在介質(zhì)中傳播的圖景聯(lián)系起來。xyt=t10波的圖象（一）波的圖象是某一時(shí)刻各個(gè)xyt=t10波的圖象（二）由圖象可得：波長(zhǎng)和振幅，此時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移。結(jié)合波的傳播方向和波速可進(jìn)一步得到波的周期、質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向。進(jìn)而可以得到任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況。xyt=t10波的圖象（二）由圖象可得：xyt=t10

P86例2：一列在豎直方向振動(dòng)的簡(jiǎn)諧橫波，波長(zhǎng)為λ，沿正x方向傳播。某一時(shí)刻振動(dòng)位移向上且大小等于振幅一半的各點(diǎn)中，任取相鄰的兩點(diǎn)P1、P2，已知P1的x坐標(biāo)小于P2的x坐標(biāo)

A.

若,則P1向下運(yùn)動(dòng)，P2向上運(yùn)動(dòng)

B.

若,則P1向上運(yùn)動(dòng)，P2向下運(yùn)動(dòng)

C.

若,則P1向上運(yùn)動(dòng)，P2向下運(yùn)動(dòng)

D.

若,則P1向下運(yùn)動(dòng)，P2向上運(yùn)動(dòng)P86例2：一列在豎直方向振動(dòng)的簡(jiǎn)諧橫波，波長(zhǎng)為λ，沿正P1P20y/cmx/

m0y/cmx/mP2P1選項(xiàng)AC正確P1P20y/cmx/m0y/cmx/mP2P1選項(xiàng)AC正

（2004全國）一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，圖1是t=1s時(shí)的波形圖，圖2是波中某振動(dòng)質(zhì)元位移隨時(shí)間變化的振動(dòng)圖線(兩圖用同一時(shí)間起點(diǎn))，則圖2可能是圖1中哪個(gè)質(zhì)元的振動(dòng)圖線？A．x=0處的質(zhì)元B．x=1m處的質(zhì)元C．x=2m處的質(zhì)元

D．x=3m處的質(zhì)元x/m圖1Oy/m123456圖2Ot/sy/m123456（2004全國）一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，x/m圖1Oy/m123456圖2Ot/sy/m123456t=1s時(shí),質(zhì)元的位移y=0,向下振動(dòng)波沿x負(fù)方向傳播，x=0處質(zhì)元位移y=0向下振動(dòng)t=0時(shí)刻的波形,x=0的質(zhì)元位移y為正最大。選項(xiàng)A正確t=1s波的周期T＝4s，波長(zhǎng)λ＝4m，波速v=1m/sx/m圖1Oy/m12345

下圖中給出某一時(shí)刻t的平面簡(jiǎn)諧波的圖象和x=1.0m處的質(zhì)元的振動(dòng)圖象，關(guān)于這列波的波速v、傳播方向和時(shí)刻t可能是

A、v=1m/s，t=0

B、v=1m/s，t=6s

C、t=1s,波向x正方向傳播

D、t=5s,波向x正方向傳播-4x/m20-2y/cm46112tt/s20-2y/cm4-46112x=1.0m下圖中給出某一時(shí)刻t的平面簡(jiǎn)諧波的圖象和x=1.0-4x/m20-2y/cm46112tt/s20-2y/cm4-46112x=1.0mλ＝12m，T＝12sv=1m/s波形圖中對(duì)x=1質(zhì)元y＝2。在x=1質(zhì)元的振動(dòng)圖線中若t=0或t=6，相應(yīng)的y=0，選項(xiàng)AB不正確。由波形圖，x=1質(zhì)元y=2,在相應(yīng)的振動(dòng)圖線中，對(duì)應(yīng)的時(shí)刻可能是t=1或t=5，振動(dòng)方向分別向上或向下t=1,波向x負(fù)方向傳播；t=5,波向x正方向傳播。D正確-4x/m2y/cm46112tt/s2y/cm4-4611機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)單擺受迫振動(dòng)共振機(jī)械波波的干涉和衍射

