高三物理第二輪復(fù)習(xí)《振動和波》課件-新人教整理.ppt

第四講 振動和波,1能綜合運用運動學(xué)、動力學(xué)以及動量和能量等知識，分析機械振動和機械波的運動特點及規(guī)律。要注意機械振動和機械波的共性，即質(zhì)點位移、速度、加速度變化的周期性，更重要的是注意它們的區(qū)別：振動是單個質(zhì)點的運動，波動是大量質(zhì)點振動的集體表現(xiàn)。,2在高考中考查的重點是簡諧運動及簡諧波的計算和圖象，常以選擇題出現(xiàn)，每年必考，特別是波長、頻率、波速的關(guān)系。,一、簡諧運動,1、特征,x=Asint,F回= - kx,運動學(xué)特征：,動力學(xué)特征：,v=vmcost,2、特點,端 點：,平衡位置：,x、F回、a、Ep最大,v、Ek為0,x、F回、a、Ep為0,v、Ek最大,周期性：,對稱性：,x、F回、a、 v、t有對稱性,一、簡諧運動,3、兩種典型的簡諧運動,（1）彈簧振子,運動軌跡是直線，回復(fù)力就是合外力，在平衡位置回復(fù)力為0，合外力為0。,（2）單擺,運動軌跡是曲線，回復(fù)力是合外力沿切線 方向的分力，在平衡位置回復(fù)力為0，合外 力不為0。,最大擺角小于100,T與m及A無關(guān)等時性,3、如圖表示質(zhì)點沿X軸方向做簡諧運動的圖象，下述正確的有（ ） A、振動圖象是從平衡位置開始計時的 B、2s末質(zhì)點的速度最大，加速度最大 C、3s末質(zhì)點的速度最大，且方向為軸的正方向 D、5s末質(zhì)點的位移為0，速度也為0,例與練,析與解,振子在端點速度和動能為0,位移、回復(fù)力、加速度和勢能最大。,振子在平衡位置速度和動能最大,位移、回復(fù)力、加速度和勢能為0。,4、卡車在行駛時，貨物隨車廂底板上下振動而不脫離底板，設(shè)貨物作簡諧運動以豎直向上為正方向，其振動圖象如圖所示，則在圖象上a、b、c、d四點中貨物對車底板壓力最小的是（ ） 、a點 、b點 、c點 、d點,例與練,析與解,對貨物受力分析，如圖所示：,G,N,貨物做簡諧運動的回復(fù)力是G與N的合力。,貨物在最高點回復(fù)力最大， 且向下，則N最小。,5、彈簧振子在B、C間做簡諧運動，O為平衡位置，D點為BC的中點，E點為OC的中點，BC= 4cm，振子從B點開始運動，經(jīng)過1s第一次到達C，則下列說法中正確的是 （ ） A、振子運動的振幅為4cm，周期為1s B、振子從D運動到E點的時間一定為0.5s C、振子從E運動到C再到E點的時間一定為0.5s D、振子從E運動到C再到E點的時間一定大于0.5s,例與練,B,C,O,D,E,析與解,振子的運動周期為從B到C單程時間的2倍，即T=2s,振子在平衡位置附近速度大，在端點附近速度小,因此振子從E到C的單位程時間一定大于T/8,且等從C到E的單位程時間,6、如圖所示，在光滑的水平面上，有一絕緣的彈簧振子，小球帶負電，在振動過程中當彈簧壓縮到最短時，突然加上一個沿水平向左的恒定的勻強電場，此后： （ ） A振子的振幅將增大 B振子的振幅將不變 C振子的振幅將減小 D電場強度不知道,不能確定振子振幅的變化,例與練,析與解,彈簧振子在加電場前，平衡位置在彈簧原長處，設(shè)振幅為A0,當彈簧壓縮到最短時，突然加上一個沿水平向左的恒定的勻強電場，此位置仍為振動左端點，而且振子的運動仍是簡諧運動，只是振動的平衡位置改在彈簧原長的右邊，且此時彈簧伸長量x0= qE/k，則振子振動的振幅A=A0+x0，所以振子的振幅增大，正確答案為A,小結(jié)：彈簧振子在做簡諧振動時，在平衡位置合力為零，當振子又受其它恒定外力作用時，平衡位置有可能隨之而變，振子的運動相對于平衡位置對稱,二、簡諧波,1、形成,介質(zhì)：,波源：,2、特點,簡諧運動,均勻連續(xù)彈性介質(zhì),（1）介質(zhì)中各個質(zhì)點都做簡諧運動， 且各個質(zhì)點振動的A、T、f都相同,（2）機械波傳播波源振動的能量和振動 形式，介質(zhì)中各質(zhì)點不隨波遷移,（4）波在波的傳播方向上均勻傳播,（5）在一個周期內(nèi)波在波的傳播方向上向前傳播的距離等于一個波長。,（3）后面質(zhì)點總是重復(fù)前面質(zhì)點的振動,二、簡諧波,3、波速,定義式：,波速公式：,(1)波的傳播速度與質(zhì)點振動的速度是兩個不同的概念,不能混為一談。 (2)波速是由介質(zhì)的性質(zhì)決定的,與波的頻率、質(zhì)點的振幅無關(guān)，同類波在同一種均勻介質(zhì)中，波速是一個定值. (3)當波從一種介質(zhì)中進入另一種介質(zhì)中時，波的頻率不變，但是波的傳播速度發(fā)生改變，波長與波速成正比發(fā)生改變。