《（A版）高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)考法 第17章 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波課件 新人教版》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（A版）高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)考法 第17章 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波課件 新人教版（66頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第17章 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波考點(diǎn)42 簡諧運(yùn)動(dòng) 振動(dòng)圖像 單擺必備知識 全面把握核心方法 重點(diǎn)突破 考法1簡諧運(yùn)動(dòng)圖像中各物理量的變化分析 考法2簡諧運(yùn)動(dòng)的周期公式和能量考法例析 成就能力 題型1簡諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，圖像的綜合考查 題型2巧用簡諧運(yùn)動(dòng)的對稱性解題 必備知識 全面把握u 1機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)(1)定義物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)叫機(jī)械振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的必要條件是物體受到回復(fù)力的作用(2)回復(fù)力使振動(dòng)物體返回平衡位置的力叫回復(fù)力回復(fù)力是按照效果來命名的力，它可以是振動(dòng)物體在振動(dòng)方向上的合外力(如水平方向振動(dòng)的彈簧振子)，也可以是幾個(gè)力的合力(如豎直方向振動(dòng)的彈簧振子)，也可以是某個(gè)力的
2、分力(如單擺)回復(fù)力雖總是指向平衡位置，但并不是貫穿于整個(gè)振動(dòng)過程中，回復(fù)力雖總是指向平衡位置，但并不是貫穿于整個(gè)振動(dòng)過程中，如在平衡位置時(shí)刻，回復(fù)力為零，即此刻沒有回復(fù)力如在平衡位置時(shí)刻，回復(fù)力為零，即此刻沒有回復(fù)力u2簡諧運(yùn)動(dòng)及其圖像(1)簡諧運(yùn)動(dòng) 如果質(zhì)點(diǎn)的位移與時(shí)間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動(dòng)圖像(xt圖像)是一條正弦曲線，這樣的振動(dòng)叫簡諧運(yùn)動(dòng) 簡諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征：Fkx(由此可知，簡諧運(yùn)動(dòng)是一種變力作用下的運(yùn)動(dòng))簡諧運(yùn)動(dòng)的加速度特征：(由此可知，簡諧運(yùn)動(dòng)是一種變加速運(yùn)動(dòng))簡諧運(yùn)動(dòng)的位移特征：xAsin(t)或xAcos(t)，即簡諧運(yùn)動(dòng)圖像是正弦(或余弦)曲線(2)描述簡諧
3、運(yùn)動(dòng)的物理量 位移：一般規(guī)定，做簡諧運(yùn)動(dòng)物體的位移是指由平衡位置指向振子所在處的有向線段，是矢量，用字母x表示 振幅：描述簡諧運(yùn)動(dòng)的特征量它反映了振動(dòng)的強(qiáng)弱以及振動(dòng)的空間范圍，振動(dòng)過程中位移大小的最大值等于振幅，振幅是標(biāo)量用字母A表示 周期和頻率：描述振動(dòng)快慢的物理量周期表示完成一個(gè)完整振動(dòng)的時(shí)間，用字母T表示，單位是s；周期的倒數(shù)叫頻率，用字母f表示，頻率的單位是赫茲(Hz)周期T和頻率f的大小是由振動(dòng)系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定的，因此，又稱固有周期和固有頻率 全振動(dòng)：振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)從運(yùn)動(dòng)到某一位置開始到再一次以相同的運(yùn)動(dòng)速度經(jīng)過同一位置的振動(dòng)過程稱為一次全振動(dòng) 相位和相位差：相位是用來描述周期性運(yùn)動(dòng)的物
4、體在各個(gè)時(shí)刻所處的不同狀態(tài)的物理量，物體在計(jì)時(shí)起點(diǎn)時(shí)刻的相位稱為初相位兩個(gè)具有相同頻率的簡諧運(yùn)動(dòng)的相位之差叫相位差(3)簡諧運(yùn)動(dòng)圖像簡諧運(yùn)動(dòng)圖像是振動(dòng)物體偏離平衡位置的位移隨時(shí)間變化的圖像，叫振動(dòng)圖像，也叫位移時(shí)間圖像(xt圖像)簡諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像都是正弦曲線或余弦曲線振動(dòng)圖像的一般表達(dá)式為xAsin(t)，也可以表示為 或xAsin(2ft)a從平衡位置開始計(jì)時(shí)，函數(shù)表達(dá)式為xAsin t，圖像如圖甲b從最大位移處開始計(jì)時(shí)，函數(shù)表達(dá)式為xAcos t，圖像如圖乙振動(dòng)圖像表示振動(dòng)物體的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律，反映了某一質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)圖像表示振動(dòng)物體的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律，反映了某一質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)不同時(shí)刻
