2018版高三物理一輪復(fù)習(xí)課知識(shí)全通關(guān)題型全突破能力大提升-專題17-機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波-共89張

1、目 錄 Contents,考情精解讀,考點(diǎn)1,考點(diǎn)2,考法3,考法2,考法1,考法4,方法1,A.考點(diǎn)全通關(guān),B.題型全突破,C.能力大提升,方法2,,考點(diǎn)3,方法3,,考法6,考法5,,考情精解讀,,考綱解讀,命題趨勢(shì),命題規(guī)律,物理 專題十七 機(jī)

2、械振動(dòng)與機(jī)械波,,,,·簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)Ⅰ·簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的公式和圖像 Ⅱ·單擺、周期公式 Ⅰ·受迫振動(dòng)和共振 Ⅰ·機(jī)械波、橫波和縱波Ⅰ·橫波的圖像Ⅱ·波速、波長(zhǎng)和頻率(周期)的關(guān)系 Ⅰ·波的干涉和衍射現(xiàn)象 Ⅰ·多普勒效應(yīng)Ⅰ·實(shí)驗(yàn)一:探究單擺的運(yùn)動(dòng)、用單擺測(cè)定重力加速度,,考綱解讀,命題趨勢(shì),命題規(guī)律,物理

3、 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,,,,,考綱解讀,命題規(guī)律,,,命題趨勢(shì),物理 專題十七

4、機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,,考綱解讀,命題規(guī)律,,,命題趨勢(shì),物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,,考綱解讀,命題規(guī)律,,,,,,返回目錄,,1.熱點(diǎn)預(yù)測(cè)　預(yù)計(jì)2018年高考對(duì)本部分的考查仍會(huì)以定性分析或簡(jiǎn)單的定量計(jì)算為主,難度一般,注意實(shí)際生活中與本專題內(nèi)容

5、相聯(lián)系的題目.2.趨勢(shì)分析　高考中對(duì)本專題的考查以圖像為主,考查簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和機(jī)械波傳播時(shí)的空間關(guān)系.另外,有關(guān)波速的相關(guān)計(jì)算、波的多解問題、用單擺測(cè)重力加速度也要引起重視.,,命題趨勢(shì),物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,,考點(diǎn)全通關(guān),,,,考

6、點(diǎn)1　機(jī)械振動(dòng),繼續(xù)學(xué)習(xí),物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,一、振動(dòng)及描述振動(dòng)的物理量1.機(jī)械振動(dòng):物體(或物體的一部分)在某一中心位置兩側(cè)所做的往復(fù)運(yùn)動(dòng)稱為機(jī)械振動(dòng),簡(jiǎn)稱振動(dòng).2.回復(fù)力:振動(dòng)物體所受的總是指向平衡位置的力.它可以是某一個(gè)力,也

7、可以是幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力,屬于效果力,在具體問題中要注意分析是什么力提供了回復(fù)力.3.位移(x):由平衡位置指向振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段,是矢量,其最大值等于振幅. 　 無論振子從什么位置開始振動(dòng),其位移總是以平衡位置為初位置.4.振幅(A):振動(dòng)物體離開平衡位置的最大距離,是標(biāo)量,表示振動(dòng)的強(qiáng)弱.,,,,5.周期(T)和頻率(f):周期和頻率是表示振動(dòng)快慢的物理量,兩者互為倒數(shù)關(guān)系. 　

8、當(dāng)T和f由振動(dòng)系統(tǒng)本身決定時(shí),叫作固有周期和固有頻率.二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)1.簡(jiǎn)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)規(guī)律,即它的振動(dòng)圖像(x-t圖像)是一條正弦曲線,這樣的振動(dòng)叫作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).(1)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最基本、最簡(jiǎn)單的振動(dòng).(2)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移隨時(shí)間按正弦規(guī)律變化,所以簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)不是勻速運(yùn)動(dòng),而是變力作用下的運(yùn)動(dòng).,物理

9、 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),,,,物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),2.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的兩種模型,,,,物理

10、 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),3.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式(1)動(dòng)力學(xué)表達(dá)式:F=-kx,其中“-”表示回復(fù)力與位移的方向相反.(2)運(yùn)動(dòng)學(xué)表達(dá)式:x=Asin(ωt+φ),其中A表示振幅,ω=2πf表示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的快慢,(ωt+φ)表示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的相位,φ叫作初相. 　 相

11、位是描述振動(dòng)“步調(diào)”的一個(gè)物理量,若兩個(gè)振動(dòng)的步調(diào)一致,就說它們的相位是相同的;若不一致,就說它們振動(dòng)的相位不相同,或說它們存在相位差.,,,,物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),4.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像(1)從平衡位置開始計(jì)時(shí),函數(shù)表達(dá)式為x=

12、Asin ωt,圖像如圖甲所示.　　　 圖甲　　　 圖乙(2)從最大位移處開始計(jì)時(shí),函數(shù)表達(dá)式為x=Acos ωt,圖像如圖乙所示.　簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像表示的是振子的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律,而振子的實(shí)際軌跡并非正弦(或余弦)曲線.,,,,物理

