機械波和機械振動

1、機械波和機械振動一.機械振動物體(或物體的一部分)在某一中心位置附近所做的往復運動，叫做機械振動。產(chǎn)生機械振動的條件：受回復力作用；摩擦阻力足夠小.二.回復力使振動物體返回平衡位置的力叫做回復力，回復力時刻指向平衡位置，回復力是以效果命名的力，它可能是幾個力的合力，也可能是某一個力，還可能是某一個力的分力.應注意回復力不一定等于合外力，它是振動物體所受合外力在指向平衡位置方向上的分量.三.簡諧運動物體在跟位移大小成正比，并且總是指向平衡位置的力作用下的振動稱為簡諧運動.回復力特征：F=-kx.加速度a與位移x關(guān)系：a=-kx/m四.描述振動的物理量(1)位移x：由平衡位置指向振動質(zhì)點所在位置的

2、有向線段，是矢量，其最大值等于振幅.(2)振幅A：振動物體離開平衡位置的最大距離，它是描述振動強弱的物理量，是標量.(3)周期T：振動物體完成一次全振動所需的時間.(4)頻率f：振動物體單位時間內(nèi)完成全振動的次數(shù).注意：振動中的位移是以平衡位置為初始位置的，某時刻振動物體的位移大小應小于或等于振幅.全振動是振動物體經(jīng)過振動中的所有位置而回到初始位置的過程.周期和頻率互為倒數(shù)，它們都是描述振動快慢的物理量，周期和頻率是由振動物體本身的性質(zhì)決定，與振幅大小無關(guān)，所以又叫固有周期和固有頻率五.水平彈簧振子回復力的來源：彈簧的彈力就是回復力，表達式為F=-kx，其中k為彈簧的勁度系數(shù).能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系：

3、不計阻力的情況下，振子的動能和彈簧的彈性勢能相互轉(zhuǎn)化，總能量保持不變.6.簡諧運動圖象(1)物理意義：表示振動物體的位移隨時間變化的規(guī)律.注意振動圖象不是質(zhì)點的運動軌跡圖7-29-1(2)特點：簡諧運動的圖象是正弦或(余弦)曲線.(3)作圖：以橫軸表示時間，縱軸表示位移，用平滑曲線連接各時刻對應的位移末端即可，如圖7-29-1所示.注意：單位、標度.(4)應用：可直觀地讀取振幅A、周期T以及各時刻的位移x.判斷回復力，加速度的方向.六、單擺（圖7-30-1）圖7-30-1單擺：在一條不可伸長的、忽略質(zhì)量的細線下端拴一質(zhì)點，上端固定，構(gòu)成的裝置叫單擺.單擺振動可看做簡諧運動的條件：最大擺角為10

4、0.回復力來源：重力沿切線方向的分力，當擺線最大偏角100時F回=mgsin=mgx/，F(xiàn)回和x成正比，比例系數(shù)k=mg/單擺的周期公式：T=2 ，式中擺長指懸點到小球球心的距離，g為單擺所在處的重力加速度.單擺的等時性；在以不同的振幅擺動時，單擺的振動周期不變即周期與振幅和振子的質(zhì)量都沒有關(guān)系.能量轉(zhuǎn)化關(guān)系：在不計阻力的情況下，單擺在運動中擺球的動能和重力勢能相互轉(zhuǎn)化，總能量不變.應用：測重力加速度g=4 /T2； 計時器利用單擺的等時性.七、簡諧運動的能量特點1.簡諧運動是一種理想化振動模型，振動過程中，物體的機械能總量保持不變，振動的動能由振動的速度決定，振動的勢能由振動的位移大小決定.

5、2.振動物體的機械能總量等于物體通過平衡位置時的最大動能，也等于物體到達最大位移處的最大勢能，可以說振動物體的振幅越大機械能總量越大 圖7-30-2八、機械波機械振動在介質(zhì)中的傳播形成機械波.機械波產(chǎn)生的條件：波源，介質(zhì).九、機械波的分類)橫波：質(zhì)點振動方向與波的傳播方向垂直的波叫橫波.橫波有波峰和波谷.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.縱波有疏部和密部.十、機械波的特點(1)機械波傳播的是振動形式和能量，質(zhì)點只在各自的平衡位置附近振動，并不隨波遷移.介質(zhì)中各質(zhì)點的振動周期和頻率都與波源的振動周期和頻率相同離波源近的質(zhì)點帶動離波源遠的質(zhì)點依次振動所有質(zhì)點開始振動的方向與波

