《高考物理二輪總復(fù)習(xí) 專題9 第1講 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波課件 新人教版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理二輪總復(fù)習(xí) 專題9 第1講 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波課件 新人教版（27頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 一、機(jī)械振動(dòng) 1物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征：回復(fù)力及加速度與位移大小成正比，方向總是與位移的方向相反，始終指向平衡位置回復(fù)力表達(dá)式為：F=-kx，回復(fù)力的來源是物體在振動(dòng)方向所受到的合力 2物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)學(xué)特征是周期性運(yùn)動(dòng)，位移、回復(fù)力、加速度、速度都隨時(shí)間按正弦或余弦的規(guī)律變化，它們的周期均相同其位移隨時(shí)間變化的表達(dá)式為：x=Asin(wt+ ) . 3簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量特征是：振動(dòng)的能量與振幅有關(guān)隨振幅的增大而增大.振動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，總機(jī)械能守恒，能量的轉(zhuǎn)化周期是位移周期的1/2. 4簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的兩種典型實(shí)例是彈簧振子和單擺.當(dāng)單擺擺動(dòng)的角度a 10時(shí)，可以看成簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其周期

2、公式為 . 二、機(jī)械波 1機(jī)械波的產(chǎn)生條件：波源；介質(zhì). 2機(jī)械波的特點(diǎn) (1)機(jī)械波傳播的是振動(dòng)的形式、能量和信息，質(zhì)點(diǎn)在各自的平衡位置附近做受迫振動(dòng)，并不隨波遷移 (2)介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期和波的傳播周期都與波源的振動(dòng)周期相同 (3)同種機(jī)械波的傳播速度只由介質(zhì)決定2Tlg 3波速、波長(zhǎng)、周期、頻率的關(guān)系：v=lf . 4振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象的物理意義不同： 波的圖象反映了介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻相對(duì)平衡位置的位移從圖象中我們可以讀出該時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位置、波長(zhǎng)、振幅等 振動(dòng)圖象反映了振動(dòng)物體的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律反映了振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在所有時(shí)刻的位移從圖象中可讀出的信息有某時(shí)刻的位置、振幅、速度、

3、周期等 振動(dòng)圖象隨時(shí)間推移圖象延續(xù)，但是已有的形態(tài)不變，而波動(dòng)圖象隨時(shí)間的推移，圖象沿傳播方向傳播 5波長(zhǎng)：在波的傳播方向上，相對(duì)平衡位置的位移總是相等的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離，叫波長(zhǎng)一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)波傳播的距離是一個(gè)波長(zhǎng)波長(zhǎng)是由波源和介質(zhì)共同決定的 6波的疊加原理(獨(dú)立傳播原理)幾列波相遇時(shí)能夠保持各自的狀態(tài)而不互相干擾在幾列波重疊的區(qū)域里，任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移，都等于這幾列波分別在該質(zhì)點(diǎn)處引起的位移的矢量和 7波的現(xiàn)象 (1)波的疊加、干涉、衍射、多普勒效應(yīng) (2)波的干涉 必要條件：頻率相同 設(shè)兩列波到某一點(diǎn)的波程差為Dx.若兩波源振動(dòng)情況完全相同，則 加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng)，減弱區(qū)始終減弱 若兩波源

4、的振動(dòng)情況相反，則加強(qiáng)區(qū)、減弱區(qū)的條件與上述相反 方法指導(dǎo)： 1判斷簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)各物理量變化的方法： 兩組物理量：位移(回復(fù)力、加速度、勢(shì)能) 速度(動(dòng)能)同組物理量大小變化趨勢(shì)相同，不同組物理量大小變化趨勢(shì)相反故只要分析出位移的變化趨勢(shì)就可以知道所有的其他量大小變化趨勢(shì) 2根據(jù)波的圖象判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向法： (1)依次帶動(dòng)法：前帶后，后跟前，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向后傳 (2)上下坡法：“上坡下，下坡上”答案：A本題考查簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中振子加速度【切入點(diǎn)】的特點(diǎn)xxA做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子其加速度的方向指向平衡位置，加速度的大小與位移成正比四分之一周期，振子具有沿 軸正方向的最大加速度，說明四分之一周期時(shí)振子處于 軸的

5、負(fù)半軸且位移最大所以【解析】正確【點(diǎn)評(píng)】 分析振動(dòng)過程中各物理量變化時(shí)，一定要以位移為橋梁，理清各物理量與位移的關(guān)系：位移增大時(shí)，回復(fù)力、加速度、勢(shì)能均增大，速度、動(dòng)能減?。晃灰茰p小時(shí)，回復(fù)力、加速度、勢(shì)能均減小，速度、動(dòng)能增大2受迫振動(dòng)、共振【例2】一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子，如圖所示的裝置可用于研究該彈簧振子的受迫振動(dòng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手時(shí)，曲桿給彈簧振子一驅(qū)動(dòng)力，使振子做受迫振動(dòng)把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期就是驅(qū)動(dòng)力的周期，改變把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就可以改變驅(qū)動(dòng)力的周期若保持把手不動(dòng)，給砝碼一向下的初速度，砝碼便做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)圖線如圖甲所示當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，振 動(dòng)達(dá) 到穩(wěn)定 時(shí)，砝碼的振動(dòng)圖線如