5、偏離平衡位置的位移情況，但絕不能認(rèn)為是振動(dòng)物體的運(yùn)各個(gè)不同時(shí)刻偏離平衡位置的位移情況，但絕不能認(rèn)為是振動(dòng)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡振動(dòng)物體的軌跡是一條直線段動(dòng)軌跡振動(dòng)物體的軌跡是一條直線段(如彈簧振子如彈簧振子)或曲線段或曲線段(如單如單擺擺)由于簡諧運(yùn)動(dòng)的位移(x)時(shí)間(t)圖像是正弦(或余弦)曲線，而Fkx，ax，所以回復(fù)力F、加速度a與時(shí)間的關(guān)系圖像也是正弦(或余弦)曲線，當(dāng)然也可以證明振子的速度v、動(dòng)能Ek、勢能Ep(包括Ep彈、Ep重力)也是隨時(shí)間按正弦(或余弦)規(guī)律變化的彈簧振子：如圖所示為彈簧振子，它是一種理想化的物理模型這種模型是指小球與水平桿之間的摩擦可以忽略不計(jì)，并且彈簧的質(zhì)量比小球質(zhì)
6、量小得多，也可以忽略不計(jì)的理想情形彈簧振子振動(dòng)時(shí)的回復(fù)力 ，固有周期 (其中m為小球振子的質(zhì)量，k為彈簧的勁度系數(shù))彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的回復(fù)力就是彈簧的水平彈力(4)彈簧振子與單擺單擺：如圖所示，在一條不可伸長的、質(zhì)量可忽略的細(xì)線下端拴一直徑比線長小得多的小球(或一物體)，使繩的上端固定，在小振幅條件下(5時(shí))就是物理學(xué)中又一理想模型單擺(擺動(dòng)時(shí)空氣阻礙作用不計(jì))在擺角很小的情況下，單擺所受的回復(fù)力與偏離平衡位置的位移成正比，而方向相反，即單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)，回復(fù)力 ，振動(dòng)時(shí)的固有周期 (其中l(wèi)為固定懸掛點(diǎn)到擺球質(zhì)心的距離，即擺長，g為重力加速度)由周期公式可以看出，單擺的振動(dòng)周期與振幅的大
7、小無關(guān)，稱為單擺的等時(shí)性由單擺的等時(shí)性可對當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣燃右詼y定：考點(diǎn)42核心方法重點(diǎn)突破u考法1簡諧運(yùn)動(dòng)圖像中各物理量的變化分析 浙江臺(tái)州2016檢測如圖甲所示，水平彈簧振子以點(diǎn)O為平衡位置，在A、B兩點(diǎn)之間做簡諧運(yùn)動(dòng)取向右為正方向，振子的位移x隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示，下列說法正確的是()例例1At0.8 s時(shí)，振子的速度方向向左Bt0.2 s時(shí)，振子在O點(diǎn)右側(cè)6 cm處Ct0.4 s和t1.2 s時(shí)，振子的加速度完全相同Dt0.4 s到t0.8 s的時(shí)間內(nèi)，振子的速度逐漸減小【解析】例例1由圖乙可知t0.8 s時(shí)，振子在平衡位置向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，所以速度方向向左，選項(xiàng)A正確；t0.2
8、s時(shí)，振子遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動(dòng)，速度逐漸減小，應(yīng)在O點(diǎn)右側(cè)大于6 cm處，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；t0.4 s和t1.2 s時(shí)，振子的加速度大小相同，方向相反，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；t0.4 s到t0.8 s的時(shí)間內(nèi)，振子向平衡位置運(yùn)動(dòng)，速度逐漸增大，選項(xiàng)D錯(cuò)誤【答案】Au考法2簡諧運(yùn)動(dòng)的周期公式和能量例例2如圖，一輕彈簧一端固定，另一端連接一物塊構(gòu)成彈簧振子，該物塊是由a、b兩個(gè)小物塊粘在一起組成的物塊在光滑水平面上左右振動(dòng)，振幅為A0，周期為T0.當(dāng)物塊向右通過平衡位置時(shí)，a、b之間的粘膠脫開；以后小物塊a振動(dòng)的振幅和周期分別為A和T，則A_A0，T_T0(填“”“”或“”)【解析】例例2考點(diǎn)42考法例析成就能力u
9、題型1簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律、圖像的綜合考查例例1遼寧朝陽三校2016聯(lián)考一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)的圖像如圖所示，下列說法正確的是()A質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率是0.25 HzB在10 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程是10 cmC第4 s末質(zhì)點(diǎn)的速度是零D在t1 s和t3 s兩時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)位移大小相等、方向相同【解析】例1 例例2如圖所示為一彈簧振子的振動(dòng)圖像，可知()A在t1時(shí)刻，振子的動(dòng)能最大，所受的彈力最大B在t2時(shí)刻，振子的動(dòng)能最大，所受的彈力最小C在t3時(shí)刻，振子的動(dòng)能最大，所受的彈力最小D在t4時(shí)刻，振子的動(dòng)能最大，所受的彈力最大如圖所示為一彈簧振子的振動(dòng)圖像，可知()A在t1時(shí)刻，振子的動(dòng)能最大，所受的彈力最大B在t2時(shí)刻
