大学物理振动与波的知识点

1． 有一弹簧，当其下端挂一质量为m的物

－2

体时，伸长量为9.8 ? 10m。若使物体上下振动，且规定向下为正方向。（1）t =

－2

0时，物体在平衡位置上方8.0 ? 10m处，由静止开始向下运动，求运动方程。（2）t = 0时，物体在平衡位置并以0.60 m/s的速度向上运动，求运动方程。 题1分析：

求运动方程，也就是要确定振动的三个特征物理量A、?，和?。 其

中振动的角频率是由弹簧振子系统的固有性质（振子质量m及弹簧劲度系数k）决定的，即??k/m，k可根据物体受力平衡时弹

?簧的伸长来计算；振幅A和初相需要根据

初始条件确定。 解：

物体受力平衡时，弹性力F与重力P的大小相等，即F = mg。 而此时弹

?2?l?9.8?10m。簧的伸长量 则弹

簧的劲度系数k?F/?l?mg/?l。 系统作简谐运动的角频率为

??k/m?g/?l?10s?1

（1）设系统平衡时，物体所在处为坐标原点，向下为x轴正向。 由初始条件t = 0时，

x10?8.0?10?2m，

v10?0可得振幅

A?x210?(v10/?)2?8.0?10?2m；应用旋转矢量法

???1可确定初相。则运动方程为

x1?(8.0?10?2m)cos[(10s?

1. 热力学

基本概念 一般都是准静态过程 基本量 压强

体积 体积功 系统对外做功 W=pV

温度（热量：系统与外界的温度不同而进行的热量交换）

热力学第一定律 △U=W+Q（外界对系统做功 W）0

系统从外界吸收热量 Q》0 系统内能增加 △U》0）

理想气体状态方程 pV=nRT p=nkT R=8.31 一个分子的总平均动能 E=ikT/2 I为自由度 单原子分子 3 双原子分子 5 多原子分子 6

速率

p-V图像曲线下的面积=做的功 迈耶公式 C=（i/2 +1）R

热容量 dQ/dT=C 比热容比 r=（i+2）/i

气体的绝热过程 pV=c 绝热气体膨胀：内能不变 温度复原 热循环效率 n=1- Q2/Q1

制冷循环中的制冷系数 n=Q2/（Q1-Q2）

卡诺循环 系统只和两个恒温热源进行热交换的准静态循环过程 效率n=1-T1/T2 卡诺循环 制冷系数ε=T2/（T1-T2） 熵增原理 对鼓励系统 △S》+0 △S》0 对孤立系统的各种自然过程 △S=0 对鼓励系统的可逆过程

准静态过程

循环过程： 循环特征：一个循环后，内能不变；一个循环后，系统的净功数值

第六章 刚体运动学

第一节．刚体和自由度的概念

刚体：物体上任意两点间的距离保持不变。

通俗地说：大小和形状保持不变的物体。

刚体和质点都是对实际物体的抽象。刚体考虑了物体的体积效应，但忽略了物体的形变。与质点相比，刚体更加接近实际物体。 自由度：确定一个物体的位置所需要的独立坐标数。 质点的位置：x，y，z三个空间坐标，3个自由度。 刚体的运动：任意点的平动＋绕该点的转动

点的平动：3个自由度；绕定点转动：3个自由度，6个自由度。

第二节 刚体的平动

运动过程中，刚体上任意一条直线始终保持和自身平行—平动。 平动时，刚体上各点的运动轨迹都相同。因此只要知道某一点的运动状态就知道了整个刚体的运动状态。

x z B rB rA A y rB?rA?AB drBdrAdAB??dtdtdt

drAdr?vA,B?vBdtAB为常矢量，dt

vA?vB

再对时间求导得：

dvAdvB?dtdt

aA?aB

可见，刚体作平动时，各点的速度和加速度都相同。 书中例题5.1(P.182)

