1. Movimiento armónico simple
1 Definición: La vibración de un objeto bajo la acción de una fuerza restauradora que es proporcional al desplazamiento fuera de la posición de equilibrio y siempre. apunta a la posición de equilibrio se llama movimiento armónico simple
Características del movimiento armónico simple: fuerza restauradora F=-kx, aceleración a=-kx/m, dirección opuesta a la dirección de desplazamiento, siempre apuntando a. la posición de equilibrio
El movimiento armónico simple es un tipo de movimiento acelerado. En la posición de equilibrio, la velocidad es máxima y la aceleración es cero. En el desplazamiento máximo, la velocidad es cero y la aceleración es cero. máximo
①Desplazamiento. x: El segmento de línea dirigido desde la posición de equilibrio a la posición de la partícula vibrante es un vector, y su valor máximo es igual a la amplitud. La distancia máxima desde la posición de equilibrio del objeto vibrante, que es una cantidad escalar y representa la intensidad de la vibración.
③Período t y frecuencia f: cantidades físicas que representan la velocidad de vibración, que son recíprocas de. entre sí, es decir, t = 1/f.
4 Imagen de vibración armónica simple
①Significado: Representa el patrón de movimiento de los animales que vibran a lo largo del tiempo. no es la trayectoria de las partículas.
Características: La imagen del movimiento armónico simple es una curva sinusoidal o coseno
③Aplicación: Puedes leer intuitivamente la amplitud a, el período t y el desplazamiento. x en cada momento, determine la dirección de la fuerza restauradora y la aceleración, y determine los cambios en desplazamiento, fuerza restauradora, aceleración, velocidad, energía cinética y energía potencial dentro de un período de tiempo determinado.
2. Oscilador de resorte: el período y la frecuencia solo dependen del coeficiente de rigidez del resorte y la masa del oscilador, y no tienen nada que ver con el entorno y la ubicación. Por ejemplo, cuando un oscilador de resorte realiza una vibración armónica simple, el período es t.
3. Se ignora la masa de la cicloide. De todos modos, no se puede extender. El diámetro de la bola del péndulo es mucho menor que la longitud de la cicloide, y la bola del péndulo puede considerarse como un modelo idealizado. La vibración del péndulo se puede lograr bajo las siguientes condiciones, consideradas como movimiento armónico simple: el ángulo máximo del péndulo α
La fuerza restauradora del péndulo simple es la componente de la gravedad que apunta hacia la posición de equilibrio a lo largo de la trayectoria. dirección tangente del arco.
3 Movimiento armónico simple del péndulo simple La fórmula del período es:
① Bajo la condición de pequeña amplitud, el período de vibración de un péndulo simple tiene. nada que ver con la amplitud
② El período de vibración de un péndulo simple no tiene nada que ver con la masa de la bola del péndulo, solo depende de que la longitud del péndulo L esté relacionada con la gravedad local. aceleración g.
③La longitud del péndulo L se refiere a la distancia entre el punto de suspensión de la bola del péndulo y el centro de gravedad. En algunos péndulos simples deformados, la longitud del péndulo L debe entenderse como el péndulo equivalente. En términos generales, cuando la bola del péndulo está estacionaria, la aceleración equivalente de la gravedad G' es igual a la relación entre la tensión de la cicloide y la masa. de la bola del péndulo.
4. Vibración
1 Vibración forzada: La vibración de un sistema de vibración bajo la acción de una fuerza motriz periódica se llama vibración forzada.
Características de la vibración forzada: Cuando la vibración forzada es estable, la frecuencia de vibración del sistema es igual a la frecuencia de la fuerza impulsora, independientemente de la frecuencia natural del sistema.
3 ***Vibración: Cuando la frecuencia de la fuerza impulsora es igual a la frecuencia natural del sistema de vibración, la amplitud del objeto que vibra es la mayor, lo que se llama ***vibración.
* * *Condiciones de vibración: La frecuencia de la fuerza motriz es igual a la frecuencia natural del sistema de vibración.
5. Ondas mecánicas: La propagación de vibraciones mecánicas en el medio forma ondas mecánicas.
1 Condiciones de generación de ondas mecánicas: ① Fuente de onda; ② Medio
2 Clasificación de ondas mecánicas
① Onda transversal: Nombre de la onda en la que se produce La dirección de vibración de las partículas es perpendicular a la dirección de propagación de la onda. Es una onda transversal con picos convexos y valles cóncavos.
②Onda longitudinal: Una onda cuya dirección de vibración de las partículas está en la misma línea recta que la dirección de propagación de la onda se llama onda longitudinal, que tiene dos partes: densa y escasa.
Nota: Los gases, líquidos y sólidos pueden propagar ondas longitudinales, pero los gases y líquidos no pueden propagar ondas transversales.
