高二物理会考复习ppt课件机械波-人教版.ppt
1,机械振动和机械波,2,下一页,上一页,返 回,3,一、简谐运动,1.简谐运动,内容：,物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫简谐运动。,特征：,F=-kx,注意：,简谐运动的位移必须是指偏离平衡位置的位移。也就是说，在研究简谐运动时所说的位移的起点都必须在平衡位置处。,回复力是一种效果力。是振动物体在沿振动方向上所受的合力。,“平衡位置”不等于“平衡状态”。平衡位置是指回复力为零的位置，物体在该位置所受的合外力不一定为零。（如单摆摆到最低点时，沿振动方向的合力为零，但在指向悬点方向上的合力却不等于零，所以并不处于平衡状态）,下一页,上一页,返 回,4,2对于简谐运动中物理量的变化问题可按下列顺序判断:,3.规律：,周期性简谐运动的物体经过一个周期或几个周期后，能回到原来的状态；,对称性简谐运动的物体具有对平衡位置的对称性即位移、回复力、加速度和时间相对平衡位置对称。,下一页,上一页,返 回,5,4从总体上描述简谐运动的物理量,振幅A：,振动物体离开平衡位置的最大距离。是描述振动强弱的物理量。,周期T：,振动物体完成一次全振动所需的时间。是描述振动快慢的物理量。,频率f：,振动物体在单位时间内完成全振动的次数。也是描述振动快慢的物理量（频率f=1/T）。周期（或频率）都由振动物体本身的性质决定，所以叫固有周期（或频率），与振幅无关。,反 馈,下一页,上一页,返 回,6,例1：做简谐运动的质点通过平衡位置时，下述几种物理量具有最大值的是()A回复力 B加速度 C位移 D速度,下一页,上一页,返 回,7,例2：下列说法正确的是（）A在回复力作用下的运动一定是简谐振动B简谐振动物体，速度增大时，加速度一定减小C回复力一定是振动物体所受的合外力D振动物体两次通过平衡位置的时间间隔为一个周期,下一页,上一页,返 回,8,例：弹簧振子以O点为平衡位置，在水平方向上的A、B两点之间做简谐运动，以下说法正确的是：（）A振子在B、A两点时的速度和加速度均为零；B振子在通过O点时速度的方向将发生改变；C振子所受的合力总跟速度方向相反；D振子离开O点的运动总是减速运动，靠近O点的运动总是加速运动。,下一页,上一页,返 回,知识点,9,二、单摆,单摆振动的回复力是重力沿切线方向的分力，不能说成是重力和拉力的合力。在平衡位置振子所受回复力是零，但合力是向心力，指向悬点，不为零，F向=。,当单摆的摆角很小时（5）时，所以单摆的周期，与摆球质量m、振幅A都无关。其中l 为等效摆长（即摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离）；,3在判断摆钟类的问题时，摆钟走慢，说明频率偏小，周期偏大，再由周期公式 可知：应减小摆长L。,反 馈,下一页,上一页,返 回,10,例：单摆是一个理想化的物理模型，它是用一根细线悬挂一个小球并可在竖直平面内摆动的一个装置，但必须满足三个条件：；,线的伸缩和线的质量可以忽略,球的直径比线的长度短得多,空气等产生的阻力可以忽略不计,下一页,上一页,返 回,11,例：甲、乙两个单摆放在同一个地方，若其摆长之比为 l1：l2=4：9，则它们的周期之比T1：T2为_，如果在一分钟内甲摆动30次，则乙摆动_次。,2:3,20,下一页,上一页,返 回,12,例：有一摆钟，平时走时准确，搬家后发现它变慢了，为重新使其走时准确，下面办法中正确的是（）A稍微调整摆长，使其变短 B稍微调整摆长，使其变长 C适当增加摆锤质量 D将指针适当往前拨动,下一页,上一页,返 回,13,例：一只单摆正在平衡位置O点附近摆动（最大摆角为），如图所示，则：摆球此时所受的回复力是_；摆球经过平衡位置时的速率是_；摆球经过平衡位置时细线的拉力是 _.,mg sin,3mg-2mg cos,下一页,上一页,返 回,知识点,14,三、受迫振动与共振,1受迫振动：,物体在驱动力（即周期性外力）作用下的振动叫受迫振动。,物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关。,物体做受迫振动的振幅由驱动力频率和物体的固有频率共同决定：两者越接近，受迫振动的振幅越大，两者相差越大受迫振动的振幅越小。