高三物理高考第一輪復(fù)習(xí)：機械振動 機械波 章末總結(jié)

熱點講座12

.振動和波動關(guān)系的應(yīng)用熱點解讀

“機械振動、機械波”這一章知識點不是很多,高考要求也比較低,但是高考每年必考,每卷一題,并且多是以基礎(chǔ)題和中檔題為主,注重學(xué)生能力的考查.高考在這一章出題最多的是:振動在介質(zhì)中的傳播——波,橫波和縱波,橫波的圖象,波長、頻率和波速的關(guān)系,而且考綱對這幾個考點的要求也是比較高的.這幾個考點的內(nèi)容是歷年高考必考,其中命題率最高的知識點就是波的圖象、頻率、波長、振動與波動相結(jié)合的問題,所以下面談?wù)勥@個考點中的熱點題型.章末總結(jié).專題講座專題一已知波的傳播方向(或質(zhì)點的振動方向)

判斷質(zhì)點的振動方向(或波的傳播方向)1.已知波的傳播方向判斷質(zhì)點的振動方向【例1】一列波形圖如圖1所示,

波沿x軸正方向傳播,則P點和

Q點的振動方向向哪？

解法一,特殊點法：在質(zhì)點P靠近波源一方附近(不超過)圖象上找另一點P′,若P′在P上方,則P向上運動,若P′

在P下方,則P向下運動.(即“順著波的傳播方向,

下山抬頭,上山低頭”).如圖所示,所以P點向上振,Q點向下振.圖1.

解法二,微平移法：做出經(jīng)微小時間Δt(Δt<)后的波形,就可知各質(zhì)點經(jīng)過Δt時間到達的位置,各質(zhì)點的振動方向即可確定,如圖乙所示,所以也同樣能得到P點是在向上振,Q點在向下振.

答案

見解析.2.已知質(zhì)點的振動方向判斷波的傳播方向【例2】一列簡諧橫波沿x軸傳播,波速為10m/s,

t=0時刻的波形如圖2甲所示,圖中質(zhì)點M此時正經(jīng)過平衡位置沿y軸正方向運動.(1)判斷波的傳播方向.(2)求質(zhì)點M從t=0到t=0.5s時刻通過的路程.(3)在圖乙中畫出t=0.5s時刻的波形圖.圖2.

解析

(1)波的傳播方向向左.(2)由題意可知,v=10m/s,λ=4m,A=10cm

所以T==0.4s

t=T

解得s=×4×10cm=50cm(3)t=0.5s時刻的波形如下圖所示

答案

(1)向左(2)50cm(3)見解析.

點評

1.波的傳播方向和波上質(zhì)點的振動方向可以相互判斷,常用的方法有質(zhì)點帶動法、微平移法、上下坡法等.2.每一個質(zhì)點的起振方向都跟波源的起振方向相同.3.對于起始時刻在平衡位置或最大位移處的質(zhì)點,Δt時間內(nèi)的路程為s=n·4A(n為完成全振動的次數(shù),n=,A為振幅).專題二波動的多解問題【例3】一列橫波在x軸上傳播,在x=0與x=1cm的兩點的振動圖線分別如圖3中實線與虛線所示.

由此可以得出()A.波長一定是4cmB.波的周期一定是4sC.波的振幅一定是2cmD.波的傳播速度一定是1cm/s圖3.

解析

這一類題是已知兩個質(zhì)點的振動情況,找波長、波速的多解.

解題方法是：

(1)讀出周期

(2)判斷傳播方向,如果題干沒有給出,則假設(shè)向右傳播、假設(shè)向左傳播

(3)找兩個質(zhì)點之間的距離與波長之間的關(guān)系,

畫出x=0與x=1cm的兩點間最簡單的波形圖此題中,若波向右傳播,則兩者間距滿足

(n+)λ=1cm.

若波向左傳播,則兩者間距滿足(n+)λ=1cm.

則可以求出波長的多解.(4)然后利用v=求波速.

答案

BC.點評以上這類問題屬于波的多解問題,有傳播方向不確定性出現(xiàn)的多解,有兩質(zhì)點間位置關(guān)系不確定性出現(xiàn)多解,有傳播距離與波長關(guān)系不確定性出現(xiàn)多解,還有間隔時間與周期關(guān)系不確定出現(xiàn)多解.在處理這類問題時,要始終抓住質(zhì)點周期性及其與波的傳播之間的聯(lián)系,并要靈活地用周期數(shù)來表示波的傳播時間,用波長數(shù)來表示波的傳播距離,才便于分析、表達解決問題..專題三振動和波動的綜合【例4】在某介質(zhì)中形成一列向右傳播的簡諧波,t=0時刻的波形如圖4所示且剛好傳到質(zhì)點

B,再經(jīng)過Δt1=0.6s,質(zhì)點P也開始起振.(1)求該列波的周期T.(2)從t=0時刻起經(jīng)時間Δt2質(zhì)點P第一次達到波峰,求t=Δt2時刻質(zhì)點O對平衡位置的位移y0及

Δt2時間內(nèi)質(zhì)點O所經(jīng)過的路程s0.圖4.

