專題六 機械振動和機械波

1、專題六 機械振動和機械波【考點梳理】1.簡諧運動的三個特征簡諧運動物體的受力特征：F=；簡諧運動的能量特征：機械能轉(zhuǎn)化及守恒；簡諧運動的運動特征：變加速運動。2.單擺的振動規(guī)律單擺的擺角越小，其運動越接近簡諧運動。單擺回復(fù)力是重力沿切線方向的分力，而不是重力和繩子張力的合力。3.阻尼振動與無阻尼振動阻尼振動和無阻尼振動的區(qū)別只在于表面現(xiàn)象，即振幅是否衰減。但無阻尼振動不能單一理解成無阻力自由振動，例如：當策動力補充能量與克服阻力消耗能量相等時，此時的受迫振動盡管有阻力作用，但由于能量不變，振幅不變，所以仍為無阻尼振動。4.幾個辯析機械振動能量只取決于振幅，與周期和頻率無關(guān)；機械波的傳播速度只與

2、介質(zhì)有關(guān)，與周期和頻率無關(guān)；波由一介質(zhì)進入另一介質(zhì)，只改變波速和波長，不改頻率；波干涉中振動加強的點比振動減弱的點振幅大，但每一時刻的位移并不一定大，即振動加強的點也有即時位移為零的時候；波的干涉圖像中除加強和減弱點外，還有振動介于二者之間的質(zhì)點。同時波的干涉是有前提條件的。5.波動問題的周期性和多解性波動過程具有時間和空間的周期性。第一：介質(zhì)在傳播振動的過程中，介質(zhì)中每一個質(zhì)點相對于平衡位置的位移隨時間作周期性變化，這體現(xiàn)了時間的周期性。第二：介質(zhì)中沿波傳播方向上各個質(zhì)點的空間分布具有空間周期性。如相距波長整數(shù)倍的兩個質(zhì)點振動狀態(tài)相同，即它們在任一時刻的位移、速度及相關(guān)量均相同；相距半波長奇

3、數(shù)倍的兩個質(zhì)點振動狀態(tài)相反，即它們在任一時刻的位移、速度及相關(guān)量均相反。雙向性與重復(fù)性是波的兩個基本特征。波的這兩個特征決定了波問題通常具有多解性。為了準確地表達波的多解性，通常選寫出含有“n”或“k”的通式，再結(jié)合某些限制條件，得出所需要的特解，這樣可有效地防止漏解?！緹嵘碛?xùn)練】 1 如圖所示，兩單擺擺長相同，平衡時兩擺球剛好接觸?，F(xiàn)將擺球A在兩擺線所在平面內(nèi)向左拉開一小角度后釋放，碰撞后，兩擺球分開各自做簡諧運動。以、分別表示擺球A、B的質(zhì)量，則（ ）AB左右A.如果,下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置右側(cè) B.如果,下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置左側(cè)C.無論兩擺球的質(zhì)量之比是多少，下一次碰撞都不可能

4、在平衡位置右側(cè)D.無論兩擺球的質(zhì)量之比是多少，下一次碰撞都不可能在平衡位置左側(cè)2.一物體在某行星表面受到的萬有引力是它在地球表面受到的萬有引力的1/4。那么在地球上走時很準的擺鐘搬到此行星上后，鐘的分針走一圈所經(jīng)歷的時間實際上是（ ）A.1/4hB.1/2hC.2hD.4h 3.一列簡諧橫波原來波形如圖中實線所示，經(jīng)過時間t后變成圖中虛線所示的波形。已知波向左傳播，時間t小于1個周期，圖中坐標為（12，2）的A點，經(jīng)時間t后振動狀態(tài)傳播到B點，則B點的坐標為 ，此時刻A點的坐標為 ，A在時間t內(nèi)通過的路程為 cm?！局v練平臺】1如圖所示，質(zhì)量為m的木塊放在彈簧上，與彈簧一起在豎直方向上做簡諧運

5、動，當振幅為A時，物體對彈簧的最大壓力是物體重量的1.5倍，則物體對彈簧的最小壓力是多大？要使物體在振動中不離開彈簧，振幅不能超過多大2右圖為一列簡諧橫波上兩質(zhì)點P、Q的振動圖像，已知P、Q兩點相距30m。求：（1）若P質(zhì)點離波源近，則橫波的波速多大？（2）若Q點距波源近，則橫波波速又是多大？3.如圖所示,實線是某時刻的波形圖,虛線是0.2s后的波形圖.若波向左傳播,求它在0.2s內(nèi)傳播的最小距離.(2)若波向右傳播,求它的最大周期?(3)若波速為35m/s,求波的傳播方向?4.如圖所示，是觀察水面波衍射的實驗裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情