振動(dòng)和波動(dòng)是自然界中基本的運(yùn)動(dòng)形式之一。振動(dòng)和波動(dòng)的突出特點(diǎn)是在時(shí)間上和空間上的周期性和往復(fù)性。學(xué)習(xí)振動(dòng)和波動(dòng)的特點(diǎn)和傳播規(guī)律，對(duì)學(xué)習(xí)聲學(xué)、電磁場(chǎng)理論和光的本性有著重要作用。機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)單擺受迫振動(dòng)共振機(jī)械波波的干涉機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)自由振動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（無阻尼振動(dòng)）定義：回復(fù)力F=－kx基本模型彈簧振子單擺（θ＜5度）阻尼振動(dòng)受迫振動(dòng)本章知識(shí)網(wǎng)絡(luò)：機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)自由振動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（無阻尼振動(dòng)）定義：回復(fù)力F勻變速直線運(yùn)動(dòng)在恒力作用下平拋運(yùn)動(dòng)力大小不變而方向永遠(yuǎn)垂直于速度方向沿半徑指向圓心勻速圓周運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)合外力F與速度有一定夾角勻變速直線運(yùn)動(dòng)在恒力作用下平拋運(yùn)動(dòng)力大小不變而方向永遠(yuǎn)垂直于機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)

物體（或物體的一部分）在某一中心位置兩側(cè)所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)物體在與位移成正比，并且總是指向平衡位置的力作用下的振動(dòng)。彈簧振子的振動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像

產(chǎn)生振動(dòng)的條件描述振動(dòng)的物理量受力特征動(dòng)力學(xué)特征機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)物體（或物體的一部分）在某一中產(chǎn)生振動(dòng)的條件

只要物體離開平衡位置，就受到一個(gè)指向平衡位置的力（回復(fù)力）的作用。描述振動(dòng)的物理量

振動(dòng)物體完成一次全振動(dòng)的時(shí)間叫周期。周期用字母T表示。

振動(dòng)物體在1s內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)叫頻率。頻率用字母f表示。國際單位是赫，符號(hào)是Hz.周期和頻率的關(guān)系是互為倒數(shù)，即T=1/f

振動(dòng)物體離開平衡位置的最大距離叫振幅。振幅是標(biāo)量，振幅用字母A表示。產(chǎn)生振動(dòng)的條件只要物體離開平衡位置，就受到一個(gè)指受力特征在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中，回復(fù)力F與位移x的動(dòng)力學(xué)表達(dá)式是：

F=–kx

判斷一個(gè)物體是不是作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，關(guān)鍵看回復(fù)力是否與振動(dòng)的位移成正比。一個(gè)沿水平方向左右振動(dòng)的物體，如果規(guī)定向左為正方向，則物體振動(dòng)到平衡位置左側(cè)時(shí)，位移為正。但這時(shí)指向平衡位置的回復(fù)力方向向右，回復(fù)力為負(fù)；若物體振動(dòng)到平衡位置右側(cè)，位移為負(fù)。但這時(shí)回復(fù)力方向向左，回復(fù)力為正，這也就是回復(fù)力公式中出現(xiàn)負(fù)號(hào)的原因。動(dòng)力學(xué)特征

a=–kx/m

這個(gè)公式反映了簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征，即作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)物體的加速度與振動(dòng)的位移成正比，與位移的方向相反。振動(dòng)物體通過平衡位置時(shí)，速度最大，但加速度是零；在振動(dòng)位移最大處，加速度最大，但速度是零。如何判斷方向？受力特征在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中，回復(fù)力F與位移x的動(dòng)力學(xué)表達(dá)式是：?jiǎn)螖[定義：

不可伸長(zhǎng)、質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩栓一個(gè)大小忽略不計(jì)的小球，懸掛起來就構(gòu)成單擺回復(fù)力公式應(yīng)用