10、，振子的動(dòng)能最大，所受的彈力最小C在t3時(shí)刻，振子的動(dòng)能最大，所受的彈力最小D在t4時(shí)刻，振子的動(dòng)能最大，所受的彈力最大【解析】例例2 從圖像的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)可以知道此圖是機(jī)械振動(dòng)圖像它所描述的是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位置t2和t4時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)在平衡位置處，t1和t3時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)在最大振幅處，根據(jù)彈簧振子振動(dòng)的特征，彈簧振子在平衡位置時(shí)的速度最大，加速度為零，即彈力為零；在振幅位置處時(shí)速度為零，加速度最大，即彈力為最大，所以B正確【答案】Bu題型2巧用簡諧運(yùn)動(dòng)的對稱性解題例例3如圖所示，質(zhì)量m的木塊在豎直彈簧上做簡諧運(yùn)動(dòng)(未連接)，當(dāng)振幅為A時(shí)，木塊對彈簧壓力的最大值為木塊重力的1.5倍，則木塊對彈簧壓
11、力的最小值為多少？欲使木塊不脫離彈簧，其振幅不能超過多少？(重力加速度為g)【解析】例例3第17章考點(diǎn)43 簡諧運(yùn)動(dòng)的能量，受迫振動(dòng)，共振必備知識 全面把握核心方法 重點(diǎn)突破 考法3受迫振動(dòng)與共振考法例析 成就能力 題型3共振的條件及特點(diǎn)u1簡諧運(yùn)動(dòng)的能量(1)(1)簡諧運(yùn)動(dòng)中振動(dòng)系統(tǒng)的總能量跟振幅有關(guān)，振幅越大，振動(dòng)系統(tǒng)的簡諧運(yùn)動(dòng)中振動(dòng)系統(tǒng)的總能量跟振幅有關(guān)，振幅越大，振動(dòng)系統(tǒng)的總能量越大總能量越大(2)(2)在簡諧運(yùn)動(dòng)中，振動(dòng)的能量保持不變，所以振幅保持不變，它將永在簡諧運(yùn)動(dòng)中，振動(dòng)的能量保持不變，所以振幅保持不變，它將永不停息地振動(dòng)下去，因此簡諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化的振動(dòng)，簡諧運(yùn)動(dòng)是等不停息
12、地振動(dòng)下去，因此簡諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化的振動(dòng)，簡諧運(yùn)動(dòng)是等幅振動(dòng)幅振動(dòng)必備知識 全面把握一切運(yùn)動(dòng)著的物體都具有動(dòng)能，做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體也有動(dòng)能，并且還存在著勢能(彈簧振子有彈性勢能，單擺有重力勢能)做簡諧運(yùn)動(dòng)的過程中，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)具有周期性，動(dòng)能與勢能的轉(zhuǎn)化也具有周期性，但在動(dòng)能與勢能周期性轉(zhuǎn)化的過程中，總的機(jī)械能保持不變振動(dòng)中的勢能可以是重力勢能(如單擺)，也可以是彈性勢能(如水平方向振動(dòng)的彈簧振子)，還可以是重力勢能和彈性勢能的總和(如沿豎直方向振動(dòng)的彈簧振子)物理學(xué)中一般規(guī)定振動(dòng)中的勢能是以平衡位置為零勢能位置u 2阻尼振動(dòng)振幅逐漸減小的振動(dòng)叫阻尼振動(dòng)如圖所示u 3無阻尼振動(dòng)無阻尼作用下的物體的
13、振動(dòng)稱為無阻尼振動(dòng)u 4受迫振動(dòng)物體在外界驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)，叫受迫振動(dòng)物體做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率等于外界驅(qū)動(dòng)力的頻率，跟物體的固有頻率無關(guān)u 5共振外界驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅達(dá)到最大的現(xiàn)象，叫共振 共振曲線：受迫振動(dòng)的振幅隨外界驅(qū)動(dòng)力頻率變化的圖線，叫共振曲線，如圖所示 當(dāng)ff固時(shí)，受迫振動(dòng)物體的振幅達(dá)到最大值考點(diǎn)43核心方法重點(diǎn)突破u考法3受迫振動(dòng)與共振例例江蘇揚(yáng)州2016聯(lián)考(多選)如圖所示，A、B、C三個(gè)小鋼球的質(zhì)量分別為2m、m、m，A球振動(dòng)后，通過張緊的水平細(xì)繩給B、C兩球施加驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)B、C振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，下列說法正確的是()AB的振動(dòng)周期最大B
14、C的振幅比B的振幅小CC的振幅比B的振幅大DA、B、C的振動(dòng)周期相等【解析】例例由A球擺動(dòng)從而帶動(dòng)B、C兩球做受迫振動(dòng)，受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，故B、C兩球的振動(dòng)周期跟A球相同，故D正確，A錯(cuò)誤；受迫振動(dòng)中，當(dāng)物體的固有頻率等于驅(qū)動(dòng)力頻率時(shí)，出現(xiàn)共振現(xiàn)象，振幅達(dá)到最大，由于C的固有頻率與A相近，故C球振幅比B大，故C正確，B錯(cuò)誤【答案】C、D考點(diǎn)43u題型3共振的條件與特點(diǎn)例例 (多選)一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子，如圖甲所示的裝置可用于研究該彈簧振子的受迫振動(dòng)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手時(shí)，曲桿給彈簧振子以驅(qū)動(dòng)力，使振子做受迫振動(dòng)把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期就是驅(qū)動(dòng)力的周期，改變把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就可以改變驅(qū)