13、 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),三、阻尼振動(dòng)和受迫振動(dòng)1.阻尼振動(dòng)(1)定義:振幅逐漸減小的振動(dòng).(2)原因:振動(dòng)系統(tǒng)要克服阻力做功,其機(jī)械能減少,導(dǎo)致振幅減小.(3)功能關(guān)系:系統(tǒng)減少的機(jī)械能用于克服阻力做功.2.受迫振動(dòng)(1)定義:在外界周期性驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng).(2)頻率特征:受迫振動(dòng)的頻率等于f驅(qū),與f固無關(guān).(3)振幅特征:驅(qū)動(dòng)力的頻率越接近固有

14、頻率,振幅越大,當(dāng)f驅(qū)=f固時(shí),振幅最大,這種現(xiàn)象叫作共振.受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí),驅(qū)動(dòng)力對(duì)系統(tǒng)所做的功及時(shí)補(bǔ)償了系統(tǒng)因克服阻力做功而損失的機(jī)械能,振幅保持不變.,,,,物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),3.自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振的比較,,,

15、,物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),通關(guān)秘籍 1.物體做受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,與物體的固有頻率無關(guān).2.穩(wěn)定時(shí)物體做受迫振動(dòng)的振幅由驅(qū)動(dòng)力的頻率和物體的固有頻率共同決定:兩者相差越小,受迫振動(dòng)的振幅越大;兩者相差越大,受迫振

16、動(dòng)的振幅越小.3.受迫振動(dòng)系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)化不再只有系統(tǒng)內(nèi)部動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化,還有驅(qū)動(dòng)力對(duì)系統(tǒng)做正功補(bǔ)償系統(tǒng)因克服阻力做功而損失的機(jī)械能.,,,,物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,返回目錄,4.共振曲線 (1)如圖所示的共振曲線,曲線表示受迫

17、振動(dòng)的振幅A(縱坐標(biāo))隨驅(qū)動(dòng)力頻率f(橫坐標(biāo))的變化而變化.驅(qū)動(dòng)力的頻率f跟振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率f0相差越小,振幅越大;驅(qū)動(dòng)力的頻率f等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率f0時(shí),振幅最大. (2)受迫振動(dòng)中系統(tǒng)能量的轉(zhuǎn)化:做受迫振動(dòng)的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒,系統(tǒng)與外界時(shí)刻進(jìn)行能量交換.,,,,一、波的形成和傳播1.機(jī)械波的形成(1)機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波,簡(jiǎn)稱波.(2)機(jī)械波的形成條件:①有持續(xù)振動(dòng)的波源;②有傳播振動(dòng)的介質(zhì).　

18、 有機(jī)械波必有機(jī)械振動(dòng),有機(jī)械振動(dòng)不一定有機(jī)械波.已經(jīng)形成的波跟波源無關(guān),波源停止振動(dòng),波繼續(xù)傳播.2.機(jī)械波的分類(1)橫波:質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互垂直的波,叫作橫波.在橫波中,凸起的最高處叫作波峰,凹下的最低處叫作波谷.機(jī)械橫波只能在固體中傳播,不能在液體或氣體中傳播.,物理

19、 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),考點(diǎn)2　機(jī)械波,,,,(2)縱波:質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上的波,叫作縱波.在縱波中,質(zhì)點(diǎn)分布最密的位置叫作密部,質(zhì)點(diǎn)分布最疏的位置叫作疏部.縱波可以在固體中傳播,也可以在液體或氣體中傳播.3.機(jī)械波的特點(diǎn)(1)每一質(zhì)點(diǎn)都以它的平衡位置為中心做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng);后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)總是落后于帶動(dòng)它的前一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng).(2) 波傳播的只是運(yùn)動(dòng)(

20、振動(dòng))形式和振動(dòng)能量,介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移.4.描述機(jī)械波的物理量(1)波長(zhǎng)(λ):在波動(dòng)中,振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離,叫作波長(zhǎng).在橫波中,兩個(gè)相鄰波峰(或波谷)間的距離等于波長(zhǎng).在縱波中,兩個(gè)相鄰密部(或疏部)間的距離等于波長(zhǎng).,物理

21、 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),,,,(2)頻率(f):波的頻率等于波源處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率.波的頻率由波源決定,在任何介質(zhì)中頻率不變.(3)波速(v):單位時(shí)間內(nèi)機(jī)械波在介質(zhì)中所傳播的距離叫作波速.波速的大小由介質(zhì)的性質(zhì)決定,同一列波在不同介質(zhì)中的傳播速度不同.(4)波長(zhǎng)、頻率(或周期)和波速的關(guān)系v= 𝜆 𝑇 =λf通關(guān)秘籍 1.周期或頻率,只取決于波源,而與v、λ無直接

22、關(guān)系.2.波速v取決于介質(zhì)的性質(zhì),它與T、λ無直接關(guān)系.只要介質(zhì)不變,v就不變;如果介質(zhì)變了,v也一定變.3.波長(zhǎng)λ取決于v和T.只要v和T中的一個(gè)發(fā)生變化,λ必然發(fā)生變化,從而保持v= 𝜆 𝑇 或v=λf的關(guān)系.,物理

23、 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),,,,二、波的圖像1.波的圖像:如圖所示為一橫波的圖像,它反映了在波的傳播過程中,某一時(shí)刻介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移在空間的分布.簡(jiǎn)諧波的圖像為正弦(或余弦)曲線.2.波的圖像的應(yīng)用根據(jù)機(jī)械波的傳播規(guī)律,利用波的圖像可判定:(1)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振幅A和波長(zhǎng)λ,以及該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移和加速度的方向.(2)根據(jù)波的傳播方向確定該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向,且能畫出在Δt前(或后)的波形圖像.

