高三物理專題復(fù)習(xí)攻略 第一部分專題一第四講 機(jī)械振動　機(jī)械波課件 新人教版（重慶專用）

第四講機(jī)械振動機(jī)械波第四講機(jī)械振動機(jī)械波重點知識歸納重點知識歸納一、波動圖象和振動圖象的比較一、波動圖象和振動圖象的比較振動圖象振動圖象波動圖象波動圖象研究研究對象對象一振動質(zhì)點一振動質(zhì)點波傳播方向上的波傳播方向上的一系列質(zhì)點一系列質(zhì)點研究研究內(nèi)容內(nèi)容一質(zhì)點位移隨時一質(zhì)點位移隨時間的變化規(guī)律間的變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律的空間分布規(guī)律圖象圖象振動圖象振動圖象波動圖象波動圖象物理物理意義意義一質(zhì)點在各時刻的一質(zhì)點在各時刻的位移位移某時刻各質(zhì)點的位某時刻各質(zhì)點的位移移圖象圖象變化變化隨時間推移圖象延隨時間推移圖象延續(xù)，但已有形狀不續(xù)，但已有形狀不變變隨時間推移，圖象隨時間推移，圖象沿傳播方向平移，沿傳播方向平移，圖象形狀周期性變圖象形狀周期性變化化一完整一完整曲線曲線表示一個周期表示一個周期表示一個波長表示一個波長振動圖象振動圖象波動圖象波動圖象圖象圖象信息信息(1)振動周期振動周期(2)振幅振幅(3)各時刻質(zhì)點位移各時刻質(zhì)點位移(4)各時刻質(zhì)點速度各時刻質(zhì)點速度及加速度的方向及加速度的方向(1)波長、振幅波長、振幅(2)任意質(zhì)點在此任意質(zhì)點在此時刻的位移時刻的位移(3)任意質(zhì)點在此任意質(zhì)點在此時刻速度、加速度時刻速度、加速度方向方向(4)傳播方向、振傳播方向、振動方向的互判動方向的互判特別提醒：特別提醒：由由t時刻的振動圖象畫出時刻的振動圖象畫出tt時刻的振時刻的振動圖象時，只需將圖象向下延續(xù)動圖象時，只需將圖象向下延續(xù)t一段時間但一段時間但若由若由t時刻波形圖畫出時刻波形圖畫出tt時刻的波形圖時，一般時刻的波形圖時，一般有兩種方法：有兩種方法：(1)平移法：先算出經(jīng)平移法：先算出經(jīng)t時間波傳播的距離時間波傳播的距離xvt，再把波形沿波的傳播方向平移再把波形沿波的傳播方向平移x.當(dāng)當(dāng)x，即，即xnx時，可采取去整時，可采取去整(n)留零留零(x)的方法，只需的方法，只需平移平移x即可即可(2)特殊點法：在波形上找特殊點，如過平衡位置特殊點法：在波形上找特殊點，如過平衡位置的點或與它相鄰的波峰和波谷等，判斷出這些點的點或與它相鄰的波峰和波谷等，判斷出這些點經(jīng)過經(jīng)過t后的位置，畫出相應(yīng)的正弦曲線或余弦曲后的位置，畫出相應(yīng)的正弦曲線或余弦曲線即可線即可二、質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向的互判方法二、質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向的互判方法1微平移法微平移法2“上下坡上下坡”法法3逆向描跡法逆向描跡法4同側(cè)法同側(cè)法特別提醒：特別提醒：橫坐標(biāo)的物理意義是兩種圖象最明顯橫坐標(biāo)的物理意義是兩種圖象最明顯的區(qū)別，具體研究時要分清兩坐標(biāo)軸的單位和標(biāo)的區(qū)別，具體研究時要分清兩坐標(biāo)軸的單位和標(biāo)度度三、波的多解問題原因分析三、波的多解問題原因分析1波的空間周期性波的空間周期性2波的時間周期性波的時間周期性3波傳播的雙向性波傳播的雙向性4介質(zhì)中兩質(zhì)點間的距離與波長關(guān)系的不確定介質(zhì)中兩質(zhì)點間的距離與波長關(guān)系的不確定性性5波的對稱性波的對稱性3若兩個波源振動總是反向的，在干涉區(qū)域若兩個波源振動總是反向的，在干涉區(qū)域內(nèi)振動加強(qiáng)和減弱的位置就正好顛倒過來內(nèi)振動加強(qiáng)和減弱的位置就正好顛倒過來了在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內(nèi)，振動加強(qiáng)點始終加了在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