15、動(dòng)力的周期若保持把手不動(dòng)，給砝碼一向下的初速度，砝碼便做簡諧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)圖像如圖乙所示當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，砝碼的振動(dòng)圖像如圖丙所示甲乙丙若用T0表示彈簧振子的固有周期，T表示驅(qū)動(dòng)力的周期，y表示受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后砝碼振動(dòng)的振幅，則()A由圖像可知T04 sB由圖像可知T08 sC當(dāng)T在4 s附近時(shí)，y顯著增大；當(dāng)T比4 s小得多或大得多時(shí)，y很小D當(dāng)T在8 s附近時(shí)，y顯著增大；當(dāng)T比8 s小得多或大得多時(shí)，y很小考例分析 成就能力【解析】例例由圖乙可知，振子的固有周期T04 s，驅(qū)動(dòng)力的周期T8 s，因此A對，B錯(cuò)由共振的條件和現(xiàn)象可知，當(dāng)外在驅(qū)動(dòng)力的頻率(周期)與固
16、有頻率(周期)相同或接近時(shí)，將發(fā)生共振，受迫振動(dòng)物體的振幅顯著增大，因此C對，而D錯(cuò)【答案】A、C第17章考點(diǎn)44實(shí)驗(yàn)：單擺測定重力加速度必備知識 全面把握核心方法 重點(diǎn)突破 考法4用單擺測量重力加速度 必備知識全面把握u1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)學(xué)會(huì)用單擺測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?2)鞏固和加深對單擺周期公式的理解u 2實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)單擺擺角很小(5)時(shí)，可看成簡諧運(yùn)動(dòng)，其固有周期為 ，可得 .故只要測定擺長l和單擺的周期T，即可求出重力加速度g.u 3實(shí)驗(yàn)器材長約1 m的(不可伸縮的)細(xì)線、中心有孔的金屬小球、鐵架臺(tái)(含鐵夾)、米尺、游標(biāo)卡尺、停表u4實(shí)驗(yàn)步驟(1)組成單擺：在細(xì)線的一端打一個(gè)比小球的孔徑稍
17、大些的結(jié)，將細(xì)線穿過球上的小孔，制成一個(gè)單擺；將單擺固定在鐵架臺(tái)上，使球自由下垂(2)測擺長：讓擺球處于自由下垂?fàn)顟B(tài)，用米尺量出懸線長L，用游標(biāo)卡尺測出擺球的直徑2r，則擺長為lLr.(3)測周期：把擺球拉離平衡位置一個(gè)小角度(5)，使單擺在豎直面內(nèi)擺動(dòng)，測量其完成30次(或50次)全振動(dòng)所用的時(shí)間，求出完成一次全振動(dòng)所用的時(shí)間，即周期T.u 5數(shù)據(jù)處理(1)公式法：將擺長l和周期T代入公式 即可求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊闹?，為了減小誤差，可以改變擺長，測量周期，得到g1、g2、g3，然后求平均值(2)利用T2l圖像處理：由單擺的周期公式 可知，當(dāng)重力加速度g一定時(shí)，單擺擺動(dòng)的周期T的平方跟擺長l
18、成正比以周期的平方為縱坐標(biāo)，擺長為橫坐標(biāo)，作出T2l圖像，則圖像應(yīng)該是一條傾斜直線，圖線斜率 ，進(jìn)而求得g值考點(diǎn)44u6注意事項(xiàng)(1)本實(shí)驗(yàn)的擺長必須固定細(xì)線不可伸縮，長度約1 m小球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小(最好不超過2 cm)，擺線的上端不要卷在鐵夾上，而要用鐵夾夾緊，以免單擺擺動(dòng)時(shí)擺線滑動(dòng)導(dǎo)致擺長改變(2)為了能較準(zhǔn)確地測出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?，最大擺角最好小于5(可用量角器測量);擺球擺動(dòng)時(shí)要在同一豎直平面內(nèi)，不能形成圓錐擺(3)計(jì)算單擺的擺動(dòng)次數(shù)時(shí)，應(yīng)從擺球通過最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，并且測擺球多次(如30次或50次)全振動(dòng)的總時(shí)間，用取平均值的辦法求周期核心方法重點(diǎn)突破u考法4用單
19、擺測量重力加速度例例北京理綜201521(2)，15分用單擺測定重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示(1)(多選)組裝單擺時(shí)，應(yīng)在下列器材中選用_(選填選項(xiàng)前的字母)A長度為1 m左右的細(xì)線B長度為30 cm左右的細(xì)線C直徑為1.8 cm的塑料球D直徑為1.8 cm的鐵球(2)測出懸點(diǎn)O到小球球心的距離(擺長)L及單擺完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)間t，則重力加速度g_(用L、n、t表示)例例(3)下表是某同學(xué)記錄的3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，部分做了計(jì)算處理組次123擺長L/cm80.0090.00100.0050次全振動(dòng)時(shí)間t/s90.095.5100.5振動(dòng)周期T/s1.801.91重力加速度g/(ms2)9.74