,2共振：,当驱动力的频率跟物体的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫共振。,利用共振的有：共振筛、转速计、微波炉、打夯机、跳板跳水、打秋千,防止共振的有：机床底座、航海、军队过桥、高层建筑、火车车厢,反 馈,下一页,上一页,返 回,15,例8：火车在铁轨上行驶时，每经过接轨处时，由于与接轨处的撞击作用而使车厢在弹簧上发生上下振动。如果弹簧的固有频率为2Hz，每根铁轨长为12.5m,则当火车行驶速度为_时，将发生共振现象。,25m,下一页,上一页,返 回,16,例9：在右图所示的装置中，在曲轴AB上悬挂一个弹簧振子，若不转动把手C，让其上下振动，周期为T1，若使把手C周期T2（T2T1）匀速转动，当运动都稳定后，则（）.弹簧振子的振动周期为T1.弹簧振子的振动周期为T2.要使弹簧振子振幅增大，可让把手转速减小.要使弹簧振子振幅增大，可让把手转速增大A B C D,下一页,上一页,返 回,17,例10：下列振动中，属于受迫振动的是：()A用重锤敲击一下悬吊着的钟后，钟的摆动；B打点计时器接通电源后，振针的振动；C小孩在自由振动的秋千上的运动；D弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动。,下一页,上一页,返 回,知识点,18,四、机械波,1定义：,机械振动在介质中的传播，就形成机械波。,2产生：,介质中前一质点的振动带动后一质点的振动，后一质点都作受迫振动。,3描述波的几个物理量波长、频率和波速,波长：,两个相邻的，在振动过程中位移总是相等的质点间的距离叫波长。或两个相邻的波峰（或波谷）与波峰（或波谷）间的距离叫波长；波在一个周期内传播的距离也等于一个波长。,频率 f：,由于各质点作受迫振动，因此各质点振动的频率都等于波源的振动频率。同一机械波在不同介质中传播时，其频率f不变。,波速：,波速由介质本身的性质决定，不同介质中的波速并不相同。,下一页,上一页,返 回,19,20,4注意：,在同一种均匀介质中机械波的传播是匀速的。波速、波长和频率之间满足公式：=f。,介质质点的运动是在各自的平衡位置附近的简谐运动，是变加速运动，介质质点并不随波迁移。,介质中前一质点的振动带动后一质点的振动，各个质点都做受迫振动,机械波转播的是振动形式、能量和信息。,机械波的频率由波源决定，而传播速度由介质决定，波长由波源和介质决定。,介质中每个质点开始振动的方向都和振源开始振动的方向相同。,5机械波可分为横波和纵波两种。,质点振动方向和波的传播方向垂直的叫横波，如：绳上波、水面波等。,质点振动方向和波的传播方向平行的叫纵波，如：弹簧上的疏密波、声波等。,反 馈,下一页,上一页,返 回,21,例11：关于机械波，下列陈述正确的是 A波的传播不仅是振动的形式和能量的传播过程，也是质点沿波的传播方向运动的过程B在波的传播过程中，介质和运动形式一起传播C在波的传播过程中，所有振动质点都在做受迫振动D机械波在真空中也能传播,下一页,上一页,返 回,22,例12：关于波长，下列说法正确的是 A对于平衡位置的位移相等的两个相邻质点间的距离等于波长B一个周期内振动传播的距离等于波长C两个相邻的波峰与波谷之间的距离的二倍等于波长D对同一列声波，它从一种介质进入另一种介质时波长是不变的,下一页,上一页,返 回,23,例13：漂浮在湖面上的两个木块A、B相距24米，当一列水波在湖面上传播时，两个木块都是每分钟上下浮动15次，当木块A位于波谷时，木块B正位于波峰，两木块之间还有一个波峰，则这列水波的波长为 _ 米，水波的传播速度为 _ 米/秒。,16,4,下一页,上一页,返 回,知识点,24,振动图象和波的图象的比较,沿波传播方向所有质点,振动质点,某一时刻在连续介质中各质点的空间分布,质点振动过程中，位移随时间的变化,随时间的推移而改变,随时间的推移而不断延伸,表示某一时刻各质点的位移,表示某一质点在各时刻的位移,带动法、箭号同侧法、微平移法、特殊点法,看下一时刻，可用“上坡上，下坡下”,反 馈,下一页,上一页,返 回,25,例14：右图为一质点的振动图线，从图线上可以看出此质点的周期是 s，0.4s时的运动方向是_，0.6s时的位移是 _cm，在0.6s内质点通过的路程是 _cm,0.8,竖直向上,-2,6,下一页,上一页,返 回,26,例15：右图为一简谐波在某时刻的图象按图中箭头方向传播，波速为16m/s。