高三物理第二輪復(fù)習(xí)《振動(dòng)和波》課件-新人教整理.ppt

第四講 振動(dòng)和波,1能綜合運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)以及動(dòng)量和能量等知識(shí)，分析機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及規(guī)律。要注意機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波的共性，即質(zhì)點(diǎn)位移、速度、加速度變化的周期性，更重要的是注意它們的區(qū)別：振動(dòng)是單個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)，波動(dòng)是大量質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的集體表現(xiàn)。,2在高考中考查的重點(diǎn)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)及簡(jiǎn)諧波的計(jì)算和圖象，常以選擇題出現(xiàn)，每年必考，特別是波長(zhǎng)、頻率、波速的關(guān)系。,一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),1、特征,x=Asint,F回= - kx,運(yùn)動(dòng)學(xué)特征：,動(dòng)力學(xué)特征：,v=vmcost,2、特點(diǎn),端 點(diǎn)：,平衡位置：,x、F回、a、Ep最大,v、Ek為0,x、F回、a、Ep為0,v、Ek最大,周期性：,對(duì)稱性：,x、F回、a、 v、t有對(duì)稱性,一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),3、兩種典型的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),（1）彈簧振子,運(yùn)動(dòng)軌跡是直線，回復(fù)力就是合外力，在平衡位置回復(fù)力為0，合外力為0。,（2）單擺,運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線，回復(fù)力是合外力沿切線 方向的分力，在平衡位置回復(fù)力為0，合外 力不為0。,最大擺角小于100,T與m及A無(wú)關(guān)等時(shí)性,3、如圖表示質(zhì)點(diǎn)沿X軸方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象，下述正確的有（ ） A、振動(dòng)圖象是從平衡位置開(kāi)始計(jì)時(shí)的 B、2s末質(zhì)點(diǎn)的速度最大，加速度最大 C、3s末質(zhì)點(diǎn)的速度最大，且方向?yàn)檩S的正方向 D、5s末質(zhì)點(diǎn)的位移為0，速度也為0,例與練,析與解,振子在端點(diǎn)速度和動(dòng)能為0,位移、回復(fù)力、加速度和勢(shì)能最大。,振子在平衡位置速度和動(dòng)能最大,位移、回復(fù)力、加速度和勢(shì)能為0。,4、卡車在行駛時(shí)，貨物隨車廂底板上下振動(dòng)而不脫離底板，設(shè)貨物作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)以豎直向上為正方向，其振動(dòng)圖象如圖所示，則在圖象上a、b、c、d四點(diǎn)中貨物對(duì)車底板壓力最小的是（ ） 、a點(diǎn) 、b點(diǎn) 、c點(diǎn) 、d點(diǎn),例與練,析與解,對(duì)貨物受力分析，如圖所示：,G,N,貨物做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力是G與N的合力。,貨物在最高點(diǎn)回復(fù)力最大， 且向下，則N最小。,5、彈簧振子在B、C間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，O為平衡位置，D點(diǎn)為BC的中點(diǎn)，E點(diǎn)為OC的中點(diǎn)，BC= 4cm，振子從B點(diǎn)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)1s第一次到達(dá)C，則下列說(shuō)法中正確的是 （ ） A、振子運(yùn)動(dòng)的振幅為4cm，周期為1s B、振子從D運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)的時(shí)間一定為0.5s C、振子從E運(yùn)動(dòng)到C再到E點(diǎn)的時(shí)間一定為0.5s D、振子從E運(yùn)動(dòng)到C再到E點(diǎn)的時(shí)間一定大于0.5s,例與練,B,C,O,D,E,析與解,振子的運(yùn)動(dòng)周期為從B到C單程時(shí)間的2倍，即T=2s,振子在平衡位置附近速度大，在端點(diǎn)附近速度小,因此振子從E到C的單位程時(shí)間一定大于T/8,且等從C到E的單位程時(shí)間,6、如圖所示，在光滑的水平面上，有一絕緣的彈簧振子，小球帶負(fù)電，在振動(dòng)過(guò)程中當(dāng)彈簧壓縮到最短時(shí)，突然加上一個(gè)沿水平向左的恒定的勻強(qiáng)電場(chǎng)，此后： （ ） A振子的振幅將增大 B振子的振幅將不變 C振子的振幅將減小 D電場(chǎng)強(qiáng)度不知道,不能確定振子振幅的變化,例與練,析與解,彈簧振子在加電場(chǎng)前，平衡位置在彈簧原長(zhǎng)處，設(shè)振幅為A0,當(dāng)彈簧壓縮到最短時(shí)，突然加上一個(gè)沿水平向左的恒定的勻強(qiáng)電場(chǎng)，此位置仍為振動(dòng)左端點(diǎn)，而且振子的運(yùn)動(dòng)仍是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，只是振動(dòng)的平衡位置改在彈簧原長(zhǎng)的右邊，且此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量x0= qE/k，則振子振動(dòng)的振幅A=A0+x0，所以振子的振幅增大，正確答案為A,小結(jié)：彈簧振子在做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，在平衡位置合力為零，當(dāng)振子又受其它恒定外力作用時(shí)，平衡位置有可能隨之而變，振子的運(yùn)動(dòng)相對(duì)于平衡位置對(duì)稱,二、簡(jiǎn)諧波,1、形成,介質(zhì)：,波源：,2、特點(diǎn),簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),均勻連續(xù)彈性介質(zhì),（1）介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)都做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)， 且各個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的A、T、f都相同,（2）機(jī)械波傳播波源振動(dòng)的能量和振動(dòng) 形式，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移,（4）波在波的傳播方向上均勻傳播,（5）在一個(gè)周期內(nèi)波在波的傳播方向上向前傳播的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)。,（3）后面質(zhì)點(diǎn)總是重復(fù)前面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng),二、簡(jiǎn)諧波,3、波速,定義式：,波速公式：,(1)波的傳播速度與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度是兩個(gè)不同的概念,不能混為一談。 (2)波速是由介質(zhì)的性質(zhì)決定的,與波的頻率、質(zhì)點(diǎn)的振幅無(wú)關(guān)，同類波在同一種均勻介質(zhì)中，波速是一個(gè)定值. (3)當(dāng)波從一種介質(zhì)中進(jìn)入另一種介質(zhì)中時(shí)，波的頻率不變，但是波的傳播速度發(fā)生改變，波長(zhǎng)與波速成正比發(fā)生改變。,注意：,二、簡(jiǎn)諧波,4、波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象,13、一列沿x正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波振幅為A，波長(zhǎng)為，某一時(shí)刻波的圖象如右圖所示，在該時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的坐標(biāo)為（/2，0），經(jīng)過(guò)四分之一周期后，該質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為（ ） A(5/4，0) B (3/4，0) C(/2，A) D(/2，-A),例與練,析與解,機(jī)械波傳播的是波源的振動(dòng)形式，質(zhì)點(diǎn)在各自的平衡位置附近（上下）振動(dòng)動(dòng)，并不隨波遷移。P點(diǎn)橫坐標(biāo)不變/2 。,由“逆向爬坡”法可知：此時(shí)P點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)；經(jīng)過(guò)四分之一周期，P點(diǎn)的縱坐標(biāo)為-A,選項(xiàng)D正確。,14、一簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播，在某時(shí)刻的波形如圖所示。已知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)方向向下，則（ ） A此波沿x軸負(fù)方向傳播 B質(zhì)點(diǎn)D此時(shí)向下運(yùn)動(dòng) C質(zhì)點(diǎn)B將比質(zhì)點(diǎn)C先回到平衡位置 D質(zhì)點(diǎn)E振幅為零,例與練,15、已知：一簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖如圖所示，圖中位于a、b兩處的質(zhì)元經(jīng)過(guò)四分之一周期后分別運(yùn)動(dòng)到a、b處。