簡諧運動 簡諧運動的表達式和圖象Ⅱ
1、機械振動：
物體（或物體的一部分）在某一中心位置兩側來回做往複運動，叫做機械振動。
機械振動産生的條件是：（1）回複力不為零。
（2）阻力很小。
使振動物體回到平衡位置的力叫做回複力，回複力屬于效果力，在具體問題中要注意分析什麼力提供了回複力。
2、簡諧振動：
在機械振動中最簡單的一種理想化的振動。
對簡諧振動可以從兩個方面進行定義或了解：
（1）物體在跟位移大小成正比，并且總是指向平衡位置的回複力作用下的振動，叫做簡諧振動。
（2）物體的振動參量，随時間按正弦或餘弦規律變化的振動，叫做簡諧振動，在高中實體教材中是以彈簧振子和單擺這兩個特例來認識和掌握簡諧振動規律的。
3、描述振動的實體量，研究振動除了要用到位移、速度、加速度、動能、勢能等實體量以外，為适應振動特點還要引入一些新的實體量。
（1）位移x：由平衡位置指向振動質點所在位置的有向線段叫做位移。
位移是矢量，其最大值等于振幅。
（2）振幅A：做機械振動的物體離開平衡位置的 最大距離叫做振幅，振幅是标量，表示振動的強弱。
振幅越大表示振動的機械能越大，做簡揩振動物體的振幅大小不影響簡揩振動的周期和頻率。
（3）周期T：振動物體完成一次餘振動所經曆的時間叫做周期。
所謂全振動是指物體從某一位置開始計時，物體第一次以相同的速度方向回到初始位置，叫做完成了一次全振動。
（4）頻率f：振動物體機關時間内完成全振動的次數。
（5）角頻率：角頻率也叫角速度，即圓周運動物體機關時間轉過的弧度數。
引入這個參量來描述振動的原因是人們在研究質點做勻速圓周運動的射影的運動規律時，發現質點射影做的是簡諧振動。
是以處理複雜的簡諧振動問題時，可以将其轉化為勻速圓周運動的射影進行處理，這種方法聯考大綱不要求掌握。
周期、頻率、角頻率的關系是：。
（6）相位：表示振動步調的實體量。
現行中學教材中隻要求知道同相和反相兩種情況。
4、研究簡諧振動規律的幾個思路：
（1）用動力學方法研究，受力特征：回複力F =－ Kx；加速度，簡諧振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。
（2）用運動學方法研究：簡諧振動的速度、加速度、位移都随時間作正弦或餘弦規律的變化，這種用正弦或餘弦表示的公式法在高中階段不要求學生掌握。
（3）用圖象法研究：熟練掌握用位移時間圖象來研究簡諧振動有關特征是本章學習的重點之一。
（4）從能量角度進行研究：簡諧振動過程，系統動能和勢能互相轉化，總機械能守恒，振動能量和振幅有關。
5、簡諧運動的表達式
振幅A，周期T，相位，初相
6、簡諧運動圖象描述振動的實體量
1．直接描述量：
①振幅A；②周期T；③任意時刻的位移t。
2．間接描述量：
③x-t圖線上一點的切線的斜率等于V。
3．從振動圖象中的x分析有關實體量(v，a，F)
簡諧運動的特點是周期性。
在回複力的作用下，物體的運動在空間上有往複性，即在平衡位置附近做往複的變加速(或變減速)運動；在時間上有周期性，即每經過一定時間，運動就要重複一次。
我們能否利用振動圖象來判斷質點x，F，v，a的變化，它們變化的周期雖相等，但變化步調不同，隻有真正了解振動圖象的實體意義，才能進一步判斷質點的運動情況。
小結： 1.簡諧運動的圖象是正弦或餘弦曲線，與運動軌迹不同。
2．簡諧運動圖象反應了物體位移随時間變化的關系。
3．根據簡諧運動圖象可以知道物體的振幅、周期、任一時刻的位移。
83．單擺的周期與擺長的關系（實驗、探究）Ⅰ
單擺周期公式
上述公式是聯考要考查的重點内容之一。
對周期公式的了解和應用注意以下幾個問題：①簡諧振動物體的周期和頻率是由振動系統本身的條件決定的。
②單擺周期公式中的L是指擺動圓弧的圓心到擺球重心的距離，一般也叫等效擺長。
例如圖1中 ，三根等長的繩L1、L2、L3共同系住一個密度均勻的小球m，球直徑為d，L2、L3與天花闆的夾角 < 30。
若擺球在紙面内作小角度的左右擺動，則擺的圓弧的圓心在O1外，故等效擺長為 ，周期T1=2；若擺球做垂直紙面的小角度擺動，叫擺動圓弧的圓心在O處，故等效擺長為，周期T2=.