6、況，每兩條相鄰波紋（圖中曲線）之間距離表示一個波長，則波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述中正確的是（ ）A.此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B.擋板前后波紋間距離相等C.如果將孔AB擴大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D.如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯觀察到衍射現(xiàn)象5.一列簡諧橫波向右傳播，波速為，沿波的傳播方向上有相距為的P、Q兩質(zhì)點，如圖所示，某時刻P、Q兩質(zhì)點都處于平衡位置，且P、Q間僅有一個波峰，經(jīng)過時間t，Q質(zhì)點第一次運動到波谷，則t取值可能有（ ）A.1個B.2個C.3個D.4個6.如圖所示是演示簡諧振動的裝置,當盛沙漏斗下面的薄木板N被均勻地拉動時,擺動著的漏斗中露出的沙在板

7、上形成的曲線顯示出擺的位移隨時間變化的關(guān)系,板上的直線OO1代表時間軸,右圖是兩個擺中的沙在各自木板上形成的曲線,若板N1和N2拉動的速度v1和v2關(guān)系為v2=2v1,則板N1、N2上曲線所代表的振動周期T1和T2的關(guān)系為( )A.T2=T2 B.T2=2T2 C.T2=4T1 D.T2=T1四、達標測試1.一列簡諧橫波在均勻介質(zhì)中傳播,甲圖表示t=0時刻的波動圖線,乙圖表示甲圖中b質(zhì)點從t=0時開始的振動圖線,則這列波( )A.是從左向右傳播的 B.質(zhì)點振動頻率是2HZC.波傳播速度是4m/s D.o點和d點在振動過程中任意時刻的位移都相同2若單擺的擺長不變,擺球的質(zhì)量增加為原來的4倍,擺球

8、經(jīng)過平衡位置時的速度減小為原來的1/2,則單擺振動的( )A.頻率不變,振幅不變 B.頻率不變,振幅改變 C.頻率改變,振幅改變 D.頻率改變,振幅不變3兩個擺長分別為l1和l2的單擺,做小幅振動,它們的位移時間圖像分別如圖中的1和2所示,則為( ) A. B. C. D.4.如圖所示，一根柔軟的彈性繩子右端固定，左端自由，A、B、C、D為繩上等間隔的點，兩點間間隔為50cm，現(xiàn)用手拉著繩子的端點A使其上下振動，若從A點開始向上振動計時，經(jīng)0.1秒A點第一次達到最大位移，C點恰好開始振動，則（1）繩子形成的向右傳播的橫波速度為多大（2）從A開始振動，經(jīng)多長時間J點第一次向下達到最大位移（3）畫

9、出當J點第一次向下達到最大位移時的波形圖.5.如圖所示,實線表示簡諧波在t1=0時刻的波形圖,虛線表示t2=0.5s時的波形圖.(1)若T(t2-t1)2T,波向右傳播的速度多大?(2)若2T(t2-t1)3T,波向左傳播的速度多大?專題五 機械振動和機械波（答案）二、【熱身訓(xùn)練】 1.CD 2.C 3.(3 2) (12 0) 6三、【講練平臺】 1.解：由簡諧振動知識可知，當物處于平衡位置下方時，物體具有向上的加速度，由牛頓第二定律得：壓力最大出現(xiàn)在最低位置，其最大壓力（其中為離開平衡位置的位移）同樣，當物處于平衡位置上方時，物體具有向下的加速度，由牛頓第二定律得：壓力最小出現(xiàn)在最高位置，其最小壓力由上問可知，要使物體在振動中不離開彈簧，物體在最高位置時，又即：2解：由圖上可知，=8,且在t=0時刻Q點正處在平衡位置向上運動，P點正處在波峰位置， 或 作出該簡諧波的草圖如右： Q若P點離波源近，則=30 （=0 1 2 3）若Q點離波源近，則=30 （=0 1 2 3）3解：由圖象可知，波向左傳時，它在0.2秒內(nèi)傳播的最小距離為3/4個波長,即3米.由圖象可知,波向右傳時,實線波形變成虛線波形需經(jīng)過,即=0.2當時,周期T最大,. 當波向右傳