6、源開始振動的方向相同。十一、波長、波速和頻率的關(guān)系波長：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，對于橫波：相鄰的兩個波峰或相鄰的兩個波谷之間的距離等于一個波長.對于縱波：相鄰的兩個密部中央或相鄰的兩個疏部中央之間的距離等于一個波長.波速：波的傳播速率叫波速.機械波的傳播速率只與介質(zhì)有關(guān)，在同一種均勻介質(zhì)中，波速是一個定值，與波源無關(guān).頻率：波的頻率始終等于波源的振動頻率.波長、波速和頻率的關(guān)系：v=f=/T十二、波動圖像波動圖象是表示在波的傳播方向上，介質(zhì)中各個質(zhì)點在同一時刻相對平衡位置的位移，當波源做簡諧運動時，它

7、在介質(zhì)中形成簡諧波，其波動圖象為正弦或余弦曲線.十三、由波的圖象可獲取的信息該時刻各質(zhì)點的位移.質(zhì)點振動的振幅A波長.圖7-32-1若知道波的傳播方向，可判斷各質(zhì)點的運動方向.如圖7-32-1所示，設波向右傳播，則1、4質(zhì)點沿-y方向運動；2、3質(zhì)點沿+y方向運動.若知道該時刻某質(zhì)點的運動方向，可判斷波的傳播方向.如圖7-32-1中若質(zhì)點4向上運動，則可判定該波向左傳播.若知波速v的大小?？汕箢l率f或周期T，即f=1/T=v/.若知f或T，可求波速v，即v=f=/T若知波速v的大小和方向，可畫出后一時刻的波形圖，波在均勻介質(zhì)中做勻速運動，t時間后各質(zhì)點的運動形式，沿波的傳播方向平移 x=vt2

8、、 專題專練12010·重慶·14一列簡諧波在兩時刻的波形如題14圖中實踐和虛線所示，由圖可確定這列波的A周期B波速C波長D頻率答案：C2. 2010·天津·4一列簡諧橫波沿x軸正向傳播，傳到M點時波形如圖所示，再經(jīng)0.6s，N點開始振動，則該波的振幅A和頻率f為AA=1m f=5HZBA=0.5m f=5HZCA=1m f=2.5 HZDA=0.5m f=2.5 HZ答案：D3. 2010·全國卷·15一簡諧橫波以4m/s的波速沿x軸正方向傳播。已知t=0時的波形如圖所示，則A波的周期為1sBx=0處的質(zhì)點在t=0時向y軸負向運動

9、Cx=0處的質(zhì)點在t= s時速度為0 Dx=0處的質(zhì)點在t= s時速度值最大答案：AB4. 2010·上海物理·2利用發(fā)波水槽得到的水面波形如a,b所示，則（A）圖a、b均顯示了波的干涉現(xiàn)象（B）圖a、b均顯示了波的衍射現(xiàn)象（C）圖a顯示了波的干涉現(xiàn)象，圖b顯示了波的衍射現(xiàn)象（D）圖a顯示了波的衍射現(xiàn)象，圖b顯示了波的干涉現(xiàn)象答案：D5.（09·北京·17）一簡諧機械波沿x軸正方向傳播，周期為T，波長為。若在x=0處質(zhì)點的振動圖像如右圖 所示，則該波在t=T/2時刻的波形曲線為 （ ）答案：A6.（09·天津·8）某質(zhì)點做簡諧運動，其

10、位移隨時間變化的關(guān)系式為xAsin，則質(zhì)點 （ ）A.第1 s末與第3 s末的位移相同B.第1 s末與第3 s末的速度相同C.3 s末至5 s末的位移方向都相同D.3 s末至5 s末的速度方向都相同答案： AD7.（09·四川·19）圖示為一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波，實線為t0時刻的波形圖，虛線為t0.6 s時的波形圖，波的周期T0.6 s，則 （ ）A.波的周期為2.4 sB.在t0.9s時，P點沿y軸正方向運動C.經(jīng)過0.4s，P點經(jīng)過的路程為4mD.在t0.5s時，Q點到達波峰位置答案：D8.（09·福建·17）圖甲為一列簡諧橫波在t=0.10