單擺周期公式中的g，由單擺所在的空間位置決定，還由單擺系統的運動狀态決定。
是以g也叫等效重力加速度。
由可知，地球表面不同位置、不同高度，不同星球表面g值都不相同，是以應求出單擺所在地的等效g值代入公式，即g不一定等于9.8m/s2。
單擺系統運動狀态不同g值也不相同。
例如單擺在向上加速發射的航天飛機内，設加速度為a，此時擺球處于超重狀态，沿圓弧切線的回複力變大，擺球品質不變，則重力加速度等效值g = g + a。
再比如在軌道上運作的航天飛機内的單擺、擺球完全失重，回複力為零，則重力加速度等效值g = 0，周期無窮大，即單擺不擺動了。
g還由單擺所處的實體環境決定。
如帶小電球做成的單擺在豎直方向的勻強電場中，回複力應是重力和豎直的電場合力在圓弧切向方向的分力，是以也有－g的問題。
一般情況下g值等于擺球靜止在平衡位置時，擺線張力與擺球品質的比值。
84．受迫振動和共振Ⅰ
物體在周期性外力作用下的振動叫受迫振動。
受迫振動的規律是：物體做受迫振動的頻率等于策動力的頻率，而跟物體固有頻率無關。
當策動力的頻率跟物體固有頻率相等時，受迫振動的振幅最大，這種現象叫共振。
共振是受迫振動的一種特殊情況。
85．機械波 橫波和縱波 橫波的圖象Ⅰ
機械波：機械振動在媒體中的傳播過程叫機械波，機械波産生的條件有兩個：
一是要有做機械振動的物體作為波源，二是要有能夠傳播機械振動的媒體。
橫波和縱波：
質點的振動方向與波的傳播方向垂直的叫橫波。
質點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上的叫縱波。
氣體、液體、固體都能傳播縱波，但氣體和液體不能傳播橫波，聲波在空氣中是縱波，聲波的頻率從20到2萬赫茲。
機械波的特點：
（1）每一質點都以它的平衡位置為中心做簡振振動；後一質點的振動總是落後于帶動它的前一質點的振動。
（2）波隻是傳播運動形式（振動）和振動能量，媒體并不随波遷移。
橫波的圖象
用橫坐标x表示在波的傳播方向上各質點的平衡位置，縱坐标y表示某一時刻各質點偏離平衡位置的位移。
簡諧波的圖象是正弦曲線，也叫正弦波
簡諧波的波形曲線與質點的振動圖象都是正弦曲線，但他們的意義是不同的。
波形曲線表示媒體中的“各個質點”在“某一時刻”的位移，振動圖象則表示媒體中“某個質點”在“各個時刻”的位移。
86．波長、波速和頻率（周期）的關系Ⅰ
描述機械波的實體量
（1）波長：兩個相鄰的、在振動過程中對平衡位置的位移總是相等的質點間的距離叫波長。
振動在一個周期内在媒體中傳播的距離等于波長。
（2）頻率f：波的頻率由波源決定，在任何媒體中頻率保持不變。
（3）波速v：機關時間内振動向外傳播的距離。
波速的大小由媒體決定。
波速與波長和頻率的關系：，
87．波的反射和折射 波的幹涉和衍射Ⅰ
1.惠更斯原理：媒體中任一波面上的各點，都可以看作發射子波的波源，而後任意時刻，這些子波在波前進方向的包絡面便是新的波面。
2.根據惠更斯原理，隻要知道某一時刻的波陣面，就可以确定下一時刻的波陣面。
波的反射
1.波遇到障礙物會傳回來繼續傳播，這種現象叫做波的反射．
2.反射規律
