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机械振动平台图像与波的图象的区别

      高中物理中的机械振动平台、机械波是高考的重点、热点。高考涉及的Ⅰ级要求常识有简谐运动、单摆、周期公式、受迫振动和共振、机械波、横波和纵波、波的干涉和衍射现象、多普勒效应;Ⅱ级要求常识有简谐运动的公式和图象、横波的图象、波速波长和频率(周期)的关系。对学生的推理能力及想象能力的要求比较高。下面解读学生学习本块内容时需要弄清的常识要点,以供参考。一、弄清表征振动的物理量:振幅、周期和频率的意义,明确简谐运动的特征,掌握单摆振动的规律二、弄清阻尼振动、无阻尼振动、规定振动和共振的区别,在曲轴 A 上悬挂一个弹簧振子,转动把手B,曲轴可以带动弹簧振子上下振动。
      用手拉下振子使振动平台振子获得了一定能量,放手后,振子做固有振动;因其所受回复力与位移成正比,方向与位移的方向相反,所以属于简谐运动。其周期和频率是由其本身的结构性质决定的,故周期称固有周期(T固),频率称固有频率(f固)。由于摩擦和空气阻力的存在,振子克服摩擦力和空气阻力的存在,振子克服摩擦力和阻力做功消耗能量,使其振幅越来越小,故振动成为阻尼振动。由于把手转动的转速为 4r/s,它给弹簧振子的驱动力的频率为 f固=4Hz,周期 T固=0.25 s。又因为振子做受迫振动得到驱动力对它做的功,补偿了振子克服摩擦力和阻力做功所消耗的能量,所以振子的振动属于无阻尼振动。可见无阻尼振动并不是不受阻力作用。
振动平台
      弄清横波与纵波的区别,振动与波的区别和联系,振动图像与波的图象的区别,明确波长、频率和波速的关系。分析与解答:首先明确振动和波都是周期性的运动,从构成传播波的弹性介质的每个质点来看,所呈现的现象是振动,而从介质的全体来看,所呈现的现象是波。振动平台振动是波的成因,波是振动的传播(传播的只是运动的形式,介质本身并不迁移)和能量的传递。
      开始时不转动把手,而用手往下拉振子,然后放手让振子上下振动,测得振子在 10 s 内完成 20 次全振动,振子做什么振动?其固有周期和固有频率各是多少?若考虑摩擦和空气阻力,振子做什么振动?在振子正常振动过程中,以转速 4 r/s 匀速转动把手,振子的振动稳定后,振子做什么运动?其周期是多少?若要振子振动的振幅大,把手的转速应多大?为什么?分析与解答:首先明确机械振动的分类,按形成的原因分为固有振动(自由振动)和受迫振动及共振。按振幅的变化分为阻尼振动(减幅振动)和无阻尼振动(等幅振动)。

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