则振幅为_ cm，周期为 s，波长为 m，振动由A传到 B需 s，此时质点的振动方向是,5,0.5,8,0.75,竖直向下,下一页,上一页,返 回,27,例16：如图所示，为某质点沿x 轴做简谐振动的图像，下面说法中正确的是 A在t=4s时质点速度最大，回复为0B在t=3s时，质点速度和加速度都达到以最大值C在0到1s时间内，质点速度和加速度方向相同D在t=2s时，质点的位移沿x轴负方向，加速度也沿x轴负方向,下一页,上一页,返 回,知识点,28,2已知横波的振动方向或波的传播方向，确定另一方向的方法：,方法一、箭号同侧法：,在波的图象上的某一点，沿竖直方向画一个箭头表示质点的振动方向，并在同一点沿水平方向画一个箭头表示质点表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧。,下一页,上一页,返 回,29,方法二、带动法：,方法三、微平移法：,在质点P 靠近波源一方附近（不超过/4）图像上找另一点P，若P 在P上方，则P 向上运动，若P 在P下方，则P 向下运动如图所示。,反 馈,下一页,上一页,返 回,做出经微小时间t 后的波形，就可知各质点经过t时间到达的位置，各质点的振动方向即可确定，如图所示。,30,例17：右图为一列横波某时刻的波形图，已知质点A此时振动方向如图中所示，则关于波传播方向和质点B、C的此时振动方向以下说法判断正确的是：()波向右传播；波向左传播B点向下振动，C点向上振动B点向上振动，C点向上振动A B C D,下一页,上一页,返 回,31,例18：一列沿x正方向传播的横波，其振幅为A，波长为，某时刻波的图象如图所示，在该时刻，某一质点的坐标为（，0），经过四分之一周期后，该质点的坐标为()A5/4，0 B，A C，A D5/4，A,下一页,上一页,返 回,知识点,32,已知波速V和波形，作出再经t时间后的波形图,方法一、平移法：,方法二、特殊点法：,先算出经t时间波传播的距离X=Vt，再把波形沿波的传播方向平移X 即可。因为波动的周期性，若已知波长，则波形平移n个时波形不变，当X=n+X时，可采取去n留零X的方法，只需平移X即可。,在波形上找两特殊点，如过平衡位置的点和与它相邻的峰（谷）点，先确定这两点的振动方向，再看t=nT+t,由于经nT波形不变，所以也采取去整nT留零t的方法，分别作出两特殊点经t后的位置，然后按正弦规律画出新波形。,反 馈,下一页,上一页,返 回,33,例19：如图所示，图线A是一列横波某时刻的波的图象，图线B是经过 3T/4 后该波的波形图，根据图象可知：()波向右传播；波向左传播P点向上振动 P点向下振动,下一页,上一页,返 回,34,例20：一列简谐波在x轴上传播，波速为50 cm/s，已知t=0时刻的波形图象如图A所示，图中M处的质点此时正经过平衡位置沿y轴的正方向运动。请将t=0.5s时的波形图象画在图B上(至少要画出一个波长)。,下一页,上一页,返 回,知识点,35,任何一个介质质点在一个周期内经过的路程都是4A，在半个周期内经过的路程都是2A，但在四分之一个周期内经过的路程就不一定是A了。,在一个周期内，波形匀速向前推进一个波长。n个周期波形向前推进n个波长（n可以是任意正数）。因此在计算中既可以使用V=f，也可以使用V=s/t，后者往往更方便。,判定某一质点经过时间t振动情况的方法有：先算出tT的比值（即t=nT+t），再看t是T的几倍，然后用特殊点法判断。,反 馈,下一页,上一页,返 回,36,例21：一个做简谐运动的质点，它的振幅是4cm，频率是2Hz。该质点从平衡位置开始经过1s 时，位移的大小和所通过的路程分别为：()A0cm，16cm B4cm，32cm C0，32cm D4cm，16cm,下一页,上一页,返 回,37,例22：一个弹簧振子的振动周期是0.025s，当振子从平衡位置开始向右运动，经过0.17s时，振子的运动情况是()A正在向右做减速运动 B正在向右做加速运动 C正在向左做减速运动 D正在向左做加速运动,下一页,上一页,返 回,知识点,38,六、超声波及其应用,1人耳可以听到的声波的频率范围是20Hz20000Hz。,2声波是纵波，空气中的声速可认为是340m/s。