內(nèi)，振動加強(qiáng)點始終加強(qiáng)，振動減弱點始終減弱強(qiáng)，振動減弱點始終減弱熱點題型示例熱點題型示例簡諧運(yùn)動的規(guī)律簡諧運(yùn)動的規(guī)律1簡諧運(yùn)動的兩種模型：簡諧運(yùn)動的兩種模型：彈簧振子和單擺彈簧振子和單擺2簡諧振動的規(guī)律簡諧振動的規(guī)律(1)方向規(guī)律：始終存在兩個方向相反的關(guān)系方向規(guī)律：始終存在兩個方向相反的關(guān)系(a與與x、F與與x)，且，且a、F的方向總是指向平衡位置的方向總是指向平衡位置(2)大小變化規(guī)律：物理量可劃分為兩個陣容大小變化規(guī)律：物理量可劃分為兩個陣容(x、a、F、Ep)與與(v、p、Ek)，在同一陣容內(nèi)物理量大小變，在同一陣容內(nèi)物理量大小變化的趨勢總是相同，不同陣容間物理量大小變化的化的趨勢總是相同，不同陣容間物理量大小變化的趨勢總是相反趨勢總是相反3簡諧振動的特點簡諧振動的特點(1)對稱性：位移大小、速度大小、加速度大小、運(yùn)對稱性：位移大小、速度大小、加速度大小、運(yùn)動時間關(guān)于平衡位置對稱相等動時間關(guān)于平衡位置對稱相等(2)守恒性：滿足機(jī)械能守恒，振動中機(jī)械能的總量守恒性：滿足機(jī)械能守恒，振動中機(jī)械能的總量保持不變保持不變(3)周期性：呈正周期性：呈正(余余)弦規(guī)律變化，其周期與振幅無弦規(guī)律變化，其周期與振幅無關(guān)，被稱之為固有周期關(guān)，被稱之為固有周期 (10分分)(2011年溫州模擬年溫州模擬)如圖如圖41為一為一彈簧振子的振動圖象，試完成以下要求：彈簧振子的振動圖象，試完成以下要求：圖圖41例例1(1)寫出該振子簡諧運(yùn)動的表達(dá)式寫出該振子簡諧運(yùn)動的表達(dá)式(2)在第在第2 s末到第末到第3 s末這段時間內(nèi)彈簧振子的加速末這段時間內(nèi)彈簧振子的加速度、速度、動能和彈性勢能各是怎樣變化的？度、速度、動能和彈性勢能各是怎樣變化的？(3)該振子在前該振子在前100 s的總位移是多少？路程是多少？的總位移是多少？路程是多少？(2)由圖可知，在由圖可知，在t2 s時，振子恰好通過平衡位時，振子恰好通過平衡位置，此時加速度為零，隨著時間的延續(xù)，位移值置，此時加速度為零，隨著時間的延續(xù)，位移值不斷加大，加速度的值也變大，速度值不斷變小，不斷加大，加速度的值也變大，速度值不斷變小，動能不斷減小，彈性勢能逐漸增大當(dāng)動能不斷減小，彈性勢能逐漸增大當(dāng)t3 s時，時，加速度的值達(dá)到最大，速度等于零，動能等于零，加速度的值達(dá)到最大，速度等于零，動能等于零，彈性勢能達(dá)到最大值彈性勢能達(dá)到最大值(6分分)(3)振子經(jīng)一周期位移為零，路程為振子經(jīng)一周期位移為零，路程為54 cm20 cm，前前100 s剛好經(jīng)過了剛好經(jīng)過了25個周期，所以前個周期，所以前100 s振子位振子位移移s0，(8分分)振子路程振子路程s2025 cm500 cm5 m(10分分)強(qiáng)化訓(xùn)練強(qiáng)化訓(xùn)練1(2011年高考上海卷年高考上海卷)兩個相同的單兩個相同的單擺靜止于平衡位置，使擺球分別以水平初速擺靜止于平衡位置，使擺球分別以水平初速v1、v2(v1v2)在豎直平面內(nèi)做小角度擺動，它們的在豎直平面內(nèi)做小角度擺動，它們的頻率與振幅分別為頻率與振幅分別為f1，f2和和A1，A2，則，則()Af1f2，A1A2Bf1A2 Df1f2，A1A2解析：選解析：選C.