T=2π√L/g，其中擺長(zhǎng)L是指懸點(diǎn)到擺球球心間的距離。G是單擺所在處的重力加速度。

單擺的振動(dòng)周期與擺球的質(zhì)量無關(guān)，與單擺振動(dòng)的振幅無關(guān)。由于單擺的振動(dòng)具有等時(shí)性，可用它制作計(jì)時(shí)器。測(cè)重力加速度g=4π2L/T2單擺定義：不可伸長(zhǎng)、質(zhì)量不計(jì)的細(xì)繩栓一個(gè)大單擺的回復(fù)力amgmgsinaT

當(dāng)單擺擺動(dòng)到細(xì)繩與豎直方向夾角為a角時(shí)，擺球受到重力mg和細(xì)繩拉力T的作用。由于擺角沿運(yùn)動(dòng)弧線運(yùn)動(dòng)，單擺振動(dòng)的回復(fù)力就是重力沿運(yùn)動(dòng)弧線的切線分力，如圖所示。

單擺在擺角小于5°的條件下，可近似認(rèn)為單擺作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。單擺的回復(fù)力amgmgsinaT當(dāng)單擺擺動(dòng)到細(xì)繩與豎彈簧振子的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)過程分析能量分析

振子從平衡位置兩側(cè)向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度方向與加速度方向相同，振子作加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng)。振子運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)，振子的速度最大，加速度為零。當(dāng)振子從平衡位置向平衡位置向兩側(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度方向和加速度方向相反，振子做加速度逐漸增大的變減速運(yùn)動(dòng)。當(dāng)振子運(yùn)動(dòng)到兩側(cè)位移最大處時(shí)，加速度最大，速度為零。

彈簧振子在振動(dòng)中的彈性勢(shì)能最大值與簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅相聯(lián)系。振幅越大，彈性勢(shì)能也就越大，振子振動(dòng)過程中的機(jī)械能也就越大。彈簧振子的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)過程分析能量分析振子從平衡位移、回復(fù)力、加速度和速度的方向O平衡位置速度位移回復(fù)力加速度振子在右邊振子在左邊位移、回復(fù)力、加速度和速度的方向O速度位移回復(fù)力加速度振子在受迫振動(dòng)共振固有振動(dòng)受迫振動(dòng)共振共振曲線

單擺和彈簧振子在振動(dòng)的時(shí)候，它們的周期和頻率都與振幅無關(guān)；振動(dòng)的周期和頻率只由振動(dòng)物體本身的性質(zhì)決定，這種振動(dòng)叫固有振動(dòng)。振動(dòng)的頻率（周期）叫固有頻率（周期）。

在周期性外力（又叫驅(qū)動(dòng)力）作用下物體發(fā)生的振動(dòng)叫受迫振動(dòng)。物體作受迫振動(dòng)的頻率就是驅(qū)動(dòng)力的頻率，與物體自身的固有頻率無關(guān)。

作受迫振動(dòng)的物體，如果驅(qū)動(dòng)力的頻率和物體的固有頻率相等，就會(huì)出現(xiàn)作受迫振動(dòng)振幅最大的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就是共振。受迫振動(dòng)共振固有振動(dòng)受迫振動(dòng)共振共振曲線共振曲線f固fA

物體作受迫振動(dòng)時(shí)，同固有頻率無關(guān)，所以，受迫振動(dòng)頻率不一定等于固有頻率。此時(shí)

f受迫=f驅(qū)≠f固

共振是受迫振動(dòng)的特例。此時(shí)

f受迫=f驅(qū)=f固，受迫振動(dòng)振幅最大。驅(qū)動(dòng)力的頻率受迫振動(dòng)物體的振幅共振曲線f固fA物體作受迫振動(dòng)時(shí)，同固有頻率無關(guān)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像t(s)x(cm)100100.250.5

作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)物體的振動(dòng)圖像是正弦（或余弦）曲線。如圖就是一個(gè)彈簧振子的振動(dòng)圖像。