,3超声波的两个特点是：能量大；沿直线传播。,4人耳只能区分开相差0.1s以上的两个声音。,反 馈,下一页,上一页,返 回,39,例23：下列仪器中利用“超声波沿直线传播”特性制成的是（）超声波测位器；超声波探伤仪；超声波雾化治疗仪；超声波加湿器；,下一页,上一页,返 回,40,41,传播的是运动形式、能量、信息，介质并不随波迁移，各质点作受迫振动，离波源越远，质点的振动越滞后。,机械波,由于质点间的相互作用力，前面的质点带动后面的质点作受迫振动，使械振动在介质中的传播。,描述波的物理量：,形成：,波长、频率（周期）、波速,按振动方向与传播方向分,条件：,波源（振源）、介质，二者缺一不可,分类：,物理意义：,特点：,波动图象,横波,关系：,v=f 或v=/T,机械波的形成,纵波,波动图象的特征：,与振动图象的比较,波动问题图象的求解,波的一些现象,波的衍射,波的干涉,多普勒效应,波的反射和折射,声波,特点,次声波、超声波,描述某时刻连续介质中的各个不同质点相对各自平衡位置的位移,波的图像是一条正弦曲线,42,1、在机械波中有（）A各质点都在各自的平衡位置附近振动 B相邻质点间必有相互作用力 C前一质点的振动带动相邻的后一质点振动，后一质点的振动必定落后于前一质点 D各质点也随波的传播而迁移,ABC,43,2.机械波传播的是（）A.介质中的质点 B.质点的运动形式 C.能量 D.信息,BCD,44,3、关于机械波的概念，下列说法中正确的是（）A、质点振动的方向总是垂直于波的传播方向 B、简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两个质点振动位移的大小相等 C、任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长 D、相隔一个周期的两个时刻的波形相同,BD,45,4关于振动和波的关系，说法正确的是（）A有机械振动就一定有机械波B波动的频率等于介质中各质点的振动频率C质点的振动方向总跟波的传播方向相同D波的传播速度一定跟质点的振动速度相同,B,46,5.一列波从空气进入水中,波速增大则下列说法中正确的是：（）A.频率增大波长不变B.频率不变波长增大C.频率和波长都不变D.频率和波长都变大,B,返回,47,6、一列横波在某时刻的波形图如图所示（1）若此时刻质点a 的振动方向向下，则波向什么方向传播？（2）若波向右传播，此时刻d点向什么方向振动？,48,7、如图所示，是沿绳向右传播的一列横波（1）在图上标出B、D两点的振动速度方向（2）_点正处于波峰，它此时具有最_（填“大”与“小”）的位移，最_（填“大”与“小”）的加速度，最_（填“大”与“小”）的速度（3）再经_T，A 第一次回到平衡位置,C,大,大,小,1/4,49,8、如图所示为一列简谐横波在某时刻的波形图，传播方向向左则此时刻有（）A各质点的位移都为5cmBx2m处的质点速度沿y轴正方向Cx4m处的质点加速度方向为正方向Dx8m处质点速度为正的最大值,CD,50,9、如图所示是一列简谐波在某一时刻的波形图，则（）AA、C 两质点的运动方向始终相反BB、D 两质点的运动方向始终相同C质点E一定比质点F 先回到平衡位置DB、D、F 等各质点的振幅始终相同,AD,51,10、一简谐横波在x轴上传播，在某时刻的波形如图所示。已知此时质点F的运动方向向下，则（）A此波朝x轴负方向传播 B质点D此时向下运动 C质点B将比质点C先回到平衡位置 D质点E的振幅为零,A B,返回,52,11、如图所示为一列简谐横波沿x轴传播，周期为0.4S，在t=0时的波的图象（实线），请作出t=0.5S的波形图。,由图象可知=20cm，t/T=0.6/0.4=1.5t=0.6S时的波形与t=T/2=0.2S时的波形相同。有两种方法。,第一种方法是:半周期内波向前传播/2，所以把原波形向右平移/2即可。,第二种方法是：从各个质点的振动情况看，经过半个周期，在正向最大位移处的质点，将到达负向最大位移处，在平衡位置处的质点又回到平衡位置（但速度方向相反）。这样也可以作出波的图象。,53,12、一列水波由M点向N点传播，某时刻观察到M点处在波峰，N 点处在平衡位置向上运动，且M、N 之间只有一个波谷请在图中做出M、N 两点之间的波形图线,返回,
