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高中物理选修及物理学史知识点整理

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高中物理选修3-4知识点梳理

一、简谐运动、简谐运动的表达式和图象

1、机械振动：

物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧来回做往复运动，

叫做机械振动。机械振动产生的条件是：①回复力不为零；②阻力很

小。使振动物体回到平衡位置的力叫做回复力，回复力属于效果力，

在具体问题中要注意分析什么力提供了回复力。

2、简谐振动：

在机械振动中最简单的一种理想化的振动。对简谐振动可以从两

个方面进行定义或理解：

①物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力作

用下的振动，叫做简谐振动。②物体的振动参量，随时间按正弦或

余弦规律变化的振动，叫做简谐振动，

3、描述振动的物理量

研究振动除了要用到位移、速度、加速度、动能、势能等物理量

以外，为适应振动特点还要引入一些新的物理量。

⑴位移x：由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段叫做位

移。位移是矢量，其最大值等于振幅。

⑵振幅A：做机械振动的物体离开平衡位置的最大距离叫做振

幅，振幅是标量，表示振动的强弱。振幅越大表示振动的机械能越大，

做简揩振动物体的振幅大小不影响简揩振动的周期和频率。

⑶周期T：振动物体完成一次余振动所经历的时间叫做周期。所

谓全振动是指物体从某一位置开始计时，物体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动。

⑷频率f：振动物体单位时间内完成全振动的次数。

⑸角频率ω：角频率也叫角速度，即圆周运动物体单位时间转过

的弧度数。引入这个参量来描述振动的原因是人们在研究质点做匀速

圆周运动的射影的运动规律时，发现质点射影做的是简谐振动。因此

处理复杂的简谐振动问题时，可以将其转化为匀速圆周运动的射影进

行处理，这种方法高考大纲不要求掌握。周期、频率、角频率的关

系是：T?

⑹相位?：表示振动步调的物理量。

4、研究简谐振动规律的几个思路：

⑴用动力学方法研究，受力特征：回复力F=-kx；加速度，简谐

振动是一种变加速运动。在平衡位置时速度最大，加速度为零；在最

大位移处，速度为零，加速度最大。

⑵用运动学方法研究：简谐振动的速度、加速度、位移都随时间

作正弦或余弦规律的变化，这种用正弦或余弦表示的公式法在高中阶

段不要求学生掌握。

⑶用图象法研究：熟练掌握用位移时间图象来研究简谐振动有关

特征是本章学习的重点之一。⑷从能量角度进行研究：简谐振动过

程，系统动能和势能相互转化，总机械能守恒，振动能量和振幅有关。

5、简谐运动的表达式2?1，T?.?f

x?Αsin（?t??0）??sin（2?2?t??0）t??0，初相?0振幅A，周期

T，相位ΤΤ

6、简谐运动图象描述振动的物理量

1．直接描述量：

①振幅A；②周期T；③任意时刻的位移t.

2．间接描述量：

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①频率f：f?12?②角速度?：??TT

③x-t图线上一点的切线的斜率等于v

3．从振动图象中的x分析有关物理量(v，a，F)

简谐运动的特点是周期性。在回复力的作用下，物体的运动在空

间上有往复性，即在平衡位置附近做往复的变加速(或变减速)运动；

在时间上有周期性，即每经过一定时间，运动就要重复一次。我们能

否利用振动图象来判断质点x，F，v，a的变化，它们变化的周期虽

相等，但变化步调不同，只有真正理解振动图象的物理意义，才能进

一步判断质点的运动情况。小结：①简谐运动的图象是正弦或余弦曲

线，与运动轨迹不同。②简谐运动图象反应了物体位移随时间变化的

关系。③根据简谐运动图象可以知道物体的振幅、周期、任一时刻的

位移。

二、单摆的周期与摆长的关系（实验、探究）

l单摆周期公式：T?2?g上述公式是高考要考查的重点内容之一。

对周期公式的理解和应用注意以下几个问题：①简谐振动物体的周期

和频率是由振动系统本身的条件决定的。②单

单摆摆周期公式中的l是指摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离，

一般也叫等效摆长。

单摆周期公式中的g，由单摆所在的空间位置决定