機械振動和機械波

第六章機械振動和機械波

復(fù)習(xí)建議一、新課程版高大綱要求34彈簧振子。簡諧運動。簡諧振動的振幅、周期和頻率。簡諧振動的振動圖像Π1．不要求會推導(dǎo)單擺的周期公式。2．對于振動圖像和波的圖像，只要求理解他們的物理意義，并能識別它們。3．波的干涉和衍射，只要求定性了解。35單擺，在小振幅條件下，單擺作簡諧振動。振動的周期公式Π36自由振動和受迫振動。受迫振動的振動頻率。共振及其常見的應(yīng)用Ι37振動中的能量轉(zhuǎn)化Ι38振動在介質(zhì)中的傳播——波。橫波和縱波。橫波的圖像。波長、頻率和波速的關(guān)系Π39波的疊加。波的干涉、衍射現(xiàn)象Ι40聲波

超聲波及其應(yīng)用

41．多普勒效應(yīng)ΙΙ二、復(fù)習(xí)要求（一）．簡諧運動1．需要掌握的知識與技能（1）要求掌握兩個簡諧振動模型：（1）彈簧振子，（2）單擺；（2）力學(xué)特征：F=-kx

簡諧運動的物體受到恢復(fù)力的大小與位移大小始終正比，方向與位移方向相反；（3）運動學(xué)特征：位移、速度、加速度、動量、沖量；（4）能量特征：動能、勢能、機械能守恒；簡諧運動過程力學(xué)、運動學(xué)、能量各物理量的變化特點，運動圖像與其對應(yīng)的過程分析；（5）單擺的周期公式：T=2；（6）受迫振動的頻率，共振及其應(yīng)用；2．需要落實的過程與方法（1）．運動過程對應(yīng)的物理量：對應(yīng)練習(xí)教材P961（2）．簡諧運動的對稱性。教材P94例1、P97例1，對應(yīng)練習(xí)教材P963（3）．單擺的等效加速度。教材P95例2。對應(yīng)練習(xí)教材P962（4）．利用圖像判斷簡諧運動物理量及物理量的變化。教材P97例2。P98對應(yīng)練習(xí)1、2、3。（二）、機械波1．需要掌握的知識與技能（1）機械波的形成過程及波長、周期、波速等概念；（2）波的圖像；（3）波的干涉、衍射；（4）聲波，超聲波及其應(yīng)用；（5）多普勒效應(yīng)。2．需要落實的過程與方法（1）機械波的形成過程，每經(jīng)過一個周期波向前推進一個波長。（2）波的圖像：①已知介質(zhì)質(zhì)點的振動方向，判斷波的傳播方向（或者條件、結(jié)果互換）；②已知t時刻的波形圖和經(jīng)過Δt時間后的波形圖，求波速或波的傳播方向；③已知波在某時刻的波形圖及其介質(zhì)中某質(zhì)點的振動圖像，求波長、波速或頻率。④已知某時刻t的波形，求經(jīng)過Δt時間后的波形。（3）波的特有現(xiàn)象①波的疊加②波的干涉、衍射，波的干涉③波的衍射④聲波(20Hz~20000Hz)、超聲波,多普勒效應(yīng)：考察特點，多以聲波為例進行考察，超聲波反射的應(yīng)用和多普勒效應(yīng)的理解。對多普勒效應(yīng)的理解：a由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。b．當(dāng)波源和觀察者相對于介質(zhì)均靜止時，單位時間內(nèi)波源發(fā)出的完全波個數(shù)等于觀察者接收到的完全波的個數(shù)，即接收頻率等于波源頻率。c.當(dāng)波源相對于介質(zhì)靜止，觀察者向著（或背離）波源運動時，相當(dāng)于波通過觀察者速度增大[v波相對觀=v波對介+v介對人]（或減小），而波長不變（相對于慣性系），故單位時間內(nèi)觀察者接收到的完全波個數(shù)多于（或少于）波源發(fā)出的完全波的個數(shù)，即接收頻率大于（或小于）波源頻率。[f=v波相對觀/]同理，觀察者相對于介質(zhì)靜止，波源相對于介質(zhì)運動時，接收到的頻率也要發(fā)生變化。d.當(dāng)波源與觀察者相對于介質(zhì)同時運動時，接收頻率與波源及觀察者相對介質(zhì)的速度均有關(guān)。三、復(fù)習(xí)建議1．復(fù)習(xí)課設(shè)計指導(dǎo)思想設(shè)置問題情境，啟發(fā)學(xué)生思考，討論表述點撥，歸納反饋運用（一）基本概念和對規(guī)律復(fù)習(xí)設(shè)置問題情境：彈簧振子模型彈簧振子（二）基本概念和對規(guī)律運用落實簡諧運動的對稱性。

單擺的等時性機械波的形成過程問題：0`1`2`3`4`5`6`7`8`9`101112131415169`10`11`12`圖a圖b圖c圖6-11搭臺階：（1）若每兩個質(zhì)點間隔為10cm，則波長為多少？（2）畫出此時刻0至8質(zhì)點的位置和運動方向。（3）若波傳播到第12個質(zhì)點所用時間2s，T=?v=?及時反饋落實例1．在某介質(zhì)中，質(zhì)點O在t＝0時刻由平衡位置開始向上振動。經(jīng)0.1s第一次向上振動到最大位移處。同時，產(chǎn)生的橫波水平向右傳播了50cm。在O點右側(cè)有一點P，與O點相距8m。求：（1）這列波的周期和波長各是多少；（2）這列橫波的波速；（3）波動傳播到P點，P點剛開始振動時的速度方向；（4）從O點開始振動到P點第一次到達波峰位置所需時間？例2．在均勻介質(zhì)中，各質(zhì)點的平衡位置在同一直線上，相鄰兩質(zhì)點的距離均為s，如圖6－10甲所示。振動從質(zhì)點1開始向右傳播，質(zhì)點1開始運動時的速度方向向上。經(jīng)過時間t，前13個質(zhì)點第一次形成如圖6－10乙所示的波形。關(guān)于這列波的周期和波速有如下說法，其中正確的是（）A．這列波的周期B．這列波的周期C．這列波的傳播速度D．這列波的傳播速度圖6-1012345678910111213甲乙圖6-1012345678910111213甲乙波動圖像（1）波動圖像和振動圖像的關(guān)系問題：圖6－21甲為一列波在某時刻的波形圖，圖6－21乙為此波中平衡位置坐標為10cm的質(zhì)點從該時刻起的振動圖象，則：（1）此波的波長為