20、9.73請計(jì)算出第3組實(shí)驗(yàn)中的T_s，g_m/s2.（乙）(4)用多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出T2L圖像，也可以求出重力加速度g，已知三位同學(xué)作出的T2L圖線如圖乙中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都過原點(diǎn)，圖線b對應(yīng)的g值最接近當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹祫t相對于圖線b，下列分析正確的是_(填選項(xiàng)前的字母)A出現(xiàn)圖線a的原因可能是誤將懸點(diǎn)到小球下端的距離記為擺長LB出現(xiàn)圖線c的原因可能是誤將49次全振動(dòng)記為50次C圖線c對應(yīng)的g值小于圖線b對應(yīng)的g值例例（丙）(5)某同學(xué)在家里測重力加速度他找到細(xì)線和鐵鎖，制成一個(gè)單擺，如圖丙所示由于家里只有一把量程為30 cm的刻度尺，于是他在細(xì)線上的A點(diǎn)做了一個(gè)標(biāo)記，
21、使得懸點(diǎn)O到A點(diǎn)間的細(xì)線長度小于刻度尺量程保持該標(biāo)記以下的細(xì)線長度不變，通過改變O、A間細(xì)線長度以改變擺長實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)O、A間細(xì)線的長度分別為l1、l2時(shí)，測得相應(yīng)單擺的周期為T1、T2，由此可得重力加速度g_(用l1、l2、T1、T2表示)例例【解析】第17章考點(diǎn)45機(jī)械波與波的圖像必備知識 全面把握核心方法 重點(diǎn)突破 考法5波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的相互判斷 考法6分析波的傳播過程中波形和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng) 考點(diǎn)7 波的傳播問題常出現(xiàn)多解的幾種情況考法例析 成就能力 題型4 由波動(dòng)圖像分析振動(dòng)特點(diǎn)和傳播特點(diǎn) 題型5 振動(dòng)圖像和波動(dòng)圖像的轉(zhuǎn)化 題型6 波傳播過程中波形與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的分析 題型7 波的傳
22、播過程中多解問題必備知識全面把握u 1機(jī)械波(1)機(jī)械波：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播，形成機(jī)械波(2)機(jī)械波形成的條件：要有持續(xù)振動(dòng)的物體(即波源)和傳播振動(dòng)的介質(zhì)(3)機(jī)械波的分類(4)機(jī)械波的特點(diǎn)機(jī)械波是機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)(包括固體、液體、氣體)中的傳播，因此，機(jī)械波離不開介質(zhì)，真空不能傳播機(jī)械波機(jī)械波傳播的是振動(dòng)的形式，因此機(jī)械波可以傳遞能量和信息機(jī)械波只是把波源的振動(dòng)形式傳播出去，但質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期和頻率與波源的振動(dòng)周期和頻率完全相同，包括波在不同介質(zhì)中傳播時(shí)也具有這樣的特點(diǎn)在機(jī)械波的傳播方向上，離波源近的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)依次重復(fù)著波源的振動(dòng)形式，且每一質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)的
23、方向，與波源開始振動(dòng)的方向相同波的圖像與振動(dòng)圖像的比較振動(dòng)圖像波的圖像研究對象一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沿波的傳播方向上的所有質(zhì)點(diǎn)研究內(nèi)容一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律圖像物理意義表示某一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移圖像變化隨時(shí)間推移，圖像延續(xù)，但已有的形態(tài)不變隨時(shí)間推移，圖像沿傳播方向“整體”平移正弦曲線的一個(gè)周期表示一個(gè)周期T表示一個(gè)波長u 2波的傳播(1)波的圖像用橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，用縱坐標(biāo)y表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移(2)波長、頻率和波速及其關(guān)系波長：在波動(dòng)中，相對平衡位置的位移總是相等的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離叫波長，用
24、符號表示質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)振動(dòng)時(shí)，介質(zhì)傳播的距離等于一個(gè)波長對于橫波，相質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)振動(dòng)時(shí)，介質(zhì)傳播的距離等于一個(gè)波長對于橫波，相鄰的兩個(gè)波峰或相鄰的兩個(gè)波谷之間的距離等于一個(gè)波長；對于縱波，相鄰鄰的兩個(gè)波峰或相鄰的兩個(gè)波谷之間的距離等于一個(gè)波長；對于縱波，相鄰的兩個(gè)密部或相鄰的兩個(gè)疏部之間的距離等于一個(gè)波長的兩個(gè)密部或相鄰的兩個(gè)疏部之間的距離等于一個(gè)波長周期和頻率：在波動(dòng)中，由于各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)重復(fù)波源的振動(dòng)，因此，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期(或頻率)是相同的，它們都等于波源的振動(dòng)周期(或頻率)，這個(gè)周期(或頻率)也叫波的周期(或頻率)，用符號T(或f)表示波速：等于波長和頻率的乘積，即vf，它表示波