從圖中可以直接讀出作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)物體振動(dòng)的振幅和振動(dòng)周期。根據(jù)周期又可以計(jì)算出振動(dòng)的頻率。

從振動(dòng)圖像中可以看出振子的位移和時(shí)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如在t=0.125時(shí)，振子的位移是x=10cm。

根據(jù)振動(dòng)圖像可以判斷出振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在每一時(shí)刻的速度方向和加速度方向。如圖中振子振動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，振子的位移沿軸正方向，加速度沿x軸負(fù)方向，振子的速度方向沿x軸負(fù)方向。A簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像t(s)x(cm)100100.250.5【例題1】

彈簧振子一O點(diǎn)為平衡位置作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。振子從O點(diǎn)向C點(diǎn)開始振動(dòng)，并開始計(jì)時(shí)。振子第一次振動(dòng)到M點(diǎn)用了0.4s。又經(jīng)過0.1s再次過M點(diǎn)，求還要經(jīng)過多少時(shí)間振子第三次通過M點(diǎn)。解答：分析：BCvM

已知振子從O到M的時(shí)間t1和從M到C再返回到M的時(shí)間t2。根據(jù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，從M運(yùn)動(dòng)到O的時(shí)間也是t1。這樣，振子從第二次通過M到第三次再通過M所用時(shí)間就是0.5T+2t1。O振子振動(dòng)的半周期為

T/2=2t1+t2=(2×0.4+0.1)s=0.9s振子從第二次通過M點(diǎn)到第三次通過M點(diǎn)還要經(jīng)過時(shí)間

t=T/2+2t1=(0.9+0.4×2)s=1.7s【例題1】彈簧振子一O點(diǎn)為平衡位置作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)機(jī)械波機(jī)械波一、機(jī)械波和機(jī)械波的產(chǎn)生1.定義：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播2.機(jī)械波形成條件：1、機(jī)械振動(dòng)(振源)2.介質(zhì)3.分類:橫波和縱波橫波:振動(dòng)方向和傳播方向垂直.波峰、波谷縱波:振動(dòng)方向和傳播方向在同一直線上.密部、疏部4.機(jī)械波的特點(diǎn)：

a.傳播的是振動(dòng)形式和能量，介質(zhì)沒有隨波遷移.b.各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期、頻率都與波源的振動(dòng)周期、頻率相同.c.前一質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后一質(zhì)點(diǎn),各質(zhì)點(diǎn)起振方向相同.一、機(jī)械波和機(jī)械波的產(chǎn)生波源做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)形成的簡(jiǎn)諧波,特點(diǎn):各質(zhì)點(diǎn)的振幅、周期相同,與波源的振幅、周期相同.波源做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)形成的簡(jiǎn)諧波,特點(diǎn):各質(zhì)點(diǎn)的振幅、周期相縱波:

橫波:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直的叫橫波

機(jī)械波分類(繩波、水波)

質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向平行的叫縱波

(彈簧上的疏密波、聲波

)縱波:橫波:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直的叫橫波機(jī)械波二、波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系(1)波長(zhǎng):在波動(dòng)中，相位總是相等的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離．(2)頻率f：波的頻率就是波源的振動(dòng)頻率（也是介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率)(3)波速v：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播速度(4)三者關(guān)系:注意：波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)；波速是由介質(zhì)決定的；波速與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度不同。二、波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系(1)波長(zhǎng):在波動(dòng)中，相位總機(jī)械波的傳播

⑴在同一種均勻介質(zhì)中機(jī)械波的傳播是勻速的。波速、波長(zhǎng)和頻率之間滿足公式：v=λf。⑵介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是在各自的平衡位置附近的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，是變加速運(yùn)動(dòng)，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移⑶機(jī)械波傳播的是振動(dòng)形式、能量和信息⑷波的頻率由波源決定，傳播速度由介質(zhì)決定

