福建省高考物理二輪專題總復習 專題5 振動與波課件.ppt

專題五振動和波 一 簡諧運動的描述此類題目主要涉及5個知識點 簡諧運動的動力學方程 f kx a x 簡諧運動的運動學特征 周期性 其位移 回復力 速度和加速度都隨時間按 正弦 或 余弦 的規(guī)律變化 變化周期相同 兩種典型的物理模型 彈簧振子和單擺 簡諧運動方程 簡諧運動圖象的物理意義及內(nèi)含息 提高解答準確率的關鍵是對上述知識點的正確理解 例1一列簡諧橫波以1m s的速度沿繩子由a向b傳播 質(zhì)點a b間的水平距離x 3m 如圖5 1 1所示 若t 0時質(zhì)點a剛從平衡位置開始向上振動 其振動方程為y 2sintcm 則b點的振動圖象為下圖中的 圖5 1 1 b 解析 本題以繩波為背景 考查振動圖象和機械波的形成及傳播 解題關鍵在于各質(zhì)元的起振方向都是相同的 解 由振動方程可得振幅為2cm 周期為4s 波速為1m s 則波由a傳到b處用了3秒的時間 從0時刻起3秒后b點開始起振 振動方向向上 b選項正確 答案 b 解振動與波的問題時 確定周期和波長是解題的基礎 一般情況下 涉及到振動圖象的要找周期 涉及到波形圖的要找波長 而波速把周期和波長聯(lián)系起來 變式訓練1 2010 福建質(zhì)檢 一列簡諧橫波沿x軸傳播 在t 0時刻的波形圖如圖5 1 2所示 已知x 0 8m處質(zhì)點的振動方程y 0 01sin 5t m 則下列波的傳播方向和波速大小分別是 a a 沿x軸正方向 4m sb 沿x軸正方向 2m sc 沿x軸負方向 4m sd 沿x軸負方向 2m s 圖5 1 2 解析 由振動方程可知t 0時刻 x 0 8m處質(zhì)點的振動方向向上 由此知該波應該沿x軸正方向傳播 因w 5 又t 可得t 0 4s 由圖知 1 6m 故波速v 4m s 答案 a 二 波形圖和波的多解問題此類題目主要涉及幾個問題 機械波的產(chǎn)生條件及傳播特點 波的圖象物理意義及內(nèi)含信息 波傳播方向和振動方向之間的相互判斷 波在傳播過程中時間 空間的周期性及傳播方向上的雙向性導致波動問題多解等 提高思維的廣闊性是得分的關鍵 例2 2010 福建卷 一列簡諧橫波在t 0時刻的波形如圖5 1 3中的實線所示 t 0 02s時刻的波形如圖中虛線所示 若該波的周期t大于0 02s 則該波的傳播速度可能是 a 2m sb 3m sc 4m sd 5m s b 圖5 1 3 解析 本題考查提取橫波圖象內(nèi)含信息的能力和波速公式 若波向右傳播 則波的傳播距離為x1 0 02m 則波速v1 m s 1m s 若波向左傳播 則波傳播的距離為x2 0 06m 則波速v2 m s 3m s 故正確的選項為b 答案 b 由于本題已限制該波的周期t大于0 02s 故只要進行傳播方向的多解的分析 而不必進行空間周期性的分析 題目難度中等 本題也可以用t 0 02s及v 求解 變式訓練2如圖5 1 4所示 為一列橫波的圖象 在此時刻p的振動速度為v 經(jīng)過0 2s p的振動速度仍為v 再經(jīng)過0 2s p的振動方向改變 速度大小還是v 從而可以斷定 a 若波向右傳播 p質(zhì)點的加速度正在減小b 若波向右傳播 q質(zhì)點比p質(zhì)點先到達波峰c 若波向左傳播 波速可能為5m sd 若波向左傳播 波速可能為10m s 圖5 1 4 c 解析 由圖象得波長 4m 若波向右傳播 p點的振動方向向上 位移增大 加速度a增大 q點振動方向向下 p先到達波峰 ab錯 若波向左傳播 p點的振動方向向下 周期t 0 8s 則波速v 5m s c對 d錯答案 c 三 波動與振動關系的分析振動圖象和波的圖象均為正 余弦圖象 都具有空間周期性 且內(nèi)含信息十分豐富 在振幅 位移 加速度等物理量上交叉點較多 屬于易混淆的問題 關鍵是要從三個方面抓住它們的不同 圖象坐標軸所表示的物理意義不同 圖象描述的對象不同 隨著時間的推移 振動圖象原來的形狀不再發(fā)生變化 