25、的傳播速度波速其實(shí)就是波傳播的距離波速其實(shí)就是波傳播的距離x x與相應(yīng)時(shí)間與相應(yīng)時(shí)間t t的比值，即的比值，即v v.如圖所如圖所示，實(shí)線波形向右傳播至虛線波形時(shí)，波的傳播距離就可以用波速示，實(shí)線波形向右傳播至虛線波形時(shí)，波的傳播距離就可以用波速v v與與相應(yīng)時(shí)間相應(yīng)時(shí)間t t表示，即表示，即x xv vt t.由于質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)周期由于質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)周期T T，介質(zhì)將傳播，介質(zhì)將傳播一個(gè)波長一個(gè)波長的距離，所以波速的距離，所以波速v v或或v vff.(3)波的傳播特點(diǎn)波速是由介質(zhì)本身決定的，介質(zhì)中的波速與波源無關(guān)，無論哪種頻率(或周期)的機(jī)械波，在同一狀態(tài)條件下的介質(zhì)中傳播的波速都是相同的介質(zhì)
26、決定波速，波源決定周期和頻率，波長是二者共同決定的結(jié)果考點(diǎn)45核心方法重點(diǎn)突破u考法5波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的相互判斷例例1課標(biāo)全國201434(1)，6分(多選)圖甲為一列簡諧橫波在t2 s時(shí)的波形圖，圖乙為介質(zhì)中平衡位置在x1.5 m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，P是平衡位置為x2 m的質(zhì)點(diǎn)下列說法正確的是()A波速為0.5 m/sB波的傳播方向向右C02 s時(shí)間內(nèi)，P運(yùn)動(dòng)的路程為8 cmD02 s時(shí)間內(nèi)，P向y軸正方向運(yùn)動(dòng)E當(dāng)t7 s時(shí)，P恰好回到平衡位置【解析】例例1 考法6分析波的傳播過程中的波形和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)例例2課標(biāo)全國201534(2)，10分平衡位置位于原點(diǎn)O的波源發(fā)出的簡諧橫波在均
27、勻介質(zhì)中沿水平x軸傳播，P、Q為x軸上的兩個(gè)點(diǎn)(均位于x軸正向)，P與O的距離為35 cm，此距離介于一倍波長與二倍波長之間已知波源自t0時(shí)由平衡位置開始向上振動(dòng)，周期T1 s，振幅A5 cm.當(dāng)波傳到P點(diǎn)時(shí)，波源恰好處于波峰位置；此后再經(jīng)過5 s，平衡位置在Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置求：(1)P、Q間的距離；(2)從t0開始到平衡位置在Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置時(shí)，波源在振動(dòng)過程中通過的路程【解析】例例2 考法7波的傳播問題常出現(xiàn)多解的幾種情況例例3河北衡水二中2016期中在一列沿水平直線傳播的簡諧橫波上有相距4 m的A、B兩點(diǎn)，如圖甲、乙分別是A、B兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，已知該波的波長大于
28、2 m，求這列波可能的波速【解析】例例3考點(diǎn)45u題型4由波動(dòng)圖像分析振動(dòng)特點(diǎn)和傳播特點(diǎn)例例1考例分析 成就能力天津理綜20167，6分(多選)在均勻介質(zhì)中坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一波源做簡諧運(yùn)動(dòng)，其表達(dá)式為y5sin t(m)，它在介質(zhì)中形成的簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時(shí)刻波剛好傳播到x12 m處，波形圖像如圖所示，則()A此后再經(jīng)過6 s該波傳播到x24 m處BM點(diǎn)在此后第3 s末的振動(dòng)方向沿y軸正方向C波源開始振動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向D此后M點(diǎn)第一次到達(dá)y3 m處所需時(shí)間是2 s【解析】例例1根據(jù) rad/s，解得周期T4 s，波速v2 m/s，傳到x24 m處的時(shí)間為t s6 s，選項(xiàng)A正
29、確；由于M點(diǎn)沿y軸負(fù)方向振動(dòng)，再過3 s，即四分之三個(gè)周期，振動(dòng)方向沿y軸正方向，選項(xiàng)B正確；所有質(zhì)點(diǎn)的起振方向與波源開始振動(dòng)的方向相同，都沿y軸正方向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；此時(shí)M點(diǎn)正在向y軸負(fù)方向振動(dòng)，則M點(diǎn)第一次到達(dá)y3 m處所需的時(shí)間小于半個(gè)周期，即小于2 s，選項(xiàng)D錯(cuò)誤【答案】A、Bu題型5振動(dòng)圖像和波動(dòng)圖像的轉(zhuǎn)化例例2四川理綜20145，6分如圖所示，圖甲為t1 s時(shí)某橫波的波形圖像，圖乙為該波傳播方向上某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，距該質(zhì)點(diǎn)x0.5 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像可能是()【解析】例例2從甲圖可以得到波長為 2 m，從乙圖可以得到周期為 2 s，即波速為1 m/s；由乙圖的振動(dòng)圖像可知t1 s時(shí)
