机械振动和机械波专题复习教学.ppt

机械振动和机械波专题复习知识网络考点预测振动与波是历年高考的必考内容，其中命题率最高的知识点为波的图象、波长、频率、波速及其相互关系，特别是波的图象与振动图象的关系，如2009年高考北京理综卷第17题、全国理综卷Ⅰ第20题、福建理综卷第17题，一般以选择题的形式出现，试题信息量大、综合性强，一道题往往考查多个概念和规律．其中波的图象，可以综合考查对波的理解能力、推理能力和空间想象能力．要点归纳一、振动与波单摆(1)特点：①单摆是理想模型；②单摆的回复力由重力沿圆弧方向的分力提供，当最大摆角α＜10°时，单摆的振动可看做简谐运动，其振动周期T＝．(2)应用：①计时器；②测定重力加速度g，．二、振动图象与波动图象的区别与联系?振动图象波动图象图象??研究对象一个质点所有质点物理意义横轴上各点表示各个时刻，图象表示一个质点各个时刻的位移情况横轴上各点表示质点的平衡位置，图象表示某一时刻各个质点的位移情况图象形成的物理过程相当于顺序“扫描”的结果相当一次“拍照”的结果所能提供的信息直接得出振幅、周期直接得出振幅、波长可以算出频率据波速、波长和频率(周期)的关系求其中一个量可以判断出位移、加速度、回复力间的变化关系振动方向和传播方向的关系●例1如图6－1所示，一个弹簧振子在光滑水平面上的A、B两点之间做简谐运动．当振子经过最大位移处(B点)时，有块胶泥落在它的上面，并随其一起振动，那么后来的振动与原来相比较()图6－1A．振幅的大小不变 B．加速度的最大值不变C．速度的最大值变小 D．弹性势能的最大值不变【解析】当振子经过最大位移处(B点)时，胶泥落在它的上面，在此过程中，胶泥减少的重力势能全部转变为内能，振子(含胶泥)在B点的速度仍为零，则其仍以O点为平衡位置做简谐运动，且振幅的大小不变．于是，最大回复力和最大弹性势能不变.由于质量增大,则其最大加速度变小，在平衡位置的速度(即最大速度)变小.综上可知,选项A、C、D正确．[答案]ACD【点评】解决本题的关键在于正确理解简谐运动的特征，了解简谐运动中各个物理量的变化，找到“振幅的大小不变”这一突破口，进而分析求解．简谐运动具有以下规律．①在平衡位置：速度最大、动能最大，位移最小、回复力最小、加速度最小、势能最小．②在位移大小等于振幅处：速度最小、动能最小，位移最大、回复力最大、加速度最大、势能最大．③振动中的位移x都是以平衡位置为起点的，方向从平衡位置指向末位置，大小为这两位置间的直线距离．加速度与回复力的变化一致，在两个“端点”最大，在平衡位置为零，方向总是指向平衡位置．二、简谐运动的图象、波的图象●例5一列简谐横波以1m/s的速度沿绳子由A向B传播，质点A、B间的水平距离为3m，如图10－5甲所示．若t＝0时质点A刚从平衡位置开始向上振动，其振动图象如图10－5乙所示，则B点的振动图象为图6－2丙中的()图6－2【解析】由题意知，λ＝v·T＝4m故lAB＝λ，经过t＝T＝3s时间B点开始振动．又由波的传播特性可知，每点开始振动的方向与振源的起振方向相同，故知B点的振动图象为B．[答案]B【点评】本例虽然只要求B的振动图象，但解析过程必须弄清楚波的传播过程，可画出t＝3s时刻以及t′＝3s＋Δt时刻AB方向波的图象如图6－2丁所示．图6－2丁●例6两列振幅、波长均相同的简谐横波，以相同的速率沿相反方向在同一介质中传播．图6－3所示为某一时刻两波的波形图，其中实线为向右传播的波，虚线为向左传播的波，a、b、c、d、e为五个等距离的质点．则在两列波传播的过程中，下列说法中正确的是()图6－3A．质点a、b、c、d、e始终静止不动B．质点b、d始终静止不动C．质点a、c、e始终静止不动D．质点a、c、e以振幅2A做简谐运动【解析】由波的叠加原理可知，图示时刻质点a、b、c、d、e的位移都为零．其中两列波在a、c、e上引起的振动方向相同，在b、d两点引起的振动方向总是相反，故b、d始终静止不动，a、c、e以振幅2A做简谐运动．[答案]BD【点评】①两列波传播至某点时，两列波引起的振动“步调”相同时，干涉加强；引起的振动“步调”相反时，干涉减弱，不应仅考虑波峰、波谷的相遇．②振动加强的点与振动减弱的点有规律地相互间隔．③注：干涉图样不是固定不动的，加强的点在做更