6、圖乙所示 若用T0表示彈簧振子的固有周期，T表示驅(qū)動(dòng)力的周期，y表示受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后砝碼振動(dòng)的振幅，則()A由圖線可知T0=4s B由圖線可知T0=8sC當(dāng)T在4s附近時(shí)，y顯著增大；當(dāng)T比4s小得多或 大得多時(shí)，y很小D當(dāng)T在8s附近時(shí)，y顯著增大；當(dāng)T比8s小得多或 大得多時(shí)，y很小. 【切入點(diǎn)】當(dāng)外界周期性外力(策動(dòng)力)的頻率(周期)等于彈簧振子的固有頻率(周期)時(shí)，振子的振動(dòng)幅度達(dá)到最大，實(shí)現(xiàn)共振【解析】由題意可知，圖甲給出的是彈簧振子自由振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)圖線，由圖線可知，彈簧振子自由振動(dòng)時(shí)的固有周期T0=4s .所以A選項(xiàng)正確，B選項(xiàng)錯(cuò)誤由共振現(xiàn)象發(fā)生的條件可知，當(dāng)外界周期性外力(策動(dòng)

7、力)的頻率(周期)等于彈簧振子的固有頻率(周期)時(shí)，振子的振動(dòng)幅度達(dá)到最大，實(shí)現(xiàn)共振當(dāng)外界周期性外力( 策動(dòng)力 )的頻率(周期)比彈簧振子的固有頻率(周期)大許多或小許多時(shí)，振子的振動(dòng)幅度都很小，故當(dāng)外界周期性外力的周期T在4s附近時(shí)，振子的振動(dòng)幅度y顯著增大，當(dāng)T比4s小得多或大得多時(shí)，y都很小，所以C選項(xiàng)正確，D選項(xiàng)錯(cuò)誤 【點(diǎn)評(píng)】 要正確理解受迫振動(dòng)的頻率與驅(qū)動(dòng)力的頻率之間的關(guān)系，以及做受迫振動(dòng)的系統(tǒng)的振幅與驅(qū)動(dòng)力頻率的關(guān)系是解決本題的關(guān)鍵，從圖線中獲取的信息的理解、消化、吸收和遷移能力也是高考要考查的重要能力 3波形圖象和振動(dòng)圖象的關(guān)系 【切入點(diǎn)】本題考查波動(dòng)圖象和振動(dòng)圖象的綜合分析 【

8、答案】正向0.8【點(diǎn)評(píng)】波傳播的是能量和運(yùn)動(dòng)形式，各質(zhì)點(diǎn)在各自的平衡位置振動(dòng)，不隨波一起遷移，振動(dòng)圖象與波的圖象的結(jié)合問題，要注意深刻理解每種圖象表達(dá)的本質(zhì)，波形圖象反映的是波在傳播過程中同一時(shí)刻不同質(zhì)點(diǎn)的位置，而振動(dòng)圖象則是同一質(zhì)點(diǎn)不同時(shí)刻的位置，解題時(shí)注意聯(lián)系與區(qū)別，防止干擾，比如振動(dòng)圖象中時(shí)間軸是單向的，波動(dòng)圖象中，波的傳播方向有兩種可能 4振動(dòng)與波的多解問題【例4】(2012全國(guó)理綜卷)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，圖914(a)是t0時(shí)刻的波形圖，圖(b)和圖(c)分別是x軸上某兩處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象由此可知，這兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置之間的距離可能是() 4振動(dòng)與波的多解問題【例4】(2012全

9、國(guó)理綜卷)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，圖914(a)是t0時(shí)刻的波形圖，圖(b)和圖(c)分別是x軸上某兩處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象由此可知，這兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置之間的距離可能是() 【切入點(diǎn)】本題考查波的圖象和振動(dòng)圖象的聯(lián)系 【答案】 BD 5波的傳播特點(diǎn) 【例5】所示表示兩列相干水波的疊加情況，圖中的實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷設(shè)兩列波的振幅均為5cm,且圖示的范圍內(nèi)振幅不變，波速和波長(zhǎng)分別為1m/s和0.5m.C點(diǎn)是BE連線的中點(diǎn)，下列說法中正確的是()AC、E兩點(diǎn)都保持靜止不動(dòng)B圖示時(shí)刻A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為20cmC圖示時(shí)刻C點(diǎn)正處于平衡位 置且向水面上運(yùn)動(dòng)D從圖示的時(shí)刻起經(jīng)0.25s， B點(diǎn)通

10、過的路程為20cm 【解析】 由波的干涉知識(shí)可知圖中的質(zhì)點(diǎn)A、B、E的連線處波峰和波峰或波谷和波谷疊加是加強(qiáng)區(qū)，D、F和P、Q處波峰和波谷疊加是減弱區(qū)C、E兩點(diǎn)是振動(dòng)的加強(qiáng)點(diǎn)，不可能靜止不動(dòng)所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤 在圖示時(shí)刻，A在波峰，B在波谷，它們振動(dòng)是 加強(qiáng)的，振幅均為兩列波的振幅之和，均為10cm，此時(shí)的高度差為20cm，所以選項(xiàng)B正確 A、B、C、E均在振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)，且在同一條直線上，由題圖可知波是由E處向A處傳播，在圖示時(shí)刻的波形圖線如圖所示，由圖可知C點(diǎn)向水面運(yùn)動(dòng)，所以C選項(xiàng)正確 波的周期T=l/v=0.5s，經(jīng)過0.25s，即經(jīng)過半個(gè)周期在半個(gè)周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的路程為振幅的2倍,所以振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)B的路程為20cm，所以D選項(xiàng)正確答案：BCD 【點(diǎn)評(píng)】 關(guān)于波的干涉，要正確理解穩(wěn)定的干涉圖樣是表示加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的相對(duì)穩(wěn)定，但加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)還是在振動(dòng)，加強(qiáng)區(qū)里兩列波分別引起質(zhì)點(diǎn)分振動(dòng)的方向是相同的，減弱區(qū)里兩列波分別引起質(zhì)點(diǎn)分振動(dòng)的方向是相反的，發(fā)生變化的是振幅增大和減少的區(qū)別，而且波形圖沿著波的傳播方向在前進(jìn)