30、，該質(zhì)點(diǎn)的位移為負(fù)，并且向下運(yùn)動(dòng)，再經(jīng)過T到達(dá)波谷，在波動(dòng)圖像甲中，大致標(biāo)出這個(gè)質(zhì)點(diǎn)，假定波是向左傳播，而距該質(zhì)點(diǎn)x0.5 m處的質(zhì)點(diǎn)有左右兩個(gè)點(diǎn)，若是該點(diǎn)左側(cè)的點(diǎn)，在t1 s時(shí)位移為正方向且向下運(yùn)動(dòng)，對應(yīng)選項(xiàng)中振動(dòng)圖像t1 s時(shí)刻，只有A選項(xiàng)正確若是該點(diǎn)右側(cè)的點(diǎn)，在t1 s時(shí)位移為負(fù)方向且向上運(yùn)動(dòng)，對應(yīng)選項(xiàng)中振動(dòng)圖像t1 s時(shí)刻，沒有選項(xiàng)正確假定波是向右傳播，同理可得只有A選項(xiàng)正確【答案】Au題型6波傳播過程中波形與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的分析例例3課標(biāo)全國201334(1)，6分(多選)如圖，a、b、c、d是均勻媒質(zhì)中x軸上的四個(gè)質(zhì)點(diǎn)，相鄰兩點(diǎn)的間距依次為2 m、4 m和6 m一列簡諧橫波以2 m/s的
31、波速沿x軸正向傳播，在t0時(shí)刻到達(dá)質(zhì)點(diǎn)a處，質(zhì)點(diǎn)a由平衡位置開始豎直向下運(yùn)動(dòng)，t3 s時(shí)a第一次到達(dá)最高點(diǎn)下列說法正確的是()A在t6 s時(shí)刻波恰好傳到質(zhì)點(diǎn)d處B在t5 s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)c恰好到達(dá)最高點(diǎn)C質(zhì)點(diǎn)b開始振動(dòng)后，其振動(dòng)周期為4 sD在4 st6 s的時(shí)間間隔內(nèi)質(zhì)點(diǎn)c向上運(yùn)動(dòng)E當(dāng)質(zhì)點(diǎn)d向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)b一定向上運(yùn)動(dòng)【解析】例例3 題型7波的傳播過程中的多解問題例例4課標(biāo)全國201534(2)甲、乙兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負(fù)向傳播，波速均為v25 cm/s.兩列波在t0時(shí)的波形曲線如圖所示求：(1)t0時(shí)，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16 cm的所有質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo)；(2)從t0開始，
32、介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為16 cm的質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間【解析】例例4第17章考點(diǎn)46波的特有現(xiàn)象 多普勒效應(yīng)必備知識 全面把握核心方法 重點(diǎn)突破 考法8波的干涉與疊加必備知識全面把握u1波的干涉(1)波的疊加:在兩列波相遇的區(qū)域里，每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都將參與這兩列波引起的振動(dòng)，其位移是兩列波在相遇時(shí)分別引起質(zhì)點(diǎn)的位移的矢量和波在相遇區(qū)域里是互不干擾、各自獨(dú)立的(2)波的干涉:干涉是波特有的現(xiàn)象之一相干波兩列波頻率相同，振動(dòng)方向一致，波源之間有恒定的相位差時(shí)，我們稱之為相干波波的干涉(重點(diǎn))頻率相同的兩列波疊加時(shí)，某些區(qū)域的振幅加大，某些區(qū)域的振幅減小，這種現(xiàn)象叫波的干涉產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件：兩列波的頻率相
33、同(相干波源)振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的判斷波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇處振動(dòng)一定加強(qiáng)；而波峰與波谷相遇處振動(dòng)一定減弱，相鄰加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)之間的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)的振幅之間如何確定加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)要得到穩(wěn)定的干涉圖樣，觀察到波的干涉現(xiàn)象，兩個(gè)波源必須是頻率相同、振動(dòng)方向相同且相位差恒定的相干波源波源S1、S2產(chǎn)生的兩列波在同一介質(zhì)中傳播，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與兩個(gè)波源引起的振動(dòng)，各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是這兩個(gè)波源引起的振動(dòng)的疊加如圖所示，介質(zhì)中的P點(diǎn)離兩波源的距離分別是S1P、S2P，若S1、S2是同步振動(dòng)，那么，它們對P引起的振動(dòng)的相位差完全由距離差sS2PS1P決定振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)都是兩列波