機(jī)械波的傳播⑴在同一種均勻介質(zhì)中機(jī)械波的傳播是勻速的。波速一切波都能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射特別是干涉、衍射，是波特有的性質(zhì)獨(dú)立傳播原理：

幾列波相遇時(shí)，能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳播，不互相影響

疊加原理：

介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的位移、速度、加速度都等于幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移、速度、加速度的矢量和

(描述介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況

)(描述波的性質(zhì))

干涉分析衍射分析三、波的干涉、衍射一切波都能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射特別是干涉、衍射，是波特干涉

產(chǎn)生干涉的必要條件是：兩列波源的頻率必須相同

(是必要條件,不是充分條件

)發(fā)生干涉還要求兩列波的振動(dòng)方向相同，還要求相差恒定

我們經(jīng)常列舉的干涉都是相差為零的，也就是同向的。如果兩個(gè)波源是振動(dòng)是反向的，那么在干涉區(qū)域內(nèi)振動(dòng)加強(qiáng)和減弱的位置就正好顛倒過來了

干涉區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)是振動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn)還是振動(dòng)最弱點(diǎn)的充要條件：

反向①最強(qiáng)：

②最弱：

δ

=nλ同向δ

=nλ①最強(qiáng)：

②最弱：

干涉產(chǎn)生干涉的必要條件是：兩列波源的頻率必須相同(是必要衍射

障礙物或孔的尺寸和波長(zhǎng)可以相比或比波長(zhǎng)小

發(fā)生明顯衍射的條件是：衍射障礙物或孔的尺寸和波長(zhǎng)可以相比或比波長(zhǎng)小發(fā)生明顯衍射多普勒效應(yīng)：當(dāng)波源和觀察者互相靠近或者互相遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者感覺到的波的頻率會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象就叫做多普勒效應(yīng)，一切波都存在多普勒效應(yīng).

設(shè)波源的頻率為f，相對(duì)于介質(zhì)：波的傳播速率為V，波源靠近觀察者和觀察者靠近波源的速度分別為u和V(靠近時(shí)取正值，遠(yuǎn)離時(shí)取負(fù)值)，則觀察者接收到波的頻率為f′，可見：靠近時(shí)f′＞f，遠(yuǎn)離時(shí)f′＜f.多普勒效應(yīng)：當(dāng)波源和觀察者互相靠近或者互相遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者感覺振動(dòng)圖象和波的圖象區(qū)別

⑴物理意義不同：

振動(dòng)圖象表示同一質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位移

波的圖象表示介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻的位移

⑵圖象的橫坐標(biāo)的單位不同：

振動(dòng)圖象的橫坐標(biāo)表示時(shí)間

波的圖象的橫坐標(biāo)表示距離

⑶從振動(dòng)圖象上可以讀出振幅和周期

從波的圖象上可以讀出振幅和波長(zhǎng)

振動(dòng)圖象和波的圖象區(qū)別⑴物理意義不同：振動(dòng)圖象表示同一質(zhì)四、振動(dòng)圖象與波的圖象的比較XtOYXO振動(dòng)圖象波的圖象1.兩個(gè)圖象的縱坐標(biāo)都表示質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移2.振動(dòng)圖象的橫坐標(biāo)表示時(shí)間，O點(diǎn)為質(zhì)點(diǎn)的平衡位置波的圖象的橫坐標(biāo)表示在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置3.兩種圖象的形狀都是正弦曲線4.振動(dòng)圖象表示一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位移波的圖象表示多個(gè)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的位移，對(duì)橫波而言則表示多個(gè)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的空間位置分布四、振動(dòng)圖象與波的圖象的比較XtOYXO振動(dòng)圖象波的圖象1.波的圖形、波的傳播方向、某一介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的瞬時(shí)速度方向，這三者中已知任意兩者，可以判定另一個(gè)。（口訣為“左上左，右上右”）