解析

(1)波速v=m/s=10m/s

由v=,得T==0.2s(2)由t=0至質(zhì)點P第一次到達波峰止，經(jīng)歷的時間

Δt2=Δt1+T=0.75s=(3+)T

而t=0時質(zhì)點O的振動方向豎直向上(沿y軸正方向),故經(jīng)Δt2時間,質(zhì)點O振動到波谷,即y0=-2cm

s0=n·4A=(3+)×4A=0.3m

答案

(1)0.2s(2)-2cm0.3m.【例5】如圖5所示,甲圖是一列橫波某一時刻的圖象,乙圖是離O點3cm處的質(zhì)點從這一時刻開始的振動圖象,則下述正確的是()A.3cm處的這個質(zhì)點t=0時向y正方向運動

B.這列波沿負x方向傳播

C.質(zhì)點的振動周期為8sD.波速為50m/s

答案

AB圖5.

點評

這類問題是波動與振動相結(jié)合的問題,綜合性比較強,解題方法如下：

(1)先分別從波動圖象和振動圖象中讀出波長和周期,然后求出波速

(2)利用質(zhì)點的振動判斷出波的傳播方向在機械振動、機械波這一章中,高考的出題以這幾個典型習(xí)題為主,因為這幾類題可考查同學(xué)們綜合、靈活、多變諸多能力,且又可考查同學(xué)們的理解、推理和應(yīng)用能力,所以無論是高二的教.

學(xué)中,還是高三關(guān)于這一章的備考,乃至于以后理綜題里對機械振動、機械波的訓(xùn)練,都要以這一考點的內(nèi)容為主,注重關(guān)于這幾個熱點題型的分析與總結(jié),通過教師課堂上對這幾個類型的分析以及平日的訓(xùn)練來培養(yǎng)學(xué)生的理解能力、推理能力、分析能力..素能提升1.圖6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=0.03s時刻的波形圖,x=1.2m處的質(zhì)點在t=0.03s時刻向y軸正方向運動,則

()A.該波的頻率可能是125HzB.該波的波速可能是10m/s

C.t=0時x=1.4m處質(zhì)點的加速度方向沿y軸正方向

D.各質(zhì)點在0.03s內(nèi)隨波遷移0.9m圖6.

解析

由機械波傳播的周期性特點可知,由實線波到虛線波所用時間Δt=T+nT=0.03s,故f=,當(dāng)f=125Hz時,n=3,故A正確;橫波可能的速度v=λf=40n+30(m/s)>10m/s,故B錯誤;

t=0時刻,1.4m處質(zhì)點加速度為零;各質(zhì)點僅在平衡位置附近上下振動,并不隨波遷移.

答案

A.2.一列簡諧橫波沿直線由a向b

傳播,相距10.5m的a、b兩處的質(zhì)點振動圖象如圖7中a、b所示,則()A.該波的振幅可能是20cmB.該波的波長可能是8.4mC.該波的波速可能是10.5m/sD.該波由a傳播到b可能歷時7s圖7.

解析由圖知振幅A=10cm；λ=10.5,則不論n取任何非負整數(shù)都不可能得到8.4m,B不對;

由圖可以看出T=4s,v=

,

顯然波速不可能是10.5m/s.由圖象分析可知,

經(jīng)歷時間可能為t=T.所以可能為7s.

答案

D.3.一列簡諧橫波沿x軸傳播,

周期為T.t=0時刻的波形如圖8所示.此時平衡位置位于x=3m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=2.5m,xb=5.5m,

則()A.當(dāng)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圖8.

解析

a、b兩質(zhì)點的平衡位置間的距離為Δx=xb-xa=5.5m-2.5m=3m,從波的圖象可知：λ=4m,所以Δx=λ.若Δx=λ且n=0,1,2,3…時兩質(zhì)點的振動反相,故A項錯.由x=3m處的質(zhì)點在t=0時刻的速度方向可判斷出波速方向為

-x方向,可判斷質(zhì)點a、b的速度方向分別為+y、

-y方向,可知B錯,C對.若Δx=nλ且n=1,2,3…時兩個質(zhì)點的振動同相,故D錯.