,注意：,二、簡諧波,4、波動圖象與振動圖象,13、一列沿x正方向傳播的簡諧橫波振幅為A，波長為，某一時刻波的圖象如右圖所示，在該時刻，質(zhì)點P的坐標為（/2，0），經(jīng)過四分之一周期后，該質(zhì)點的坐標為（ ） A(5/4，0) B (3/4，0) C(/2，A) D(/2，-A),例與練,析與解,機械波傳播的是波源的振動形式，質(zhì)點在各自的平衡位置附近（上下）振動動，并不隨波遷移。P點橫坐標不變/2 。,由“逆向爬坡”法可知：此時P點向下運動；經(jīng)過四分之一周期，P點的縱坐標為-A,選項D正確。,14、一簡諧橫波在x軸上傳播，在某時刻的波形如圖所示。已知此時質(zhì)點F的運動方向向下，則（ ） A此波沿x軸負方向傳播 B質(zhì)點D此時向下運動 C質(zhì)點B將比質(zhì)點C先回到平衡位置 D質(zhì)點E振幅為零,例與練,15、已知：一簡諧橫波在某一時刻的波形圖如圖所示，圖中位于a、b兩處的質(zhì)元經(jīng)過四分之一周期后分別運動到a、b處。某人據(jù)此做出如下判斷：可知波的周期，可知波的傳播速度，可知的波的傳播方向，可知波的波長。 其中正確的是 （ ） A和 B和 C和 D和,例與練,析與解,從波形圖可知波長為4m。,因經(jīng)過四分之一周期，此時b向下運動，則波向右傳播。,選項C正確。,16、一列橫波沿x軸正方向傳播，波速 50m/s，S為上下振動的振源，頻率 40Hz，在x 軸上有一質(zhì)點P， P與S在x 軸上的距離為 6.5m，當S 剛好通過平衡位置向上運動時，質(zhì)點P的運動情況是（ ） A剛好到達x軸上方最大位移處 B剛好經(jīng)過平衡位置 C經(jīng)過x軸上方某位置，運動方向向下 D經(jīng)過x軸下方某位置，運動方向向上, =v/f=1.25m S=6.5m=5. 2 ,畫出符合題意的波形圖：相距5.2 的波長與相距1.2 處的振動情況相同。,例與練,析與解,17、有一列沿水平繩傳播的簡諧橫波，頻率為10Hz，振動方向沿豎直方向當繩上的質(zhì)點P到達其平衡位置且向下運動時，在其右方相距0.6m處的質(zhì)點Q剛好到達最高點由此可知波速和傳播方向可能是( ) （A） 8m/s，向右傳播 （B） 8m/s ，向左傳播 （C） 24m/s ，向右傳播 （D） 24m/s ，向左傳播,若向右傳播，畫出波形圖，,S=（n+1/4）=0.6,v = f=24 /（4n+1） C正確,若向左傳播，畫出波形圖，,S=（n+3/4）=0.6,v = f=24 /（4n+3） B正確,例與練,析與解,P點振動方向向下，,經(jīng)過3/4T第一次到達波峰，,3/4T=0.25s T=1/3s,共經(jīng)過1s為3T，經(jīng)過3T時的波形與t=0時的波形相同，P點仍在平衡位置， P點振動方向向下。,18、一列橫波沿+x軸傳播，某時刻的波形如圖所示，經(jīng)過0.25s，x=2m處的P點第一次到達波峰位置，此后再經(jīng)過0.75s，P點的位移和速度可能是 ( ) A位移是2cm，速度為零 B位移是-2cm，速度為零 C位移是零，速度方向向上 D位移是零，速度方向向下,例與練,析與解,v=1m/s f=2.5Hz =v/f=0.4m T=0.4s s=0.2m=/2 t=0.1s=1/2 T,畫出t=0時刻波形如圖示,畫出t=0.1s時刻波形如圖示,19、如圖所示,在xy平面內(nèi)有一沿x軸正方向傳播的簡諧橫波,波速為1m/s/秒,振幅為4cm,頻率為2.5Hz.在t=0時刻,P點位于其平衡位置上方最大位移處,則距P為0.2m的Q點 ( ). (A)在0.1s時的位移是4cm (B)在0.1s時的速度最大 (C)在0.1s時的速度向下 (D)在0到0.1秒時間內(nèi)的路程是4cm。,例與練,析與解,T=4s =vT= 4m 畫 出t=0時的波形圖（實線）和t=1s 時的波形圖（虛線）,20、如圖，沿波的傳播方向上有間距均為1米的六個質(zhì)點a、b、c、d、e、f，均靜止在各自的平衡位置，一列橫波以1m/s的速度水平向右傳播，t=0時時到達質(zhì)點a，質(zhì)點a開始由平衡位置向上運動，t=1s時，質(zhì)點a第一次到達最高點，則在4st5s這段時間內(nèi) ( ) （A）質(zhì)點c 的加速度逐漸增大 （B）質(zhì)點a 的速度逐漸增大 （C）質(zhì)點d 向下運 動 （D）質(zhì)點f 保持靜止,例與練,析與解,30、已知平面簡諧波在x軸上傳播，原點O的振動圖線如圖a 所示，t 時刻的波形圖線如圖b 所示，則 tt0.5S 時刻的波形圖線可能是（ ）,例與練,36、半徑為45m的圓形跑道，AB為直徑，現(xiàn)將兩個相同的喇叭分別放在圓心O和A點，它們發(fā)出兩列波長均為10m的相干聲波，若一個人在B點聽到的聲音恰好最弱，則該人從B點