装置如图，曲柄长度为r，与x轴的夹角φ＝ωt，其中ω为常量。 求：T形连杆在t时刻的速度和加速度。

解：T形连杆的运动为平动，∴连杆上任意点的速度

第一章 气体的pvT关系

一、 理想气体状态方程

(1.5) Mmix=m/n= ?mB /?nBBB

pV=（m/M）RT=nRT （ 1.6 ） （1.1）

式中MB为混合物中某一种组分B

或pVm=p（V/n）=RT 的摩尔质量。以上两式既适用于各种 （1.2）

式中p、V、T及n的单位分别为Pa、m3、K及mol。Vm=V/n称为气体的摩尔体积，其单位为m3·mol。R=8.314510J·mol-1·K-1称为摩尔气体常数。

此式适用于理想，近似于地适用于低压下的真实气体。

二、理想气体混合物

1．理想气体混合物的状态方程 （1.3）

pV=nRT=（?nB）RT

BpV=mRT/Mmix

10--3波的能量一、波的能量波动过程中介质的质点并不随波移动， 波动过程中介质的质点并不随波移动，而是能量随着波动 向外传播出去，即波动过程是能量的传播过程。 向外传播出去，即波动过程是能量的传播过程。 那么，为什么说波动的过程是能量传播的过程呢？ 那么，为什么说波动的过程是能量传播的过程呢？ 由于在波动时， 由于在波动时，任一介质元与周围的介质质点之间有 相互作用的弹性力作功，通过作功就发生了能量交换， 相互作用的弹性力作功，通过作功就发生了能量交换，使 能量随波向前传递(任一介质元的能量是不守恒的)。 能量随波向前传递(任一介质元的能量是不守恒的)。 在波动过程中，任一介质元将在平衡位置附近振动， 在波动过程中，任一介质元将在平衡位置附近振动，故具 有动能；同时， 有动能；同时，弹性介质元在波动过程中因发生形变而具有弹 性势能。因此，波的机械能是由动能和弹性势能之和组成的， 性势能。因此，波的机械能是由动能和弹性势能之和组成的，

下面就讨论波的能量问题 以平面余弦弹性纵波在棒中传播的情形为例， 以平面余弦弹性纵波在棒中传播的情形为例，对能 量的传播作简单说明。 量的传播作简单说明。 x

y = Acosω(t ) u 波动媒质中一体积元

振动与波动题库

一、选择题（每题3分）

1、当质点以频率ν 作简谐振动时，它的动能的变化频率为（ ）

v（A） 2 （B）v （C）2v （D）4v

2、一质点沿x轴作简谐振动，振幅为12cm，周期为2s。当t?0时, 位移为6cm，且向x轴正方向运动。则振动表达式为（ ）

x?0.12cos（?t?(A)

?3）x?0.12cos（?t? （B）

?3）

x?0.12cos（2?t?（C）

?3）x?0.12cos（2?t? （D）

?）3

3、 有一弹簧振子，总能量为E，如果简谐振动的振幅增加为原来的两倍，重物的质量增加为原来的四倍，则它的总能量变为 （ ）

（A）2E （B）4E （C）E /2 （D）E /4 4、机械波的表达式为y?0.05cos?6πt?0.06πx??m?，则 （ ） （Ａ） 波长为100 ｍ （Ｂ） 波速为10 ｍ·ｓ-1

（Ｃ） 周期为1/3 ｓ （Ｄ） 波沿x 轴正方向传播 5、

篇一：大学物理——机械振动

第十章 机械振动

基本要求

1．掌握简谐振动的基本概念和描述简谐振动的特征量的意义及相互关系。 2．掌握和熟练应用旋转矢量法分析与解决有关简谐振动的问题。

3．掌握简谐振动的动力学与运动学特征，从而判定一个运动是否为简谐振动。 4．理解简谐振动的能量特征，并能进行有关的计算。 5．理解两个同振动方向、同频率的简谐振动的合成。

6．了解同振动方向不同频率的简谐振动的合成和相互垂直的两个振动的合成。

7．了解频谱分析、阻尼振动与受迫振动。 8．了解混沌的概念和电磁振荡。

10-1简谐振动

一． 弹簧振子

??

f??kx１． 弹性力： 2．运动学特征：

dxdt

22

特征方程：

2

??x?0式中 ?2?K

m

其解： x?Acos(?t??)

二． 描述谐振动的物理量 １． ２．

振幅：A 角频率：??

km

３．

频率：??

?

2?2?