答案

C.4.一列簡諧橫波在x軸上傳播,某時刻的波形如圖9

所示,a、b、c為三個質(zhì)元,a正向上運動.由此可知()

A.該波沿x軸正方向傳播

B.c正向上運動

C.該時刻以后,b比c先到達平衡位置

D.該時刻以后,b比c先到達平衡位置最遠處圖9.

解析

這是一個對機械波的基本概念的考查,由質(zhì)點的振動方向可判定波的傳播方向,由于a點此時刻向上振動,則a點所在的坡為下坡,所以A

對；由波的傳播方向可判定,b點此時向上振動,

而c點此時正向下振動,所以C對.

答案

AC.閱卷現(xiàn)場閱卷手記

本章基本知識考點包括機械振動、回復(fù)力、振幅、周期、頻率、簡諧運動、受迫振動、共振、機械波、波長、波速、橫波、縱波、波的干涉和衍射等基本概念,以及單擺振動的周期規(guī)律、簡諧運動的圖象、簡諧運動中的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律、波的圖象、波長和頻率與波速之間的關(guān)系等規(guī)律.涉及到的基本方法有：利用圖象法對物體做簡諧運動的運動規(guī)律及振動在介媒中的傳播過程進行描述與研究；對物理過程進行理想化處理形成物理模型的方法等..本章中的常見的錯誤主要有：對于諸如機械振動、簡諧運動、受迫振動、共振、阻尼振動、等幅振動等眾多的有關(guān)振動的概念不能深刻的理解,從而造成混淆；不能從本質(zhì)上把握振動圖象和波的圖象的區(qū)別和聯(lián)系,或者忽略了圖象中坐標軸所表示的物理意義造成將兩個圖象相混淆;對波的形成過程理解不夠深刻,導(dǎo)致對于波在傳播過程中時間和空間的周期性不能真正的理解和把握；對干涉和衍射現(xiàn)象不能準確地把握相關(guān)的知識內(nèi)容,抓不住現(xiàn)象的主要特征、產(chǎn)生的條件混淆不清..易錯點實例分析34.因不明確機械振動與機械波之間的聯(lián)系和區(qū)別而出錯【試題回放】

一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,圖2甲是波傳播到x=5m的M點時的波形圖,圖乙是質(zhì)點N(x=3m)

從此時刻開始計時的振動圖象,Q是位于x=10m

處的質(zhì)點,則:

(1)Q點開始振動時,振動方向如何？

(2)經(jīng)過多長時間,Q點第一次到達波峰？圖2.【錯解分析】

導(dǎo)致產(chǎn)生錯解的主要原因有:①不清楚波的實質(zhì),不清楚由于“帶動作用”介質(zhì)中每個質(zhì)點的起振方向都與波源起振方向相同;②忽略波形會隨著時間的變化而變化,直接將圖甲所示給出的波形延伸,畫出如圖所示的波形圖,得出從圖甲時刻到Q點第一次出現(xiàn)波峰的時間為5T/4=5s

的錯誤結(jié)論..【正確答案】(1)在圖甲所示的時刻,處于波前的質(zhì)點M振動方向向下,故Q點開始振動時,振動方向也向下.(2)由圖甲可以看出波長λ=4m,由圖乙可以看出周期T=4s,所以波速v==1m/s.由圖甲還可以看出,最前面的波峰距Q點的距離Δx=8m,故最前面的波峰傳播到Q點也就是Q點第一次出現(xiàn)波峰的時間為t=s=8s..機械振動在介質(zhì)中的傳播形成機械波,單個質(zhì)點的機械振動和整列機械波的傳播規(guī)律既關(guān)系密切又有質(zhì)的不同.所以要特別注意區(qū)分兩種圖象,正確發(fā)掘所包含的信息,找到信息的結(jié)合點.下面幾個問題常是解題的關(guān)鍵:介質(zhì)中每個質(zhì)點的起振方向都與波源的起振方向相同；波形隨時間的變化而變化；由振動圖象可以判斷出周期;由波的圖象可以得出波長.返回..9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/20231:30:55PM11、以我獨沈久，愧君相見頻。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、故人江海別，幾度隔山川。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、乍見翻疑夢，相悲各問年。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、比不了得就不比，得不到的就不要。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、行動出成果，工作出財富。。2023/1/102023/1/1010January202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/109、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。2023/1/102023/1/102023/1/101/10/20231:30:55PM11、成功就是日復(fù)一日那一點點小小努力的積累。。2023/1/102023/1/102023/1/10Jan-2310-Jan-2312、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。2023/1/102023/1/102023/1/10Tuesday,January10,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。2023/1/102023/1/102023/1/102023/1/101/10/202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。10一月20232023/1/102023/1/102023/1/1015、楚塞三湘接，荊門九派通。。。一月232023/1/102023/1/102023/1/101/10/202316、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。。2023/1/102023/1/1010January202317、空山新雨