機(jī)械振動機(jī)械波知識點歸納(含過關(guān)題訓(xùn)練及答案)

機(jī)械振動機(jī)械波知識點歸納一、簡諧運(yùn)動：如果質(zhì)點的位移與時間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖象（xt圖象）是一條正弦曲線，這樣的振動叫做簡諧運(yùn)動。如：彈簧振子的運(yùn)動。二、振幅(A)：1、定義：振動物體離開平衡位置的最大距離，叫做振動的振幅。2、物理意義：振幅是描述振動強(qiáng)弱的物理量。振幅的兩倍表示的是做振動的物體運(yùn)動范圍的大小。振幅和位移的區(qū)別和聯(lián)系 ：（）振幅等于最大位移的數(shù)值；（）對于一個給定的振動，振子的位移是時刻變化的，但振幅是不變的；（）位移是矢量，振幅是標(biāo)量。三、簡諧運(yùn)動的表達(dá)式：做簡諧運(yùn)動的質(zhì)點在任意時刻t的位移四、簡諧運(yùn)動的回復(fù)力由于力F的方向總是與位移X的方向相反，即總是指向平衡位置。它的作用總是要把物體拉回到平衡位置，所以稱為回復(fù)力。五、簡諧運(yùn)動中振子的受力、運(yùn)動及能量情況分析六、周期公式的理解:1、擺長L細(xì)繩長度小球半徑 2、單擺周期與擺長和重力加速度有關(guān)，與振幅和質(zhì)量無關(guān)。3、擺長、重力加速度都一定時，周期和頻率也一定，通常稱為單擺的固有周期和固有頻率。單擺周期公式的應(yīng)用：七、阻尼振動：1、阻尼振動：振幅逐漸減小的振動2、阻尼振動的圖像：八、受迫振動的特點：受迫振動的頻率總等于驅(qū)動力的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)。共振：驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振。 共振曲線：圖象特點：f驅(qū)= f固時，振幅有最大值f驅(qū)與 f固差別越大時，振幅越小 九、波的形成和傳播：1、介質(zhì)各個質(zhì)點不是同時起振，但起振方向與振源方向相同；2、離振源近的質(zhì)點先起振； 3、質(zhì)點只在平衡位置附近振動，并不隨波遷移；4、波傳播的是振動形式和能量,且能傳遞信息；5、傳播過程中各質(zhì)點的振動都是受迫振動，驅(qū)動力來源于振源，各質(zhì)點起振時與振源起振時的情況完全相同，其頻率等于振源頻率十、機(jī)械波的分類 橫波:質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直的波叫橫波.橫波有凸部（波峰）和凹部（波谷）。 縱波:質(zhì)點振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波.縱波有密部和疏部. 十一、波長、波速和頻率及其關(guān)系 （1）波長:兩個相鄰的且在振動過程中對平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點間的距離叫波長.振動在一個周期里在介質(zhì)中傳播的距離等于一個波長.（2）波速:波的傳播速率.機(jī)械波的傳播速率由介質(zhì)決定，與波源無關(guān).（3）頻率:波的頻率始終等于波源的振動頻率，與介質(zhì)無關(guān).（4）三者關(guān)系:v=f 十二、波的特有現(xiàn)象：（1）波的疊加原理（獨(dú)立傳播原理）（2）波的衍射：波繞過障礙物的現(xiàn)象（3）波的干涉：頻率相同的兩列波疊加發(fā)生干涉現(xiàn)象，則介質(zhì)中某點P的振動是加強(qiáng)或是減弱，取決于該點到達(dá)兩波源的距離之差：若距離之差恰等于半波長的偶（奇）數(shù)倍，則P處的質(zhì)點振動必然是加強(qiáng)（減弱）的。兩列波在空間相遇發(fā)生干涉，兩列波的波峰相遇點為加強(qiáng)點，波峰和波谷的相遇點是減弱的點，加強(qiáng)的點只是振幅大了，并非任一時刻的位移都大;減弱的點只是振幅小了，也并非任一時刻的位移都最小. 如圖若S1、S2為振動方向同步的相干波源，當(dāng)PS1-PS2=n時，振動加強(qiáng)；當(dāng)PS1-PS2=（2n+1）/2時，振動減弱。十三、波動圖像與振動圖像的比較：振動圖象波動圖象研究對象一個振動質(zhì)點沿波傳播方向所有的質(zhì)點研究內(nèi)容一個質(zhì)點的位移隨時間變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律圖象物理意義表示一質(zhì)點在各時刻的位移表示某時刻各質(zhì)點的位移圖象變化隨時間推移圖象延續(xù)，但已有形狀不變隨時間推移，圖象沿傳播方向平移一個完整曲線占橫坐標(biāo)距離表示一個周期表示一個波長十四、波的傳播方向 質(zhì)點的振動方向上下坡法：十五、多普勒效應(yīng):由于波源和觀察者之間有相對運(yùn)動使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象.其特點是:當(dāng)波源與觀察者有相對運(yùn)動，兩者相互接近時，觀察者接收到的頻率增大;兩者相互遠(yuǎn)離時，觀察者接收到的頻率減小。 