?反射定律：入射線、法線、反射線在同一平面内，入射線與反射線分居法線兩側，反射角等于入射角。
?入射角（i）和反射角（i’）：入射波的波線與平面法線的夾角i叫做入射角．反射波的波線與平面法線的夾角i’ 叫做反射角．
?反射波的波長、頻率、波速都跟入射波相同．
?波遇到兩種媒體界面時，總存在反射
波的折射
1.波的折射：波從一種媒體進入另一種媒體時，波的傳播方向發生了改變的現象叫做波的折射．
2.折射規律：
(1).折射角（r）：折射波的波線與兩媒體界面法線的夾角r叫做折射角．
（2）.折射定律：入射線、法線、折射線在同一平面内，入射線與折射線分居法線兩側．入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一種媒體中的速度跟波在第二種媒體中的速度之比：
?當入射速度大于折射速度時，折射角折向法線.
?當入射速度小于折射速度時，折射角折離法線.
?當垂直界面入射時，傳播方向不改變，屬折射中的特例．
?在波的折射中，波的頻率不改變，波速和波長都發生改變．
?波發生折射的原因：是波在不同媒體中的速度不同．
波的幹涉和衍射
衍射：波繞過障礙物或小孔繼續傳播的現象。
産生顯著衍射的條件是障礙物或孔的尺寸比波長小或與波長相差不多。
幹涉：頻率相同的兩列波疊加，使某些區域的振動加強，使某些區域振動減弱，并且振動加強和振動減弱區域互相間隔的現象。
産生穩定幹涉現象的條件是：兩列波的頻率相同，相差恒定。
穩定的幹涉現象中，振動加強區和減弱區的空間位置是不變的，加強區的振幅等于兩列波振幅之和，減弱區振幅等于兩列波振幅之差。
判斷加強與減弱區域的方法一般有兩種：一是畫峰谷波形圖，峰峰或谷谷相遇增強，峰谷相遇減弱。
二是相幹波源振動相同時，某點到二波源程波差是波長整數倍時振動增強，是半波長奇數倍時振動減弱。
幹涉和衍射是波所特有的現象。
88．多普勒效應Ⅰ
1.多普勒效應：由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到頻率變化的現象叫做多普勒效應。
他是奧地利實體學家多普勒在1842年發現的。
2.多普勒效應的成因：聲源完成一次全振動，向外發出一個波長的波，頻率表示機關時間内完成的全振動的次數，是以波源的頻率等于機關時間内波源發出的完全波的個數，而觀察者聽到的聲音的音調，是由觀察者接受到的頻率，即機關時間接收到的完全波的個數決定的。
3.多普勒效應是波動過程共有的特征，不僅機械波，電磁波和光波也會發生多普勒效應。
4.多普勒效應的應用: ①現代醫學上使用的胎心檢測器、血流測定儀等有許多都是根據這種原理制成。
②根據汽笛聲判斷火車的運動方向和快慢，以炮彈飛行的尖叫聲判斷炮彈的飛行方向等。
③紅移現象：在20世紀初，科學家們發現許多星系的譜線有“紅衣現象”，所謂“紅衣現象”，就是整個光譜結構向光譜紅色的一端偏移，這種現象可以用多普勒效應加以解釋：由于星系遠離我們運動，接收到的星光的頻率變小，譜線就向頻率變小（即波長變大）的紅端移動。
科學家從紅移的大小還可以算出這種遠離運動的速度。
這種現象，是證明宇宙在膨脹的一個有力證據。