11、s時刻的波形圖，P是平衡位置為x=1 m處的質(zhì)點，Q是平衡位置為x=4 m處的質(zhì)點，圖乙為質(zhì)點Q的振動圖象，則 （ ）A.t=0.15s時，質(zhì)點Q的加速度達到正向最大B.t=0.15s時，質(zhì)點P的運動方向沿y軸負方向C.從t=0.10s到t=0.25s，該波沿x軸正方向傳播了6 mD.從t=0.10s到t=0.25s，質(zhì)點P通過的路程為30 cm答案：AB9.（09·浙江·21）一列波長大于1m的橫波沿著軸正方向傳播，處在和的兩質(zhì)點、的振動圖像如圖所示。由此可知 （ ）A波長為mB波速為C末、兩質(zhì)點的位移相同D末點的振動速度大于點的振動速度答案：A10.（08全國16）一列

12、簡諧橫波沿x軸傳播,周期為T.t=0時刻的波形如圖所示.此時平衡位置位于x=3 m處的質(zhì)點正在向上運動,若a、b兩質(zhì)點平衡位置的坐標分別為xa=2.5 m,xb=5.5 m,則 ( )A.當a質(zhì)點處在波峰時,b質(zhì)點恰在波谷B.t=T/4時,a質(zhì)點正在向y軸負方向運動C.t=3T/4時,b質(zhì)點正在向y軸負方向運動D.在某一時刻,a、b兩質(zhì)點的位移和速度可能相同答案： C11.（08重慶理綜21）一列簡諧橫波沿直線由a向b傳播,相距10.5 m的a、b兩處的質(zhì)點振動圖象如圖中a、b所示,則( )A.該波的振幅可能是20 cm B.該波的波長可能是8.4 mC.該波的波速可能是10.5 m/s D.

13、該波由a傳播到b可能歷時7 s答案： D12.（08四川理綜19）一列簡諧橫波沿直線傳播,該直線上的a、b兩點相距4.42 m.圖中實、虛兩條曲線分別表示平衡位置在a、b兩點處質(zhì)點的振動曲線.從圖示可知 ( )A.此列波的頻率一定是10 Hz B.此列波的波長一定是0.1 mC.此列波的傳播速度可能是34 m/s D.a點一定比b點距波源近答案： AC13.（07全國卷15）一列簡諧橫波沿x軸負方向傳播,波速v=4 m/s.已知坐標原點(x=0)處質(zhì)點的振動圖象如下圖所示.在下列四幅圖中能夠正確表示t=0.15 s時波形圖是 ( )答案： A14.（07天津理綜21）如圖所示,實線是沿x軸傳播

14、的一列簡諧橫波在t=0時刻的波形圖,虛線是這列波在t=0.2 s時刻的波形圖.已知該波的波速是0.8 m/s,則下列說法正確的是( )A.這列波的波長是14 cm B.這列波的周期是0.125 sC.這列波可能是沿x軸正方向傳播的 D.t=0時,x=4 cm處的質(zhì)點速度沿y軸負方向答案： D15.（07四川理綜20）圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖,圖乙為質(zhì)點P以此時刻為計時起點的振動圖象.從該時刻起( )A.經(jīng)過0.35 s時,質(zhì)點Q距平衡位置的距離小于質(zhì)點P距平衡位 置的距離B.經(jīng)過0.25 s時,質(zhì)點Q的加速度大于質(zhì)點P的加速度C.經(jīng)過0.15 s,波沿x軸的正方向傳播了3 mD.經(jīng)

15、過0.1 s時,質(zhì)點Q的運動方向沿y軸正方向答案： AC16.（06上海10）在均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個質(zhì)點,相鄰兩質(zhì)點的距離均為L,如圖(a)所示,一列橫波沿該直線向右傳播,t=0時到達質(zhì)點1,質(zhì)點1開始向下運動,經(jīng)過時間t第一次出現(xiàn)如圖(b)所示的波形.則該波的( )A.周期為t,波長為8L B.周期為t,波長為8L C.周期為t,波速為12L/t D.周期為t,波速為8L/t答案： BC17.（05天津理綜19）圖中實線和虛線分別是x軸上傳播的一列簡諧橫波在t=0和t=0.03 s時刻的波形圖，x=1.2 m處的質(zhì)點在t=0.03 s時刻向y軸正方向運動，則（ ）A.該波的頻率可能是125 HzB.該波的波速可能是10 m/sC.t=0時x=1.4 m處質(zhì)點的加速度方向沿y軸正方向D.各質(zhì)點在0.03 s內(nèi)隨波遷移0.9 m 答案： A18. 上海市六校2010屆高三第一次聯(lián)考如圖所示為一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波，實線為t0時刻的波形圖，虛線為t0.6 s時的波形圖，波的周期T0.6 s，則（ ）（A）波的周期為2.4 s（B）波的速度為 m/s（C）在t0.5s時，Q點到達平衡位置（D）在t0.5s時，Q點