而波的圖象由于各質(zhì)點總在不斷地振動 因此隨著時間的推移 原有的圖象將發(fā)生周期性變化 例3 2010 福州質(zhì)檢 質(zhì)點以坐標原點o為中心位置在y軸上做簡諧運動 其振動圖象如圖5 1 5所示 振動在介質(zhì)中產(chǎn)生的簡諧橫波向x軸正方向傳播 波速為1 0m s 0 4s后 此質(zhì)點立即停止運動 再經(jīng)過0 1s后的波形圖是下圖中的 d 解析 本題要正確理解振動圖象和波形圖的關系 由振動圖看出波源起振方向是從平衡位置開始沿y軸正方向 解 由振動圖象知質(zhì)點的振動周期為0 4s 因此該波的波長為本題考查對振動圖象和波動圖象信息的 vt 1 0 0 4m s 0 4m t 0 5s時振動傳到x 0 5m處 該質(zhì)點振動方向沿y軸正方向 故a b錯誤 由于0 4s后波源已停止振動 所以0 0 1m之間的質(zhì)點由于沒有振動能量 均靜止在平衡位置 故c錯d對答案 d 本題考查對振動圖象和波動圖象信息的正確提取能力 錯誤原因有兩個 一是不能從振動圖象中分析質(zhì)點的起振方向 二是不能理解波傳播振動形式和能量的涵義 變式訓練3 2010 福州市模擬 已知一列平面簡諧波在x軸上傳播 t時刻波的圖象如圖5 1 6甲所示 原點o的振動圖象如圖5 1 6乙所示 根據(jù)這兩個圖象無法求出的是 a 波的頻率b 波速大小c t 0時刻原點o的加速度方向d t 0時刻x 3m處質(zhì)點的振動方向 d 解析 從波動圖象知 4m 由振動圖象知t 0 4s 因此v 10m s t 0時刻原點o處于波峰 加速度方向指向y軸負方向 t 0時刻x 3m處質(zhì)點處于平衡位置 由于不知道傳播方向 因此無法確定振動方向 答案 d 四 電磁振蕩和電磁波本類題目經(jīng)常同時出現(xiàn)機械波和電磁波比較的問題 也會從干涉 衍射現(xiàn)象 以及波速 波長和頻率關系等共同知識點方面進行考查 關鍵是能理解麥克斯韋電磁理論 從生活實際出發(fā)了解電磁波譜 認識電磁波的產(chǎn)生 發(fā)射和接收的原理 例4 2010 天津卷 下列關于電磁波的說法正確的是 a 均勻變化的磁場能夠在空間產(chǎn)生電場b 電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同c 只要有電場和磁場 就能產(chǎn)生電磁波d 電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播 a 解析 本題考查電磁波的產(chǎn)生及傳播 麥克斯韋的電磁場理論認為 變化的磁場 電場 周圍產(chǎn)生電場 磁場 均勻變化的電場 磁場 周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場 電場 變化電場和變化磁場交替產(chǎn)生 且由近及遠地向周圍傳播 形成了電磁波 a對c錯 電磁波在真空中傳播速度最大等于光速 在其他介質(zhì)中速度小于光速 b錯 電磁波具有波的干涉 衍射等特性 d錯 故選a 答案 a 電磁波比機械波抽象 有些性質(zhì)相同 有些性質(zhì)不同 且記憶性的內(nèi)容較多 在學習中要善于類比和區(qū)別 變式訓練4類比是一種有效的學習方法 通過歸類和比較 有助于掌握新知識 提高學習效率 在類比過程中 既要找出共同之處 又要抓住不同之處 某同學對機械波和電磁波進行類比 總結(jié)出下列內(nèi)容 其中不正確的是 a 機械波的頻率 波長和波速三者滿足的關系 對電磁波也適用b 機械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象c 機械波的傳播依賴于介質(zhì) 而電磁波可以在真空中傳播d 機械波既有橫波又有縱波 而電磁波只有縱波 d 解析 波長 波速 頻率的關系對任何波都是成立的 對電磁波當然成立 故a選項正確 干涉和衍射是波的特性 機械波 電磁波都是波 這些特