89．電磁波 電磁波的傳播Ⅰ
一、麥克斯韋電磁場理論
1、電磁場理論的核心之一：變化的磁場産生電場
在變化的磁場中所産生的電場的電場線是閉合的 (渦旋電場)
◎了解: (1) 均勻變化的磁場産生穩定電場
(2) 非均勻變化的磁場産生變化電場
2、電磁場理論的核心之二：變化的電場産生磁場
麥克斯韋假設:變化的電場就像導線中的電流一樣,會在空間産生磁場,即變化的電場産生磁場
◎了解: (1) 均勻變化的電場産生穩定磁場
(2) 非均勻變化的電場産生變化磁場
〖規律總結〗
1、麥克斯韋電磁場理論的了解:
恒定的電場不産生磁場
恒定的磁場不産生電場
均勻變化的電場在周圍空間産生恒定的磁場
均勻變化的磁場在周圍空間産生恒定的電場
振蕩電場産生同頻率的振蕩磁場
振蕩磁場産生同頻率的振蕩電場
2、電場和磁場的變化關系
二、電磁波
1、電磁場：如果在空間某區域中有周期性變化的電場,那麼這個變化的電場就在它周圍空間産生周期性變化的磁場;這個變化的磁場又在它周圍空間産生新的周期性變化的電場,變化的電場和變化的磁場是互相聯系着的,形成不可分割的統一體,這就是電磁場
這個過程可以用下圖表達。
2、電磁波：
電磁場由發生區域向遠處的傳播就是電磁波.
3、電磁波的特點：
(1) 電磁波是橫波,電場強度E 和磁感應強度 B按正弦規律變化,二者互相垂直,均與波的傳播方向垂直
(2)電磁波可以在真空中傳播,速度和光速相同. v=λf
(3) 電磁波具有波的特性
三、赫茲的電火花
赫茲觀察到了電磁波的反射,折射,幹涉,偏振和衍射等現象.，他還測量出電磁波和光有相同的速度.這樣赫茲證明了麥克斯韋關于光的電磁理論，赫茲在人類曆史上首先捕捉到了電磁波。
90．電磁振蕩 電磁波的發射和接收Ⅰ
LC回路振蕩電流的産生
先給電容器充電，把能以電場能的形式儲存在電容器中。
（1）閉合電路，電容器C通過電感線圈L開始放電。
由于線圈中産生的自感電動勢的阻礙作用。
放電開始瞬時電路中電流為零，磁場能為零，極闆上電荷量最大。
随後，電路中電流加大，磁場能加大，電場能減少,直到電容器C兩端電壓為零。
放電結束，電流達到最大、磁場能最多。
（2）由于電感線圈L中自感電動勢的阻礙作用電流不會立即消失，保持原來電流方向，對電容器反方向充電，磁場能減少，電場能增多。
充電流由大到小，充電結束時，電流為零。
接着電容器又開始放電，重複（1）、（2）過程，但電流方向與（1）時的電流方向相反。
電磁波的發射和接收
有效的向外發射電磁波的條件：
（1）要有足夠高的振蕩頻率，因為頻率越高，發射電磁波的本領越大。
（2）振蕩電路的電場和磁場必須分散到盡可能大的空間，才有可能有效的将電磁場的能量傳播出去。
采用什麼手段可以有效的向外界發射電磁波？
改造 振蕩電路——由閉合電路成開放電路
電磁波的接收條件
①電諧振：當接收電路的固有頻率跟接收到的電磁波的頻率相同時，接收電路中産生的振蕩電流最強，這種現象叫做電諧振。
②調諧：使接收電路産生電諧振的過程。
通過改變電容器電容來改變調諧電路的頻率。
③檢波：從接收到的高頻振蕩中“檢”出所攜帶的信号。
91．電磁波譜及其應用Ⅰ
光的電磁說
（1）麥克斯韋計算出電磁波傳播速度與光速相同，說明光具有電磁本質