波的圖象中2.波的傳播是勻速的

1.波的圖象的畫法在一個(gè)周期內(nèi)，波形勻速向前推進(jìn)一個(gè)波長(zhǎng)。n個(gè)周期波形向前推進(jìn)n個(gè)波長(zhǎng)（n可以是任意正數(shù)）。因此在計(jì)算中既可以使用v=λf，也可以使用v=s/t，后者往往更方便

3.介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)（是一種變加速運(yùn)動(dòng)）

4.起振方向

介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)的方向都和振源開始振動(dòng)的方向相同

波的圖形、波的傳播方向、某一介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的瞬時(shí)速度方向，這三者中已知波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向方法:帶動(dòng)法原理:先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)已知波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向方法:原理:先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)1．聲波是縱波。2．空氣中的聲速可認(rèn)為是340m/s，水中的聲速是1450m/s，鐵中的聲速是4900m/s。3．人耳可以聽到的聲波的頻率范圍是20Hz-20000Hz4．人耳只能區(qū)分開相差0.1s以上的兩個(gè)聲音5．次聲波和超聲波的應(yīng)用6.多普勒效應(yīng)1．聲波是縱波。2．空氣中的聲速可認(rèn)為是340m/s，3．人舊教材的思路:電磁波的產(chǎn)生(電磁振蕩)

空中形成電磁場(chǎng)形成電磁波電磁波的應(yīng)用新教材的思路:電磁波的發(fā)現(xiàn)電磁波的產(chǎn)生(電磁振蕩)電磁波的形成電磁波的應(yīng)用知識(shí)的重新整合;注重科學(xué)方法、科學(xué)過程和科學(xué)態(tài)度的教育

.電磁振蕩與電磁波

舊教材的思路:電磁波的產(chǎn)生(電磁振蕩)新教材的思路:電磁波的新舊變更電磁波與信息社會(huì)電視雷達(dá)增加電磁波譜教材結(jié)構(gòu)的比較電磁場(chǎng)的物質(zhì)性

新舊變更電磁波與電視雷達(dá)增加電磁波譜教材結(jié)構(gòu)的比較電一、電磁振蕩建議有條件的學(xué)校作適量定性的介紹，了解電磁振蕩是指電荷、電場(chǎng)、電流、磁場(chǎng)都隨時(shí)間作周期性變化的現(xiàn)象。一、電磁振蕩二、電磁場(chǎng)和電磁波電磁學(xué)的核心內(nèi)容就是電磁場(chǎng)的概念和麥克斯韋的電磁場(chǎng)方程，十分抽象。只要求學(xué)生作初步的、定性的了解。教學(xué)中可以適當(dāng)?shù)慕榻B麥克斯韋建立完整的電磁場(chǎng)理論的過程及其重大意義，指導(dǎo)學(xué)生閱讀有關(guān)書籍與資料。

