机械振动和机械波

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,机械振动和机械波,一、机械振动,（一）知识要点1机械振动1）定义：物体围绕某一平衡位置往复运动称为机械振动。2）产生原因：当物体离开平衡位置时，就会受到总是指向平衡位置的作用力即恢复力的作用，在恢复力作用下（且阻力足够小）物体就会往复运动。,2简谐振动1）定义：在机械振动中，当物体受到的恢复力满足,F,回,kx,时，把这种振动称为简谐振动。公式中：“,x,”,是物体相对平衡位置的位移。“,k,”,是比例常数。,2）规律：简谐振动是一种非匀变速运动，当物体向平衡位置运动时，它做加速度减小的加速运动；当物体远离平衡位置时，它做加速度增大的减速运动。,3）描述简谐振动的物理量,a,周期,T,：,物体完成一次全振动的时间称为一个周期。频率,f,：,单位时间内完成全振动的次数。,b,振幅,A,：,物体离开平衡位置所能达到的最大距离是标量，它反映了同一振动系统具有的能量的大小。,4）简谐振动的两个实例：弹簧振子和单摆。5）受迫振动a定义：当物体在周期性驱动力作用下，所做的振动称为受迫振动。b受迫振动的频率、周期是由驱动力的频率、周期所决定，与固有频率无关，等于驱动力的频率。c当驱动力的周期越接近固有周期时，受迫振动的振幅就越大，当两者相等时，振幅达到最大，出现“共振”现象。,6）振动图象,a.,物理意义：反映振动物体位移随时间的变化规律。,b.,能求出的物理量：振幅,A,、,周期,T,，,各个时刻的位移和振动方向。,1弹簧振子：通过弹簧振子这种实例，主要考查对简谐振动规律、特点的理解和运用。,（二）主要题型,例1关于简谐振动，以下说法正确的是（）,A.,物体经过平衡位置时速度最大，加速度为零,B.,物体每次经过同一位置时速度必然相同,C.,物体在的时间内走过的路程必然为2,A,，,而在的,时间内路程必为,A,D.,若一水平弹簧振子在振动过程中，经历,t,的时间，,弹力冲量为零，则,答案：A,例2一竖直悬挂的弹簧振子，在上下振动过程中，经过最低点时加速度大小为,a,2,g,，,则通过最高点时，弹力等于几倍的重力?,答案：1倍,2单摆：主要是围绕周期公式例1一质量均匀分布的空心球，里面充满水，用一轻绳悬挂构成一单摆，摆动过程中，水从底部小孔不断流出，判断其周期如何变化。,进行考查。,例2某一单摆，在地球表面摆动时，周期为,T,，,把它放在,某一高山上，周期变为2,T,，,则该山高度,h,与地球半径,R,之比,为多少？,答案：先增大后减小，最后恢复原值,答案：,h,/,R,=1:1,例3如图，为一竖直固定的光滑圆弧形轨道，其弧长远远小于它的半径，现在甲、乙两小球从如图所示位置由静止同时释放，则判断两球在什么位置发生碰撞。,C,B,O,乙,甲,答案：,O,点,t,/,s,7,7,a,b,d,h,e,f,g,c,x,/cm,3振动图象例1一弹簧振子做简谐运动，,振动图象如图，振子依次振动,到图中,a,、,b,、,c,、,d,、,e,、,f,、,g,、,h,各点对应的时刻时，,(1)在哪些时刻，振子具有正向最大加速度？具有正向最大速度？,答案：f；h,T=1.6s,A=10cm,(2)振子由,c,对应的时刻运动到,e,对应的时刻，这段时间为0.4,s，,同样由,e,g,用时也为0.4,s，,则,T,？,(3),振子由,e,g,，,它通过的路程是6,cm，,求：,A,？,二、机械波,（一）知识要点1、机械波的形成：在介质中，某个质点在外界影响下，首先振动起来，然后带动和它相邻质点振动，这样该质点的振动形式就由近及远向远方向传递，形成了“波”。2、产生条件：1）振源（波源）2）介质3、定义：波源的振动形式在介质中的传播过程称为机械波。,4、一些特点1）介质中各质点的振动有先后之分。2）各质点总是在追踪和它相邻的，比它先振动的质点。3）各质点振动起来后，都围绕自己的平衡位置振动，并不随波向远方传播，且振幅、周期，首先振动的方向都相同。,5、机械波的种类：横波和纵波。6、描述“波”的物理量1）波的周期、频率：波在传播过程中形成的波形具有周期性，其周期与波源周期相同，而与介质无关。2）波速：波在同一种、均匀介质中匀速传播，其传播速度简称“波速”，它由介质决定。3）波长：波在一个周期内向前传播的距离。另：介质中相邻的振动情况总相同的两个质点间的距离等于一个波长。4）以上几个量的关系式：,V,T,V,/,f,7、,波的图象1）物理意义：描述了各质点在同一时刻的位移。2）能从图象中求出的物理量,a),振幅,b),波长,c),该时刻各质点的位移,d),已知波的传播方向时，可判断各质点的振动方向,e),会画另一时刻的波形图,8、波的两种特性1）衍射 2）干涉9、声波的一些特点1）声源 2）原声、回声,（二）主要题型：这部分题型主要是围绕有关波的概念和振动的关系及波的图象。例1一列横波沿直线传播，在传播方向上有相距1.2,m,的,A,、,B,两质点，当波刚好传播到这两点中的某一点时开始计时，测得在4,s,内,A,质点完成10次全振动，,B,质点刚好完成8次全振动，则这列波的波速是,m/s，,波长是,m，,波的周期是,s。,答案：,v,=1.5m/s;,=0.6m;,T,=0.4s;,x,/cm,y,/cm,8,8,B,A,60,50,40,30,20,10,C,D,例2如图，一列横波沿,x,轴正向传播，此时刻刚好传播到,A,点，,波的周期为0.1,s。,若从此时刻起下列说法正确的是：,A.,经过0.05,s，,波传播到,B,点，,B,点开始向上振动,B.,当波传播到,x,35cm,的,C,点时，,A,点的位移为零,C.,当波传播到,D,点时，,A,点的位移是零，且振动方向向上,D.,经过0.15,s，,C,点第一次到达波峰,答案：,C、D,4,3,2,1,0,1,2,3,4,x,/m,y,例3如图：实线是一列横波在某一时刻的波形图虚线是0.2,s,后它的波形图，这列波可能的传播速度是,。,答案：如果波向右传播，,如果波向左传播，,例4一列横波向右传播，沿传播方向上有相距为,L,的,P,、,Q,两质点，如图，某时刻,P,、,Q,都处于平衡位置，且,P,、,Q,间仅有一个波峰，经过时间,t,、,Q,第一次到达波谷，则,t,的可能值是,。,P,Q,V,Q,2,Q,1,P,2,P,1,V,解:,P,1,Q,1,：,1,L,，,P,1,Q,2,：,P,2,Q,1,：,3,2,L,，,P,2,Q,2,：,4,L,，,