４． ５． ６． 三．

周期：T?

?

相位：?t?? 初相位：?

谐振动中的速度和加速度

v?

dxdt

??A?sin(?t??)?vmcos(?t???

?

2

)

a?

dvdt

?

dxdt

2

2

??A?

2

cos(?t??)?amcos(?t????)

四．

决定?,A,?的因素

1．? 决定于振动系统，与振动方式无关； 2．A,?决定于初始条件：

机械振动和机械波知识点复习

一 机械振动知识要点

1． 机械振动：物体（质点）在平衡位置附近所作的往复运动叫机械振动，简称振动

条件：a、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。b、阻力足够小。 回复力：效果力——在振动方向上的合力 平衡位置：物体静止时，受（合）力为零的位置： 运动过程中，回复力为零的位置（非平衡状态） 描述振动的物理量

位移x（m）——均以平衡位置为起点指向末位置

振幅A（m）——振动物体离开平衡位置的最大距离（描述振动强弱） 周期T（s）——完成一次全振动所用时间叫做周期（描述振动快慢） 全振动——物体先后两次运动状态（位移和速度）完全相同所经历的过程

频率f（Hz）——1s钟内完成全振动的次数叫做频率（描述振动快慢） 2． 简谐运动

概念：回复力与位移大小成正比且方向相反的振动 受力特征：F kx 运动性质为变加速运动 从力和能量的角度分析x、F、a、v、EK、EP 特点：运动过程中存在对称性

平衡位置处：速度最大、动能最大；位移最小、回复力最小、加速度最小 最大位移处：速度最小、动能最小；位移最大、回复力最大、加速度最大

v、EK同步变化；x、F、a、EP同步变化，同一位置只有v

振动波动

一、例题 （一）振动

1.证明单摆是简谐振动，给出振动周期及圆频率。

2. 一质点沿x轴作简谐运动，振幅为12cm，周期为2s。当t = 0时, 位移为6cm，且向x轴正方向运动。 求: (1) 振动表达式；

(2) t = 0.5s时，质点的位置、速度和加速度；

(3)如果在某时刻质点位于x=-0.6cm，且向x轴负方向运动，求从该位置回到平衡位置所需要的时间。

3. 已知两同方向，同频率的简谐振动的方程分别为：

x 1= 0.05cos (10 t + 0.75?) x2?0.06cost(?10?0.2 5)(SI)求：(1)合振动的初相及振幅.

(2)若有另一同方向、同频率的简谐振动x 3 = 0.07cos (10 t +?为多少时 x 1 + x 3 的振幅最大?又? 3为多少时

3 ),

则当? 3

x 2 + x 3的振幅最小?

（二）波动

1. 平面简谐波沿x轴正方向传播，振幅为2 cm，频率为 50 Hz，波速为 200 m/s。在t = 0时，x = 0处的质点正在平衡位置向y轴正方向运动， 求：(1)波动方程

(2)x = 4 m处媒质质点振动的表达式及该点在t = 2 s时的振动速

《大学物理》上册知识点整理及复习纲要

第一章 质点运动学

一、基本要求：

1、 熟悉掌握描述质点运动的四个物理量——位置矢量、位移、速度和加速度。会处理两类问题：（1）已知运动方程求速度和加速度；（2）已知加速度和初始条件求速度和运动方程。

2、 掌握圆周运动的角速度、角加速度、切向加速度和法向加速度。

二、内容提要： 1、 位置矢量：

r?xi?yj?zk

r?x2?y2?z2xr

位置矢量大小：

位置矢量方向：cos??

cos??yr

cos??zr 2、 运动方程：位置随时间变化的函数关系 3、 位移?r：

r(t)?x(t)i?y(t)j?z(t)k

?r??xi??yj??zk

无限小位移：dr?dxi?dyj?dzk

4、 速度：平均速度：

?x?y?zv?i?j?k

?t?t?tdxdydzi?j?k 瞬时速度： v?dtdtdt5、 加速度：瞬时加速度：

dvydvxdvzd2xd2yd2za?i?j?k?2i?2j?2k

dtdtdtdtdtdt6、 圆周运动：

角位置? 角位移?? 角速度??d? dtd?