学案10机械振动与机械波.ppt

知识回顾1.物体做简谐运动的动力学特征:回复力及加速度与位移大小成正比,方向总是与位移的方向相反,始终指向位置.其表达式为:F=,a=,回复力的来源是物体所受到的合力.,学案机械振动与机械波,平衡,-kx,2.物体做简谐运动的运动学特征是周期性运动,位移、回复力、加速度、速度、动量都随时间按“正弦”或“余弦”的规律变化,它们的周期均相同.其位移随时间变化的表达式为:x=或x=.3.简谐运动的能量特征是:振动的能量与有关,随的增大而增大.振动系统的动能和势能相互转化,总机械能守恒,能量的转化周期是位移周期的.,Asin（t+）,Acos（t+）,振幅,振幅,4.简谐运动的两种模型是和单摆.当单摆摆动的角度0.6s，则（）A.波的周期为2.4sB.在t=0.9s时，P点沿y轴正方向运动C.经过0.4s，P点经过的路程为4mD.在t=0.5s时，Q点到达波峰位置,图9,解析因为T0.6s且波沿x轴负方向传播，所以波一定传播了，经过T，所以周期为0.8s，A错误；P点0时刻沿x轴负方向运动，经过T后仍沿x轴负方向运动，B错误；经过0.4s即半个周期，P点振动通过的路程为两个振幅，为0.4m，C错误；经过0.5sQ点恰好到达波峰位置，D正确.答案D,4.（2009北京17）一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T,波长为.若在x=0处质点的振动图像如图10所示，则该波在t=T/2时刻的波形曲线为（）,图10,解析由x=0处特点的振动图像知，当t=时，该质点向y轴负方向运动，由波的方向和质点振动方向关系知，A图为t=时刻的波形图线.答案A,5.（2009海南2）如图11所示,两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x=-210-1m和x=1210-1m处,两列波的波速均为v=0.4m/s,两波源的振幅均为A=2cm.图示为t=0时刻两列波的图象（传播方向如图）,此刻处于平衡位置x=0.2m和0.8m的P、Q两质点刚开始振动.质点M处于x=0.5m处,关于各质点运动情况的判断正确的是（）,图11,A.质点P、Q都首先沿y轴正方向运动B.t=0.75s时刻,质点P、Q都运动到M点C.t=1s时刻,质点M的位移为+4cmD.t=1s时刻,质点M的位移为-4cm解析根据波动与振动方向间的关系可知,此时P、Q两质点均向y轴负向运动,选项A错误再经t=0.75s,两列波都传播x=vt=0.3m,恰好都传播到M点,但P、Q两质点并未随波迁移,选项B错误；t=1s时,两列波都传播x=vt=0.4m,两列波的波谷同时传播到M点,根据波的叠加原理,质点M的位移为-4cm,选项C错误,D正确.答案D,6.（2009江苏启东）如图12所示为产生机械波的波源O做匀速运动的情况,图中黑点表示波峰,已知波源的频率为f0.则下列说法正确的是（）A.在A点观察到的频率小于f0B.在B点观察到的频率小于f0,图12,C.在C点观察到的频率越来越小D.在D点观察到的频率越来越大解析从图看出波源正在向B点移动,所以观察者在图中A点接收到的波的频率是定值,但小于f0,观察者在图中B点接收波的频率是定值,但大于f0,观察者在图中C点或D点接收到的波的频率是越来越小的,即A、C正确.答案AC,7.（2009江苏启东）测声室内的地面、天花板和四周墙壁表面都贴上了吸音板,它们不会反射声波.在相距6m的两侧墙壁上各安装了一个扬声器a和b,俯视如图13所示,两扬声器的振动位移大小、方向完全相同,频率为170Hz.一个与示波器输入相连的麦克风从a点开始沿a、b两点连线缓缓向右运动,已知空气中声波的波速为340m/s（）,图13,A.麦克风运动到距离a点1.5m处时示波器荧屏上的波形为一直线B.麦克风运动过程中除在a、b两点外,示波器荧屏有5次出现波形最大C.麦克风运动过程中示波器荧屏显示的波形幅度是不变的D.如果麦克风运动到a、b连线的中点停下来之后,麦克风中的振动膜将始终处于位移最大处解析麦克风到a、b的距离差x=n时,该处波的叠加是加强的,=2m,0x6m,故有02n6,0n3,由对称性易知a、b连线上应有5处加强的点,即B对,C、D均错;加强和减弱的点是相互间隔的,故离a点1.5m处应为减弱点,即A对.答案AB,8.如图14所示,同种介质中两列简谐机械波相对传播,实线表示的波向右传播,虚线表示的波向左传播,在t=0时刻波形如图,两列波已相遇并叠加.已知虚线波的频率5Hz,则实线波的速度为m/s;t=0.025s时刻,在x=3m处的质点位移为m.解析机械波的波速决定于介质,故两列波的波速相等,由图得波长为8m,则v=f=40m/s.x=vt=400.025m=1m,由波的叠加原理易得0.025s时x=3m处的质点位移为2m.,40,2,图14,9.（2009广东珠海）在心电图仪、地震仪等仪器工作过程中,要进行振动记录,如图15甲所示是一个常用的记录方法,在弹簧振子的小球上安装一支记录用笔P,在下面放一条白纸带.当小球振动时,匀速拉动纸带（纸带运动方向与振子振动方向垂直）,笔就在纸带上画出一条曲线,如图乙所示.,图15,（1）若匀速拉动纸带的速度为1m/s,则由图中数据算出振子的振动周期为多少?（2）作出P的振动图象.（3）若拉动纸带做匀加速运动,且振子振动周期与原来相同,由图丙中的数据求纸带的加速度.解析（1）由乙图可知,当纸带匀速前进20cm时,弹簧振子恰好完成一次全振动,由v=,可得t=s,所以T=0.2s.（2）由图乙可以看出P的振幅为2cm,振动图象如下图所示.,（3）当纸带做匀加速直线运动时,振子振动周期仍为0.2s,由图丙可知,两个相邻0.2s时间内,纸带运动的距离分别为0.21m、0.25m,由x=aT2,得a=m/s2=1.0m/s2.答案（1）0.2s（2）见解析图（3）1.0m/s2,返回,