【机械振动】
1. **机械振动**:物体在固定中心位置两侧反复移动的运动被称为机械振动,例如钟摆、弹簧振子等。
2. **回复力**:使振动物体回到平衡位置的力,方向始终指向平衡位置。回复力可能是单一力、合力或力的分力,它是一个效果力。
3. **位移 x**:从平衡位置指向振动质点当前位置的有向线段,是矢量,最大值等于振幅A。
4. **振幅 A**:振动的最大偏离平衡位置的距离,是标量,表示振动的强度或幅度。
5. **周期 T 和频率 f**:描述振动快慢的物理量,T表示完成一次完整振动所需的时间,f表示单位时间内振动的次数。两者互为倒数,即f = 1/T。
6. **简谐运动**:如果质点的位移随时间按正弦函数变化,其振动图像为正弦曲线,这样的振动称为简谐运动。位移公式为x=A sin (ωt+φ),其中ω是角频率。
7. **振动图像**:反映质点位移随时间变化的规律,不是实际运动轨迹。从图像中可获取振幅、周期、速度方向、回复力、加速度等信息。
8. **简谐运动模型**:常见的模型包括弹簧振子和单摆。对于弹簧振子,回复力由弹簧的弹力提供;对于单摆,回复力是摆球重力沿摆线垂直方向的分力。
9. **简谐运动的条件**:弹簧质量可忽略、无摩擦阻力、弹性限度内。单摆则要求摆线不可伸长、无空气阻力、最大摆角小于5°。
10. **自由振动、受迫振动和共振**:
- **自由振动**:仅受系统内部相互作用力,振动周期由系统本身决定。
- **受迫振动**:在周期性驱动力作用下振动,周期等于驱动力的周期。
- **共振**:当驱动力频率等于系统的固有频率时,振动能量最大。
【机械波】
1. **机械波的产生**:需要波源和介质。波源停止振动,波还会继续传播,直到能量耗尽。
2. **横波和纵波**:
- **横波**:质点振动垂直于波的传播方向,波峰和波谷是横波的特征。
- **纵波**:质点振动与波的传播方向平行,密部和疏部是纵波的特征。
3. **描述机械波的物理量**:
- **波长 λ**:相邻重复振动状态之间的距离。
- **频率 f**:波源决定,不变于介质。
- **波速 v**:单位时间内振动形式传播的距离,与波长和频率的关系为v=λf,由介质决定。
4. **机械波的特点**:
- 质点在平衡位置附近做简谐运动,后一质点振动滞后于前一质点。
- 波形传递的是振动模式和能量,质点不随波迁移。
5. **声波**:由振动的声源产生,是纵波的一种,人类能听到的声波频率范围是20 Hz到20 kHz。
这些知识点涵盖了高中阶段关于机械振动和机械波的基本概念、性质、特征及其应用,是学习物理学的重要组成部分。