必會題訓(xùn)練1、如圖所示,在張緊的繩上掛了a、b、c、d四個單擺,四個單擺的擺長關(guān)系為lclb=ldla,先讓d擺擺動起來(擺角不超過5),則下列說法中正確的是 ( C )Ab擺發(fā)生振動,其余擺均不動 B所有擺均以相同擺角振動 C擺動過程中，b擺的振幅最大 D擺動過程中，c擺的周期最大2、 某質(zhì)點做簡諧運(yùn)動，其位移隨時間變化的關(guān)系式為x5sin（cm），則下列關(guān)于質(zhì)點運(yùn)動的說法中正確的是 ( C )A質(zhì)點做簡諧運(yùn)動的振幅為10cm B質(zhì)點做簡諧運(yùn)動的周期為4sC在t = 4 s時質(zhì)點的速度最大 D在t = 4 s時質(zhì)點的加速度最大PAABCDtxOtxOtxOtxO3、 振源A帶動細(xì)繩上各點上下做簡諧運(yùn)動，t = 0時刻繩上形成的波形如圖所示。規(guī)定繩上質(zhì)點向上運(yùn)動的方向為x軸的正方向，則P點的振動圖象是（ B ）4、一列簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，圖甲是t1 s時的波形圖，圖乙是波中某振動質(zhì)點位移隨時間變化的振動圖線(兩圖用同一時間起點)則圖乙可能是圖甲中哪個質(zhì)點的振動圖線 ( A)Ax0處的質(zhì)點 Bx1 m處的質(zhì)點Cx2 m處的質(zhì)點 Dx3 m處的質(zhì)點5、如圖所示分別為一列橫波在某一時刻的圖像和在x=6m處的質(zhì)點從該時刻開始計時的振動圖像,則這列波(BC)(A)沿x軸的正方向傳播(B)沿x軸的負(fù)方向傳播(C)波速為100m/s(D)波速為2.5m/s6、如圖所示,彈簧振子以點為平衡位置作簡諧振動,當(dāng)它從點向點運(yùn)動的過程中,位移方向及其大小的變化是( D ) A.向右,逐漸變大 B.向右,逐漸變小 C.向左,逐漸變大 D.向左,逐漸變小7、某同學(xué)在“用單擺測定重力加速度”的實驗中測量了一些數(shù)據(jù)，其中的一組數(shù)據(jù)如下所示。（1）用毫米刻度尺測量擺線的長時，將擺線平放，如圖 (A)所示，刻度尺讀數(shù)是 99.00 cm 用游標(biāo)卡尺測量擺球直徑，卡尺游標(biāo)位置如圖(B)所示，可知擺球直徑是_ 1.940 _cm，如圖所示測出的擺長 （偏大，偏小），正確的測量方法是 將帶小球的擺線懸掛后測量 （B）023456781（2）該同學(xué)用秒表記錄了單擺振動30次全振動所用的時間如圖C所示，則秒表所示讀數(shù)為 56.9 s。單擺的周期是 1.90 s（保留三位有效數(shù)字）（3）為了提高實驗精度，在試驗中可改變幾次擺長L，測出相應(yīng)的周期，從而得出一組對應(yīng)的L與T的數(shù)值，再以l為橫坐標(biāo) 為縱坐標(biāo)，將所得數(shù)據(jù)連成直線如圖D所示，與L的關(guān)系式=_4L2/g_，利用圖線可求出圖線的斜率k=_4_，再由k可求出g=_9.86 _ m/s2 _。031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314圖C14320.80.50l/mT2/s2圖D(4) 如果他測得的g值偏小，可能的原因是（ ）A未掛小球就測量繩長，然后與小球半徑相加作為擺長B擺線上端未牢固地系于懸點，振動中出現(xiàn)松動，使擺線長度增加了C開始計時，秒表過遲按下 D實驗中誤將29次全振動數(shù)記為30次8、如圖所示，一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，波速大小為0.3m/s，P點的橫坐標(biāo)為96cm，從圖中狀態(tài)開始計時，求：（1）經(jīng)過多長時間，P質(zhì)點開始振動，振動時方向如何？（2）經(jīng)過多長時間，P質(zhì)點第一次到達(dá)波峰？（3）以P質(zhì)點第一次到達(dá)波峰開始計時，作出P點的振動圖象（至少畫出1.5個周期）參考答案及評分標(biāo)準(zhǔn)：（1）開始計時時，這列波的最前端的質(zhì)點坐標(biāo)是24cm，根據(jù)波的傳播方向，可知這一點沿y軸負(fù)方向運(yùn)動，因此在波前進(jìn)方向的每一個質(zhì)點開始振動的方向都是沿y軸負(fù)方向運(yùn)動，故P點開始振動時的方向是沿y軸負(fù)方向，-1分P質(zhì)點開始振動的時間是：-1分（2）波形移動法：質(zhì)點P第一次到達(dá)波峰，即從初始時刻這列波的波峰傳到P點，因此所用的時間是：-1分（3）由波形圖知，振幅A=10cm，=24cm，由P點自正向最大位移開始的振動圖象如圖所示 -2分【答案】(1)2.4 s沿y軸負(fù)方向(2)3.0 s9、一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，在t=0的時刻的波形圖，已知這列波在A出現(xiàn)兩次波峰的最短時間是0.4s，求：（1）這列波的波速是多少？（2）再經(jīng)過多少時間質(zhì)點B才能第一次到達(dá)波峰？（3）這段時間里B通過的路程是多少？10、右圖是一列簡諧波在某一時刻的波形圖線。虛線是0.2s后它的波形圖線。這列波可能的傳播速度是多大？2、由于波的傳播方向未給定，所以必須分別討論波向右傳播和向左傳播兩種情況，又由于周期(或頻率)未給定，要注意時間的周期性，用通式表示一段時間t。由圖線可直接讀出波長4m。11、如圖為一列簡諧橫波