；（2）振幅為

；（3）周期為

；（4）此波沿

方向傳播；波速為

；（5）圖6－21甲中P點從圖示時刻開始經(jīng)過

s第一次回到平衡位置。經(jīng)過T/8波推進/8－44圖6-21x/cmy/cm0P-0.0451017.50.04甲t/sy/cm0P0.01乙0.020.03（04高考題）一列簡諧橫波沿x軸負方向傳播，圖1是t=1s時的波形圖，圖2是波中某振動質(zhì)元位移隨時間變化的振動圖線(兩圖用同一時間起點)，則圖2可能是圖1中哪個質(zhì)元的振動圖線？（）A

A．x=0處的質(zhì)元；B．x=1m處的質(zhì)元；

C．x=2m處的質(zhì)元；D．x=3m處的質(zhì)元。x/m圖1Oy/m123456圖2Ot/sy/m123456波動的空間概念及多值性問題：一列簡諧橫波沿一直線在空間傳播，某一時刻直線上相距為d的A、B兩點均處在位移為零的位置，且A、B之間僅有一個波峰，若經(jīng)過時間t，質(zhì)點B恰好到達波峰位置.(1)畫出波形圖，確定A、B的可能位置；（2）波傳播的周期可能是多少？（3）該波的波速可能值是多少？

(04全國高考題)如圖，一簡諧橫波在x軸上傳播，軸上a、b兩點相距12m。t

＝0時a點為波峰，b點為波谷；t

＝0.5s時，a點為波谷，b點為波峰。則下列判斷中正確的是A．波一定沿x軸正方向傳播（）BB．波長可能是8mC．周期可能是0.5sD．波速一定是24m/sba0x（04廣西高考題）一列簡諧波沿一直線向左運動，當(dāng)直線上某質(zhì)點a向上運動到達最大位移時，a點右方相距0.15m的b點剛好向下運動到最大位移處，則這列波的波長可能是 （）BD A．0.6mB．0.3m C．0.2mD．0.1m左

ab右

5.波的特性(1)波的疊加問題：從一條弦線的兩端，各發(fā)生一如圖6-23所示的脈沖橫波，它們均沿弦線傳播，速度相等，傳播方向相反。已知這兩個脈沖的波長均為L，當(dāng)左邊脈沖的前端到達弦中的a點時，右邊脈沖的前端正好到達與a相距L/2的b點。請畫出此時弦線上的脈沖波形。ab左右圖6—23（04年高考題）A、B兩波相向而行，在某時刻的波形與位置如圖所示.已知波的傳播速度為v，圖中標尺每格長度為L，在圖中畫出又經(jīng)過t=7L/v時的波形.（2）波的干涉問題：如圖6－25所示，S1、S2是振動情況完全相同的兩個機械波波源，振幅為A，a、b、c三點分別位于S1、S2連線的中垂線上，且ab＝bc。某時刻a是兩列波的波峰相遇點，c是兩列波的波谷相遇點，則（1）a處質(zhì)點的位移范圍是多少？（2）c處質(zhì)點的位移始終為－2A，對嗎？（3）b處質(zhì)點的振幅為0，對嗎？（4）c處質(zhì)點的振幅為2A，對嗎？圖6-25S1S2abc3．在圖6-27中，S1和S2是水面上的兩個完全相同的上下振動的振源。由于它們的振動，在水面上產(chǎn)生兩組波長相同的同心圓形水波。a、b、c是兩振源連線中垂線上的三個點。而且ab＝bc=λ/2。兩組水波相遇后，a、b、c三點振動疊加的情況是：a點的振動

，b點的振動

，c點的振動

。（填“加強”或“減弱”）均加強abcS1S2圖6-27如圖6-28所示，兩列頻率都是30Hz的橫波均以6m/s的速度在同一直線上沿相反方向傳播。在t＝0時刻，兩列波分別傳播到S1、S2時，S1、S2都剛從平衡位置開始向上振動。S1、S2做簡諧運動的振幅分別是2cm和1cm。在S1、S2之間有一點A。S1A=2.95m，S2A＝4.25m，當(dāng)兩列波都傳播到A點后，A點的振幅是多少？1cmS1S2A圖6-28（3）聲波和多普勒效應(yīng)①聲納（水聲測位移）向水中發(fā)出的超聲波，遇到障礙物（如魚群、潛艇、礁石等）后被反射，測出發(fā)出超聲波到接收到反射波的時間及方向，即可算出障礙物的方位，；雷達則向空中發(fā)射電磁波，遇到障礙物后被反射，同樣根據(jù)發(fā)射電磁波到接收到反射波的時間及方向，即可算出障礙物的方位。超聲波與電磁波相比較，下列說法正確的是（）DA.超聲波和電磁波在傳播時，都向外傳遞能量，但超聲波不能傳遞信息B.這兩種波都可以在介質(zhì)中傳播，也可以在真空中傳播C.在真空