穩(wěn)定不產(chǎn)生電（磁）場(chǎng)磁（電）場(chǎng)均勻變化穩(wěn)定電（磁）場(chǎng)變化周期性變化周期性變化的電（磁）場(chǎng)二、電磁場(chǎng)和電磁波電磁學(xué)的核心內(nèi)容就是電磁場(chǎng)的概念和麥克斯韋二、電磁場(chǎng)和電磁波電磁波的教學(xué)建議從實(shí)驗(yàn)引出（赫茲實(shí)驗(yàn)），緊密聯(lián)系機(jī)械波知識(shí)，組織學(xué)生總結(jié)歸納二者的異同。（一）共同點(diǎn)a：都具有波的共性：干涉和衍射b：都由介質(zhì)決定二者的傳播速度c：二者在不同物質(zhì)中傳播時(shí)頻率不變（二）區(qū)別a：產(chǎn)生本質(zhì)不同：分別是電磁振蕩和機(jī)械振動(dòng)的傳播b：傳播機(jī)理不同：分別是電磁場(chǎng)的交替感應(yīng)和質(zhì)點(diǎn)間的機(jī)械作用c：電磁波是物質(zhì)波，屬橫波；而機(jī)械波既有橫波又有縱波二、電磁場(chǎng)和電磁波電磁波的教學(xué)建議從實(shí)驗(yàn)引出（赫茲實(shí)驗(yàn)），緊三、無線電波的發(fā)射和接收及其應(yīng)用這部分內(nèi)容與日常生活、生產(chǎn)、科技聯(lián)系的相當(dāng)緊密，學(xué)生有一定的興趣，可結(jié)合一些簡(jiǎn)單易行的實(shí)驗(yàn)來講解這部分知識(shí)。建議結(jié)合本部分內(nèi)容指導(dǎo)學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)，從中挖掘課題，獲取信息資料。．電磁波的發(fā)射和接收了解無線電波的發(fā)射過程和調(diào)制的簡(jiǎn)單概念。了解調(diào)諧、解調(diào)及無線電波的接收的基本原理。三、無線電波的發(fā)射和接收及其應(yīng)用這部分內(nèi)容與日常生活、生產(chǎn)、四、電磁波譜電磁波譜知道光是電磁波。通過實(shí)例認(rèn)識(shí)電磁波譜，知道電磁波譜中按頻率（或波長(zhǎng)）大小的排列順序。了解無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線和γ射線的主要作用。四、電磁波譜電磁波譜2電磁振蕩2電磁振蕩電磁振蕩的產(chǎn)生ab分析猜想：將電鍵撥到b側(cè)時(shí)，會(huì)在電流表里看見什么現(xiàn)象？電磁振蕩的產(chǎn)生ab分析猜想：將電鍵撥到b側(cè)時(shí)，會(huì)在電流表里看1.振蕩電流：大小和方向都做周期性變化的電流叫做振蕩電流能夠產(chǎn)生振蕩電流的電路叫做振蕩電路2.振蕩電路：電磁振蕩的產(chǎn)生1.振蕩電流：大小和方向都做周期性變化的電流叫做振蕩電流能夠電磁振蕩的產(chǎn)生3.LC振蕩電路：

(1)LC回路：由線圈L和電容C組成的最簡(jiǎn)單振蕩電路。(2)理想的LC振蕩電路:

忽略能量損耗LCLC振蕩電路ab電磁振蕩的產(chǎn)生3.LC振蕩電路：(1)LC回路：由線圈電磁振蕩的產(chǎn)生++__++__++__正向放電反向放電反向充電正向充電O電磁振蕩的產(chǎn)生++__++__++__正向放電反++__++__++__正向放電反向放電反向充電正向充電時(shí)刻0T/4T/23T/4T電荷量q電壓u電場(chǎng)強(qiáng)度E電場(chǎng)能電流i磁感應(yīng)強(qiáng)度B磁場(chǎng)能++__++__++__正向放電反向放電反向充電++__++__++__正向放電反向放電反向充電正向充電時(shí)刻0T/4T/23T/4T電荷量q最多0最多0最多電壓u最大0最大0最大電場(chǎng)強(qiáng)度E最大0最大0最大電場(chǎng)能最大0最大0最大電流i0最大0最大0磁感應(yīng)強(qiáng)度B0最大0最大0磁場(chǎng)能0最大0最大0++__++__++__正向放電反向放電反向充電(1)總能量守恒＝電場(chǎng)能＋磁場(chǎng)能＝恒量電場(chǎng)能磁場(chǎng)能放電充電電磁振蕩的變化規(guī)律：(2)電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能交替轉(zhuǎn)化電容器電壓ｕ電容器帶電量ｑ電路中電流ｉ同步變化同步變化步調(diào)相反電場(chǎng)強(qiáng)度E磁感應(yīng)強(qiáng)度B1、規(guī)律(1)總能量守恒＝電場(chǎng)能＋磁場(chǎng)能＝恒量電場(chǎng)能磁場(chǎng)能放電充電電(1)、兩個(gè)物理過程：放電過程；電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，q↓→i↑充電過程：磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能，q↑→i↓充電完畢狀態(tài)：磁場(chǎng)能向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，電場(chǎng)能最大，磁場(chǎng)能最小。放電完畢狀態(tài)：電場(chǎng)能向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化完畢，磁場(chǎng)能最大，電場(chǎng)能最小。LC回路工作過程具有對(duì)稱性和周期性，可歸結(jié)為：(2)、兩個(gè)特殊狀態(tài)：2、電磁振蕩的特點(diǎn)：電磁振蕩的變化規(guī)律：(1)、兩個(gè)物理過程：放電過程；電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能，q↓→3、變化規(guī)律的圖象描述：itot磁場(chǎng)能oqto電場(chǎng)能to電場(chǎng)能，磁場(chǎng)能的變化周期是電磁振蕩周期的一半電流，電壓電場(chǎng)強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度的方向以及電容器極板上的電荷的電性一個(gè)周期內(nèi)改變兩次3、變化規(guī)律的圖象描述：itot磁場(chǎng)能oqto電場(chǎng)能to電場(chǎng)4、電磁振蕩：