34、引起的位移疊加的結(jié)果，該質(zhì)點(diǎn)的位移的矢量和也是隨著波的傳播和時(shí)間而發(fā)生變化的振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)振幅大，其振幅等于兩列波振幅之和，即AA1A2.但只能說該質(zhì)點(diǎn)的振幅最大，能量最大，其位移并不是始終處于最大值，也是隨時(shí)間變化的同理，振動(dòng)減弱點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)振幅小，其振幅等于兩列波的振幅之差，即A|A1A2|.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)能量小、振幅小，其振動(dòng)時(shí)質(zhì)點(diǎn)的位移并不是始終處于最小值，也是隨時(shí)間變化的u 2波的衍射(1)概念：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫波的衍射衍射也是波特有的現(xiàn)象之一(2)條件：衍射現(xiàn)象是始終存在的，能夠發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象(指易于觀察)的條件是：障礙物或孔的尺寸比波長小或相差不多u 3多普勒效應(yīng)(1)概念
35、：由于波源和觀察者之間有相對運(yùn)動(dòng)，使觀察者感覺到波的頻率變化的現(xiàn)象叫多普勒效應(yīng)(2)成因:聲源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長的波，因此波源的頻率等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)，而觀察者接收到的頻率，是由單位時(shí)間接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定的，波在介質(zhì)中傳播的頻率是不改變的，只是由于波源和觀察者之間有相對運(yùn)動(dòng)，觀察者感覺到(或儀器設(shè)備接收到)的頻率發(fā)生了變化，這樣就形成了多普勒效應(yīng)(3)應(yīng)用:根據(jù)鳴笛聲的頻率變化判斷火車的運(yùn)動(dòng)方向和快慢，超聲波測速等;用多普勒效應(yīng)解釋紅移現(xiàn)象u 4惠更斯原理 介質(zhì)中任意波面上的各點(diǎn)，都可以看成發(fā)射子波的波源，其后任意時(shí)刻，這些子波在波前進(jìn)方向的包絡(luò)面就是新的
36、波面考點(diǎn)46核心方法重點(diǎn)突破u考法8波的干涉與疊加例例1課標(biāo)全國201734(1)，5分如圖甲所示，在xy平面內(nèi)有兩個(gè)沿z方向做簡諧振動(dòng)的點(diǎn)波源S1(0，4)和S2(0，2)兩波源的振動(dòng)圖像分別如圖乙和圖丙所示兩列波的波速均為1.00 m/s.兩列波從波源傳播到點(diǎn)A(8，2)的路程差為_m，兩列波引起的點(diǎn)B(4，1)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互_(填“加強(qiáng)”或“減弱”)，點(diǎn)C(0，0.5)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互_(填“加強(qiáng)”或“減弱”)【解析】例例1由勾股定理可知，S1A10 m，S2A8 m，路程差為2 m；由圖乙、丙可知兩波源起始振動(dòng)方向相反，且兩波源到B點(diǎn)的距離相等為5 m，故同時(shí)傳播到B點(diǎn)，在B處質(zhì)點(diǎn)的
37、振動(dòng)相互減弱；由題意可知兩列波的波長為vT2 m，兩列波到C點(diǎn)的路程差為1 m，即半個(gè)波長，但兩列波起始振動(dòng)方向相反，故C處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互加強(qiáng)【答案】2減弱加強(qiáng) 例例2大綱全國201418，6分(多選)兩列振動(dòng)方向相同、振幅分別為A1和A2的相干簡諧橫波相遇下列說法正確的是()A波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅為|A1A2|B波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移始終為A1A2C波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移總是小于波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移 D波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅一定大于波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅【解析】例例2兩列橫波波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)減弱，其振幅為兩者振幅差的絕對值，故選項(xiàng)A正確；波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)加強(qiáng)，其振幅為兩者振幅的和，但質(zhì)點(diǎn)依然在平衡位置附近做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此位移不斷變化，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確【答案】A、D考點(diǎn)46
（A版）高考物理一輪復(fù)習(xí) 考點(diǎn)考法 第17章 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波課件 新人教版