3 Características de las ondas mecánicas
① Las ondas mecánicas propagan formas de vibración y energía. Las partículas sólo vibran cerca de sus respectivas posiciones de equilibrio y no migran con la onda.
②El período de vibración y la frecuencia de cada partícula en el medio son los mismos que los de la fuente de onda.
③Las partículas cercanas a la fuente de onda hacen que las partículas alejadas de la fuente de onda vibren a su vez.
6. Longitud de onda, velocidad de onda, frecuencia y su relación
1 Longitud de onda: La distancia a la que el desplazamiento de dos partículas adyacentes a la posición de equilibrio es siempre igual durante la vibración se llama distancia longitud de onda. La distancia que recorre una vibración en un ciclo es igual a una longitud de onda.
Velocidad de onda: velocidad de propagación de las ondas. La velocidad de propagación de las ondas mecánicas está determinada por el medio y no tiene nada que ver con la fuente de la onda.
Frecuencia: La frecuencia de una onda es siempre igual a la frecuencia de vibración de la fuente de onda, independientemente del medio.
4 La relación entre ellas: v=λf
7. Imagen de onda: representa el desplazamiento de cada partícula en el medio en la dirección de propagación de la onda al mismo tiempo. Cuando la fuente de onda es un movimiento armónico simple, se forma una onda armónica simple en el medio y su imagen de onda es una curva sinusoidal o coseno.
Información que se puede obtener a partir de imágenes de ondas.
①La unidad de atención de amplitud se puede leer directamente desde la imagen.
②La unidad de atención de longitud de onda se puede leer directamente desde la imagen.
③Se puede encontrar el desplazamiento de cualquier punto con respecto a la posición de equilibrio en ese momento, incluyendo magnitud y dirección.
④ Cuando se conoce la dirección de la velocidad de la onda o la dirección de la fuente de la onda, se puede determinar la dirección de vibración de cada partícula en ese momento.
⑤ Se puede determinar que la dirección de aceleración de cada vibración de partícula siempre apunta a la posición de equilibrio.
8. Multiplicidad de problemas de fluctuación
La periodicidad en el tiempo, la periodicidad en el espacio y la bidireccionalidad en la dirección de propagación son las principales razones de las "múltiples soluciones al problema de la fluctuación". Si la pregunta asume ciertas condiciones, la solución de la serie infinita puede transformarse en una solución finita o única.
9. Difracción de ondas
El fenómeno de las ondas que se desvían de las líneas rectas y sortean obstáculos durante la propagación. La difracción siempre está presente, sólo existe una diferencia entre lo obvio y lo no obvio. La condición para una difracción significativa de las ondas es que el tamaño del obstáculo o agujero sea menor que la longitud de onda de la onda o pueda ser similar a la longitud de onda.
10. Superposición de ondas
Cuando varias ondas se encuentran, cada onda puede mantener su propio estado y continuar propagándose sin interferir entre sí. Sin embargo, en la zona de superposición, cualquier partícula La. El desplazamiento total es igual a la suma vectorial de los desplazamientos causados por cada onda. Antes, durante y después de que las dos ondas se encuentren, sus respectivos estados de movimiento permanecen sin cambios. Este es el principio de independencia de las ondas.
11. Interferencia de ondas:
Cuando se superponen dos columnas de ondas con la misma frecuencia, la vibración en algunas áreas se intensifica y la vibración en algunas áreas se debilita. El hecho de que las zonas con vibraciones reforzadas y debilitadas estén separadas entre sí se llama interferencia de ondas. Las condiciones para el fenómeno de interferencia son que las frecuencias de las dos ondas sean las mismas y la vibración sea estable.
[Nota] ① Durante el proceso de interferencia, la posición espacial del área de fortalecimiento de la vibración o del área de debilitamiento de la vibración permanece sin cambios. La amplitud de la partícula central del área de fortalecimiento es igual a la suma de las amplitudes. de las dos ondas, y la amplitud de la partícula central del área de debilitamiento es igual a la suma de las dos amplitudes de onda. La diferencia en la amplitud de la onda.
(2) Cuando dos ondas se encuentran en el espacio, interfieren entre sí. El punto donde se encuentran dos crestas de onda es un punto de fortalecimiento, y el punto donde se encuentran una cresta de onda y un valle de onda es un punto de debilitamiento. El punto de fortalecimiento solo tiene una gran amplitud y no hay un gran desplazamiento en ningún momento; el punto de debilitamiento solo tiene una pequeña amplitud y el desplazamiento no es el más pequeño en ningún momento. Como se muestra en la figura, si S1 y S2 son fuentes de ondas coherentes con direcciones de vibración sincronizadas, cuando PS1-PS2=nλ, la vibración aumentará; cuando PS1-PS2=2n+1λ/2, la vibración se debilitará;
12. Ondas sonoras
Las ondas sonoras son ondas longitudinales en el aire, con una velocidad de propagación de 340 metros/segundo.