在振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的過程中，電容器極板上的電荷、通過線圈的電流，以及跟電荷和電流相聯(lián)系的電場(chǎng)和磁場(chǎng)都發(fā)生周期性的變化，這種現(xiàn)象叫電磁振蕩。4、電磁振蕩：在振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的過程中1、無阻尼振蕩振蕩電流的振幅保持不變，即作等幅振蕩。2、阻尼振蕩振蕩電流的振幅逐漸變小，即作減幅振蕩。5、阻尼振蕩和無阻尼振蕩：1、無阻尼振蕩振蕩電流的振幅保持不變，即作等幅振蕩。2、阻尼例:1此圖正處充電過程還是放電過程？_+++++_____例:1此圖正處充電過程還是放電過程？_+++++_例:1此圖正處充電過程還是放電過程？答:放電____+++_+++++_____例:1此圖正處充電過程還是放電過程？答:放電___例2：此圖是處充電過程，則電容器上極板帶正電還是負(fù)電？例2：此圖是處充電過程，則電容器上極板帶正電還是負(fù)電？例2：此圖是處充電過程，則電容器上極板帶正電還是負(fù)電？答：正電_++__例2：此圖是處充電過程，則電容器上極板帶正電還是負(fù)電？答：正LC振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的物理原因是電容器的充放電作用和線圈的自感作用；LC振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的物理實(shí)質(zhì)是電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能的周期性轉(zhuǎn)換。總結(jié)：

在解決振蕩電路問題時(shí)，電場(chǎng)能與磁場(chǎng)能的交替轉(zhuǎn)化是解決問題的線索和關(guān)鍵；與電場(chǎng)能和磁場(chǎng)能相關(guān)的各量的變化規(guī)律是解決問題的依據(jù)；q—t和I—t圖線及其相互轉(zhuǎn)化是解決問題的直觀手段。LC振蕩電路產(chǎn)生振蕩電流的物理原因是電容器的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)兩種模型兩種研究方法：質(zhì)點(diǎn)受力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系；周期性運(yùn)動(dòng)的研究方法三個(gè)參量?jī)煞N表述方法：解析法、圖象法簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)兩種模型簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象是做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的圖象，是正（余）弦曲線。由圖象可得振幅、周期和質(zhì)點(diǎn)任一時(shí)刻相對(duì)于平衡位置的位移。結(jié)合振動(dòng)的情況可以認(rèn)識(shí)質(zhì)點(diǎn)的速度、加速度、回復(fù)力、位移、動(dòng)能和勢(shì)能等隨時(shí)間變化的情況。txTT/20簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象是做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變

公路上勻速行駛的貨車受一擾動(dòng)，車上貨物隨車廂底板上下振動(dòng)但不脫離底板。一段時(shí)間內(nèi)貨物在豎直方向的振動(dòng)可視為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，周期為T。取豎直向上為正方