某人據(jù)此做出如下判斷：可知波的周期，可知波的傳播速度，可知的波的傳播方向，可知波的波長(zhǎng)。 其中正確的是 （ ） A和 B和 C和 D和,例與練,析與解,從波形圖可知波長(zhǎng)為4m。,因經(jīng)過(guò)四分之一周期，此時(shí)b向下運(yùn)動(dòng)，則波向右傳播。,選項(xiàng)C正確。,16、一列橫波沿x軸正方向傳播，波速 50m/s，S為上下振動(dòng)的振源，頻率 40Hz，在x 軸上有一質(zhì)點(diǎn)P， P與S在x 軸上的距離為 6.5m，當(dāng)S 剛好通過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)情況是（ ） A剛好到達(dá)x軸上方最大位移處 B剛好經(jīng)過(guò)平衡位置 C經(jīng)過(guò)x軸上方某位置，運(yùn)動(dòng)方向向下 D經(jīng)過(guò)x軸下方某位置，運(yùn)動(dòng)方向向上, =v/f=1.25m S=6.5m=5. 2 ,畫(huà)出符合題意的波形圖：相距5.2 的波長(zhǎng)與相距1.2 處的振動(dòng)情況相同。,例與練,析與解,17、有一列沿水平繩傳播的簡(jiǎn)諧橫波，頻率為10Hz，振動(dòng)方向沿豎直方向當(dāng)繩上的質(zhì)點(diǎn)P到達(dá)其平衡位置且向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，在其右方相距0.6m處的質(zhì)點(diǎn)Q剛好到達(dá)最高點(diǎn)由此可知波速和傳播方向可能是( ) （A） 8m/s，向右傳播 （B） 8m/s ，向左傳播 （C） 24m/s ，向右傳播 （D） 24m/s ，向左傳播,若向右傳播，畫(huà)出波形圖，,S=（n+1/4）=0.6,v = f=24 /（4n+1） C正確,若向左傳播，畫(huà)出波形圖，,S=（n+3/4）=0.6,v = f=24 /（4n+3） B正確,例與練,析與解,P點(diǎn)振動(dòng)方向向下，,經(jīng)過(guò)3/4T第一次到達(dá)波峰，,3/4T=0.25s T=1/3s,共經(jīng)過(guò)1s為3T，經(jīng)過(guò)3T時(shí)的波形與t=0時(shí)的波形相同，P點(diǎn)仍在平衡位置， P點(diǎn)振動(dòng)方向向下。,18、一列橫波沿+x軸傳播，某時(shí)刻的波形如圖所示，經(jīng)過(guò)0.25s，x=2m處的P點(diǎn)第一次到達(dá)波峰位置，此后再經(jīng)過(guò)0.75s，P點(diǎn)的位移和速度可能是 ( ) A位移是2cm，速度為零 B位移是-2cm，速度為零 C位移是零，速度方向向上 D位移是零，速度方向向下,例與練,析與解,v=1m/s f=2.5Hz =v/f=0.4m T=0.4s s=0.2m=/2 t=0.1s=1/2 T,畫(huà)出t=0時(shí)刻波形如圖示,畫(huà)出t=0.1s時(shí)刻波形如圖示,19、如圖所示,在xy平面內(nèi)有一沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波,波速為1m/s/秒,振幅為4cm,頻率為2.5Hz.在t=0時(shí)刻,P點(diǎn)位于其平衡位置上方最大位移處,則距P為0.2m的Q點(diǎn) ( ). (A)在0.1s時(shí)的位移是4cm (B)在0.1s時(shí)的速度最大 (C)在0.1s時(shí)的速度向下 (D)在0到0.1秒時(shí)間內(nèi)的路程是4cm。,例與練,析與解,T=4s =vT= 4m 畫(huà) 出t=0時(shí)的波形圖（實(shí)線）和t=1s 時(shí)的波形圖（虛線）,20、如圖，沿波的傳播方向上有間距均為1米的六個(gè)質(zhì)點(diǎn)a、b、c、d、e、f，均靜止在各自的平衡位置，一列橫波以1m/s的速度水平向右傳播，t=0時(shí)時(shí)到達(dá)質(zhì)點(diǎn)a，質(zhì)點(diǎn)a開(kāi)始由平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，t=1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)a第一次到達(dá)最高點(diǎn)，則在4st5s這段時(shí)間內(nèi) ( ) （A）質(zhì)點(diǎn)c 的加速度逐漸增大 （B）質(zhì)點(diǎn)a 的速度逐漸增大 （C）質(zhì)點(diǎn)d 向下運(yùn) 動(dòng) （D）質(zhì)點(diǎn)f 保持靜止,例與練,析與解,30、已知平面簡(jiǎn)諧波在x軸上傳播，原點(diǎn)O的振動(dòng)圖線如圖a 所示，t 時(shí)刻的波形圖線如圖b 所示，則 tt0.5S 時(shí)刻的波形圖線可能是（ ）,例與練,36、半徑為45m的圓形跑道，AB為直徑，現(xiàn)將兩個(gè)相同的喇叭分別放在圓心O和A點(diǎn)，它們發(fā)出兩列波長(zhǎng)均為10m的相干聲波，若一個(gè)人在B點(diǎn)聽(tīng)到的聲音恰好最弱，則該人從B點(diǎn)