El rango de frecuencia de las ondas sonoras que puede causar que los oídos humanos sientan es: 20~20~20000Hz.
Ultrasonido: Ondas sonoras con una frecuencia superior a 20.000 Hz.
① Las propiedades importantes de las ondas ultrasónicas son: longitud de onda corta, no es fácil de difractar y básicamente puede propagarse en línea recta, por lo que la energía se puede propagar de manera direccional y concentrada y tiene una fuerte penetración; capacidad.
(2) Uso de ultrasonido: el sonar se usa para detectar submarinos y bancos de peces, y detectar defectos dentro de los metales. La litotricia ultrasónica se usa para tratar cálculos biliares y renales: el "ultrasonido B" se usa para detectar; Defectos en el cuerpo humano.
13. Efecto Doppler (efecto Doppler): Debido al movimiento relativo entre la fuente de onda y el observador, el observador siente el cambio de frecuencia. Sus características son: cuando la fuente de onda y el observador tienen movimiento relativo y están cerca uno del otro, la frecuencia recibida por el observador aumenta; cuando se alejan uno del otro, la frecuencia recibida por el observador disminuye;
Características proposicionales de las vibraciones mecánicas y las ondas mecánicas en la física de la escuela secundaria
1. Utilizando el experimento de demostración del libro de texto como contexto, examine las cantidades físicas que describen el movimiento mecánico y las ondas mecánicas.
2. Utilizando imágenes de vibración y formas de onda como portadoras, estudiar las cantidades físicas que describen el movimiento mecánico y las ondas mecánicas, así como las características de las ondas.
3. Utilice la oscilación armónica simple como portadora para estudiar problemas de conversión de energía.
4. Proponer basándose en la mentalidad de los estudiantes.
Análisis de puntos de prueba para vibración mecánica y ondas mecánicas en física de la escuela secundaria
1 A juzgar por los tipos de preguntas de la vida, las preguntas de opción múltiple son el tipo principal de preguntas en este. parte del examen de ingreso a la universidad, y la mayoría de los tipos de preguntas se presentan en este formulario, las preguntas para completar los espacios en blanco ocupan el segundo lugar. A excepción del área experimental de la nueva reforma curricular, las preguntas de cálculo o prueba tienen la probabilidad más baja, son extremadamente completas y muy comúnmente están conectadas a leyes dinámicas. El conocimiento de las "vibraciones y ondas mecánicas" sólo representa una pequeña parte de las verdaderas cuestiones.
2 A juzgar por el número de proposiciones y la proporción de puntos, "Vibración mecánica y ondas mecánicas" solo ocupa un lugar en cada conjunto de exámenes completos de examen de ingreso a la universidad o exámenes de física de examen de ingreso a la universidad, y el El número de proposiciones no puede exceder de 2 como máximo.
3. Desde la perspectiva de la dificultad de la propuesta: dado que la imagen de la ola es diferente de la rutina e implica múltiples soluciones, es un poco difícil. La dificultad general de la propuesta no es alta. La dificultad de todas las preguntas del examen de ingreso a la universidad de este año sobre "Vibraciones mecánicas y ondas mecánicas" oscila entre preguntas fáciles y preguntas intermedias.
4. A juzgar por los puntos de conocimiento involucrados en la propuesta, la propuesta del examen de ingreso a la universidad "Vibración mecánica y ondas mecánicas" cubre una amplia gama de temas. Entre los artículos que participan en estadística, * * * involucra seis puntos de conocimiento principales que incluyen movimiento armónico simple y casos especiales de movimiento armónico simple, imágenes de movimiento armónico simple, vibración bajo la acción de fuerzas externas, imágenes de ondas mecánicas y ondas transversales, con énfasis especial en puntos clave de conocimiento Entre los exámenes, la imagen de ondas transversales es la más examinada, seguida por la propuesta de imagen de maquinaria y movimiento armónico simple.
5. A juzgar por la forma de examen de los puntos de conocimiento de la proposición, una característica notable de la proposición "Vibración mecánica y ondas mecánicas" es que el examen es completo y las conexiones entre los puntos de conocimiento son prominentes. Se manifiesta principalmente en dos aspectos: primero, la integración de puntos de conocimiento en el área de "vibración mecánica y ondas mecánicas". Una propuesta a menudo involucra múltiples aspectos de vibración u onda, y múltiples preguntas involucran puntos de conocimiento de vibración mecánica y ondas mecánicas. al mismo tiempo, especialmente la fusión de imágenes de vibración e imágenes de fluctuación, y luego la fusión de imágenes de vibración y cantidades físicas que describen las fluctuaciones, el segundo aspecto importante es la fusión de puntos de conocimiento fuera del bloque, que se refleja principalmente en la fusión; de leyes dinámicas.
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