（2）電磁波譜
電磁波譜 無線電波 紅外線 可見光 紫外線 X射線 射線
産生機理 在振蕩電路中，自由電子作周期性運動産生
原子的外層電子受到激發産生的
原子的内層電子受到激發後産生的 原子核受到激發後産生的
（3）光譜 ①觀察光譜的儀器，分光鏡 ②光譜的分類，産生和特征
發射光譜 連續光譜 産生 特征
由熾熱的固體、液體和高壓氣體發光産生的 由連續分布的，一切波長的光組成
明線光譜 由稀薄氣體發光産生的 由不連續的一些亮線組成
吸收光譜 高溫物體發出的白光，通過物質後某些波長的光被吸收而産生的 在連續光譜的背景上，由一些不連續的暗線組成的光譜
③ 光譜分析：
一種元素，在高溫下發出一些特點波長的光，在低溫下，也吸收這些波長的光，是以把明線光波中的亮線和吸收光譜中的暗線都稱為該種元素的特征譜線，用來進行光譜分析。
電磁波的應用：
1、電視
簡單地說：電視信号是電視台先把影像信号轉變為可以發射的電信号 ，發射出去後被接收的電信号通過還原，被還原為光的圖象重制熒光屏。
電子束把一幅圖象按照各點的明暗情況，逐點變為強弱不同的信号電流，通過天線把帶有圖象信号的電磁波發射出去。
2、雷達工作原理
利用發射與接收之間的時間差，計算出物體的距離。
3、手機
在待機狀态下，手機不斷的發射電磁波，與周圍環境交換資訊。
手機在建立連接配接的過程中發射的電磁波特别強。
電磁波與機械波的比較:
共同點：都能産生幹涉和衍射現象；它們波動的頻率都取決于波源的頻率；在不同媒體中傳播，頻率都不變．
不同點： 機械波的傳播一定需要媒體，其波速與媒體的性質有關，與波的頻率無關．而電磁波本身就是一種物質，它可以在真空中傳播，也可以在媒體中傳播．電磁波在真空中傳播的速度均為3.0×108m／s，在媒體中傳播時，波速和波長不僅與媒體性質有關，還與頻率有關．
不同電磁波産生的機理
無線電波是振蕩電路中自由電子作周期性的運動産生的．
紅外線、可見光、紫外線是原子外層電子受激發産生的．
倫琴射線是原子内層電子受激發産生的．
γ射線是原子核受激發産生的．
頻率(波長)不同的電磁波表現出作用不同．
紅外線主要作用是熱作用，可以利用紅外線來加熱物體和進行紅外線遙感；
紫外線主要作用是化學作用，可用來殺菌和消毒；
倫琴射線有較強的穿透本領，利用其穿透本領與物質的密度有關，進行對人體的透視和檢查部件的缺陷；
γ射線的穿透本領更大，在工業和醫學等領域有廣泛的應用，如探傷，測厚或用γ刀進行手術．
92．光的折射定律 折射率Ⅱ
光的折射定律，也叫斯涅耳定律：入射角的正弦跟折射角的正弦成正比．如果用n來表示這個比例常數，就有
折射率:光從一種媒體射入另一種媒體時，雖然入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數n，但是對不同的媒體來說，這個常數n是不同的．這個常數n跟媒體有關系，是一個反映媒體的光學性質的實體量，我們把它叫做媒體的折射率．
i是光線在真空中與法線之間的夾角．
r是光線在媒體中與法線之間的夾角．光從真空射入某種媒體時的折射率，叫做該種媒體的絕對折射率，也簡稱為某種媒體的折射率