機械振動機械波知識點歸納(含過關題訓練及答案)

機械振動機械波知識點歸納一、簡諧運動：如果質點的位移與時間的關系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖象〔x—t圖象〕是一條正弦曲線，這樣的振動叫做簡諧運動。如：彈簧振子的運動。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：振幅是描述振動強弱的物理量。振幅的兩倍表示的是做振動的物體運動范圍的大小。振幅和位移的區(qū)別和聯(lián)系：〔１〕振幅等于最大位移的數(shù)值；〔２〕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；〔３〕位移是矢量，振幅是標量。三、簡諧運動的表達式：做簡諧運動的質點在任意時刻t的位移四、簡諧運動的回復力由于力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，所以稱為回復力。五、簡諧運動中振子的受力、運動及能量情況分析六、周期公式的理解:1、擺長L＝細繩長度＋小球半徑2、單擺周期與擺長和重力加速度有關，與振幅和質量無關。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動力的頻率，與系統(tǒng)的固有頻率無關。共振：驅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=f固時，振幅有最大值f驅與f固差異越大時，振幅越小九、波的形成和傳播：1、介質各個質點不是同時起振，但起振方向與振源方向相同；2、離振源近的質點先起振；3、質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、傳播過程中各質點的振動都是受迫振動，驅動力來源于振源，各質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、機械波的分類①橫波:質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〕。②縱波:質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點間的距離叫波長.振動在一個周期里在介質中傳播的距離等于一個波長.〔2〕波速:波的傳播速率.機械波的傳播速率由介質決定，與波源無關.〔3〕頻率:波的頻率始終等于波源的振動頻率，與介質無關.〔4〕三者關系:v=λf十二、波的特有現(xiàn)象：〔1〕波的疊加原理〔獨立傳播原理〕〔2〕波的衍射：波繞過障礙物的現(xiàn)象〔3〕波的干預：頻率相同的兩列波疊加發(fā)生干預現(xiàn)象，那么介質中某點P的振動是加強或是減弱，取決于該點到達兩波源的距離之差：假設距離之差恰等于半波長的偶〔奇〕數(shù)倍，那么P處的質點振動必然是加強〔減弱〕的。兩列波在空間相遇發(fā)生干預，兩列波的波峰相遇點為加強點，波峰和波谷的相遇點是減弱的點，加強的點只是振幅大了，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.如圖假設S1、S2為振動方向同步的相干波源，當PS1-PS2=nλ時，振動加強；當PS1-PS2=〔2n+1〕λ/2時，振動減弱。十三、波動圖像與振動圖像的比擬：振動圖象波動圖象研究對象一個振動質點沿波傳播方向所有的質點研究內容一個質點的位移隨時間變化規(guī)律某時刻所有質點的空間分布規(guī)律圖象物理意義表示一質點在各時刻的位移表示某時刻各質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距離表示一個周期表示一個波長十四、波的傳播方向質點的振動方向上下坡法：十五、多普勒效應:由于波源和觀察者之間有相對運動使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象.其特點是:當波源與觀察者有相對運動，兩者相互接近時，觀察者接收到的頻率增大;兩者相互遠離時，觀察者接收到的頻率減小。必會題訓練1、如下圖,在張緊的繩上掛了a、b、c、d四個單擺,四個單擺的擺長關系為lc＞lb=ld＞la,先讓d擺擺動起來(擺角不超過5°),那么以下說法中正確的選項是( C)A．b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、某質點做簡諧運動，其位移隨時間變化的關系式為x＝5sin〔cm〕，那么以下關于質點運動的說法中正確的選項是(C)A．質點做簡諧運動的振幅為10cmB．質點做簡諧運動的周期為4sC．在t=4s時質點的速度最大D．在t=4s時質點的加速度最大PAABCDtxOtxOtxOtPAABCDtxOtxOtxOtxO4、一列簡諧橫波沿x軸負方向傳播，圖甲是t＝1s時的波形圖，圖乙是波中某振動質點位移隨時間變化的振動圖線(兩圖用同一時間起點)．那么圖乙可能是圖甲中哪個質點的振動圖線 (A)A．x＝0處的質點 B．x＝1m處的質點C．x＝2m處的質點 D．x＝3m處的質點5、如下圖分別為一列橫波在某一時刻的圖像和在x=6m處的質點從該時刻開始計時的振動圖像,那么這列波( BC )(A)沿x軸的正方向傳播(B)沿x軸的負方向傳播(C)波速為100m/s(D)波速為2.5m/s6、如下圖,彈簧振子以點為平衡位置作簡諧振動,當它從點向點運動的過程中,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?！?〕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99.00cm用游標卡尺測量擺球直徑，卡尺游標位置如圖(B)所示，可知擺球直徑是_1.940__cm，如下圖測出的擺長〔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〕0〔B〕023456781〔2〕該同學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，那么秒表所示讀數(shù)為56.9s。單擺的周期是1.90s〔保存三位有效數(shù)字〕〔3〕為了提高實驗精度，在試驗中可改變幾次擺長L，測出相應的周期Ｔ，從而得出一組對應的L與T的數(shù)值，再以l為橫坐標為縱坐標，將所得數(shù)據(jù)連成直線如圖D所示，與L的關系式=__4Lπ2/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__。0031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314圖C114320.80.50l/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、如下圖，一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，波速大小為0.3m/s，P點的橫坐標為96cm，從圖中狀態(tài)開始計時，求：

〔1〕經(jīng)過多長時間，P質點開始振動，振動時方向如何？

〔2〕經(jīng)過多長時間，P質點第一次到達波峰？

〔3〕以P質點第一次到達波峰開始計時，作出P點的振動圖象．〔至少畫出1.5個周期〕參考答案及評分標準：〔1〕開始計時時，這列波的最前端的質點坐標是24cm，根據(jù)波的傳播方向，可知這一點沿y軸負方向運動，因此在波前進方向的每一個質點開始振動的方向都是沿y軸負方向運動，故P點開始振動時的方向是沿y軸負方向，-------1分P質點開始振動的時間是：-------1分〔2〕波形移動法：質點P第一次到達波峰，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=10

cm，λ=24cm，，由P點自正向最大位移開始的振動圖象如下圖．---------2分【答案】(1)2.4s沿y軸負方向(2)3.0s9、一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，在t=0的時刻的波形圖，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)過多少時間質點B才能第一次到達波峰？

〔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λ＝4m。11、如圖為一列簡諧橫波在t