單擺的頻率由擺長決定，擺長相等，單擺的頻率由擺長決定，擺長相等，頻率相等，所以頻率相等，所以A、B錯誤；由機(jī)械能守恒，小錯誤；由機(jī)械能守恒，小球在平衡位置的速度越大，其振幅越大，所以球在平衡位置的速度越大，其振幅越大，所以C正確，正確，D錯誤錯誤波動圖象和振動圖象波動圖象和振動圖象兩種圖象的綜合判斷是高考考查的熱點，處理此兩種圖象的綜合判斷是高考考查的熱點，處理此類問題一般要注意兩點：類問題一般要注意兩點：1首先要根據(jù)橫坐標(biāo)來區(qū)分，質(zhì)點的振動圖象和首先要根據(jù)橫坐標(biāo)來區(qū)分，質(zhì)點的振動圖象和波的圖象波的圖象2由波的圖象找出振動圖象對應(yīng)質(zhì)點的位置，再由波的圖象找出振動圖象對應(yīng)質(zhì)點的位置，再由振動圖象確定波的圖象對應(yīng)時刻質(zhì)點的運(yùn)動方由振動圖象確定波的圖象對應(yīng)時刻質(zhì)點的運(yùn)動方向，對應(yīng)時刻和對應(yīng)質(zhì)點是聯(lián)系點向，對應(yīng)時刻和對應(yīng)質(zhì)點是聯(lián)系點例例2 (2011年高考重慶卷年高考重慶卷)介質(zhì)中坐標(biāo)原點介質(zhì)中坐標(biāo)原點O處處的波源在的波源在t0時刻開始振動，產(chǎn)生的簡諧波沿時刻開始振動，產(chǎn)生的簡諧波沿x軸軸正向傳播，正向傳播，t0時刻傳到時刻傳到L處，波形如圖處，波形如圖42所所示下列能描述示下列能描述x0處質(zhì)點振動的圖象是處質(zhì)點振動的圖象是()圖圖42圖圖43【解析】由波動圖象可知【解析】由波動圖象可知t0時時x0處質(zhì)點正向下振處質(zhì)點正向下振動，下一時刻質(zhì)點縱坐標(biāo)將減小，排除動，下一時刻質(zhì)點縱坐標(biāo)將減小，排除B、D選選項項x0處質(zhì)點開始振動時的振動方向向下，故選項處質(zhì)點開始振動時的振動方向向下，故選項A錯誤，選項錯誤，選項C正確正確【答案】【答案】C圖圖44Aa處質(zhì)點的振動圖象處質(zhì)點的振動圖象 Bb處質(zhì)點的振動圖象處質(zhì)點的振動圖象Cc處質(zhì)點的振動圖象處質(zhì)點的振動圖象 Dd處質(zhì)點的振動圖象處質(zhì)點的振動圖象波的多解問題的計算波的多解問題的計算例例3 (2011年鎮(zhèn)江模擬年鎮(zhèn)江模擬)如圖如圖45實線是某時刻實線是某時刻的波形圖象，虛線是經(jīng)過的波形圖象，虛線是經(jīng)過0.2 s時的波形圖象求：時的波形圖象求：圖圖45(1)波傳播的可能距離；波傳播的可能距離；(2)可能的周期可能的周期(頻率頻率)；(3)可能的波速；可能的波速；(4)若波速是若波速是35 m/s，求波的傳播方向；，求波的傳播方向；(5)若若0.2 s小于一個周期時，傳播的距離、周期小于一個周期時，傳播的距離、周期(頻頻率率)、波速、波速【解析解析】(1)波的傳播方向有兩種可能：向左傳播波的傳播方向有兩種可能：向左傳播或向右傳播向左傳播時，傳播的距離為或向右傳播向左傳播時，傳播的距離為xn3/4(4n3)m(n0、1、2)向右傳播時，傳播的距離為向右傳播時，傳播的距離為xn/4(4n1)m(n0、1、2)(2)向左傳播時，傳播的時間為向左傳播時，傳播的時間為tnT3T/4得：得：T4t/(4n3)0.8/(4n3)(n0、1、2)向右傳播時，傳播的時間為向右傳播時，傳播的時間為tnTT/4得：得：T4t/(4n1)0.8/(4n1)(n0、1、2)(3)計算波速，有兩種方法：計算波速，有兩種方法：vx/t或或v/T向左傳播時，向左傳播時，vx/t(4n3)/0.2(20n15) m/s.(5)若若0.2 s小于一個周期，說明波在小于一個周期，說明波在0.2 s內(nèi)傳播內(nèi)傳播的距離小于一個波長則：向左傳播時，傳播的距離小于一個波長則：向左傳播時，傳播的距離的距離x3/43 m；傳播的時間；傳播的時間t3T/4得：得：周期周期T0.267 s；波速；波速v15 m/s.向右傳播時，傳播的距離為向右傳播時，傳播的距離為/41 m；傳播的；傳播的時間時間tT/4得：周期得：周期T0.8 s；波速；波速v5 m/s.【答案答案】見解析見解析強(qiáng)化訓(xùn)練強(qiáng)化訓(xùn)練3(2010年高考福建卷年高考福建卷)一列簡諧橫波一列簡諧橫波在在t0時刻的波形如圖中的實線所示，時刻的波形如圖中的實線所示，t0.02 s時刻的波形如圖時刻的波形如圖46中虛線所示若該波的周中虛線所示若該波的周期期T大于大于0.02 s，則該波的傳播速度可能是，則該波的傳播速度可能是()圖圖46A2 m/sB3 m/sC4 m/s D5 m/s知能優(yōu)化訓(xùn)練知能優(yōu)化訓(xùn)練本部分內(nèi)容講解結(jié)束本部分內(nèi)容講解結(jié)束按按ESC鍵退出全屏播放鍵退出全屏播放