24、(3)根據(jù)某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向確定波的傳播方向.,物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),,,,三、波的衍射、干涉和多普勒效應(yīng)1.波的疊加:幾列波相遇時(shí)能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)特征繼續(xù)傳播,在它們重疊的區(qū)域里,介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波引起的振動(dòng),質(zhì)

25、點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和.2.波的衍射和波的干涉的比較,物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),,,,通關(guān)秘籍 1.穩(wěn)定干涉中,振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域和振動(dòng)減弱區(qū)域的空間位置是不變的.加強(qiáng)區(qū)域中心質(zhì)點(diǎn)的振幅等于兩列波的振幅之和,

26、減弱區(qū)域中心質(zhì)點(diǎn)的振幅等于兩列波的振幅之差.2.振動(dòng)加強(qiáng)的條件是兩波源到該區(qū)域中心的距離之差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍(半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍),振動(dòng)減弱的條件是兩波源到該區(qū)域中心的距離之差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍.3.只有符合干涉條件的兩列波相遇時(shí)才能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象;任何波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象,而發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象需要一定的條件.3.多普勒效應(yīng)(1)多普勒效應(yīng):當(dāng)波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者會(huì)感到波的頻率發(fā)生變化,這種現(xiàn)象叫作多普勒效應(yīng).,物理

27、 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),,,,(2)波源的頻率與觀察者接收到的波的頻率①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).②觀察者接收到的波的頻率等于觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù).(3)多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生①當(dāng)波源和觀察者相對(duì)于

28、介質(zhì)都不動(dòng)時(shí),觀察者接收到的波的頻率等于波源的頻率.②波源相對(duì)于介質(zhì)不動(dòng),當(dāng)觀察者靠近波源運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者接收到的波的頻率增大;當(dāng)觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)時(shí),觀察者接收到的波的頻率減小,且當(dāng)觀察者運(yùn)動(dòng)的速度與波速相等時(shí)觀察者接收不到波.③觀察者相對(duì)于介質(zhì)不動(dòng),當(dāng)波源接近觀察者時(shí),觀察者接收到的波的頻率增大;當(dāng)波源遠(yuǎn)離觀察者時(shí),觀察者接收到的波的頻率減小.,物理

29、 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),,,,物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,返回目錄,通關(guān)秘籍1.發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí),波源的真實(shí)頻率不會(huì)發(fā)

30、生任何變化,只是觀察者接收到的波的頻率發(fā)生了變化.2.觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化的原因是觀察者與波源之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng).4.聲波:一切振動(dòng)著發(fā)聲的物體都叫聲源.聲源的振動(dòng)在介質(zhì)中形成縱波.頻率為20 Hz到20 000 Hz的聲波能引起人的聽覺.頻率低于20 Hz的聲波稱為次聲波;頻率高于20 000 Hz 的聲波稱為超聲波,超聲波的應(yīng)用十分廣泛,如聲吶、B超、探傷儀等.聲波在空氣中的傳播速度約為340 m/s.聲波具有反射、干涉、

31、衍射等波的特有現(xiàn)象.,,,,1.實(shí)驗(yàn)原理:單擺在偏角很小時(shí),振動(dòng)周期跟偏角的大小和擺球的質(zhì)量無關(guān),這時(shí)單擺的周期公式是T=2π 𝑙 𝑔 .變換這個(gè)公式,得到g= 4 π 2 𝑙 𝑇 2 .因此,測(cè)出單擺的擺長(zhǎng)l和振動(dòng)周期T,就可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭的值.2.實(shí)驗(yàn)器材:長(zhǎng)約1 m的細(xì)絲線一條,過球心開有小孔的金屬小球一個(gè),帶有鐵夾的鐵架臺(tái)一個(gè),毫米刻度尺一把,

32、停表一塊.3.實(shí)驗(yàn)步驟(1)讓細(xì)絲線的一端穿過小球上的小孔,然后打一個(gè)比小孔大一些的線結(jié),做成單擺.,物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),考點(diǎn)3　實(shí)驗(yàn):用單擺測(cè)定重力加速度,,,,(2)把細(xì)絲線的上端用鐵夾固定在鐵架臺(tái)上,把鐵架臺(tái)放在

33、實(shí)驗(yàn)桌邊,使鐵夾伸到桌面以外,讓擺球自由下垂,在單擺平衡位置處做上標(biāo)記.(3)用刻度尺測(cè)量單擺的擺長(zhǎng)(懸點(diǎn)到球心間的距離).(4)把單擺從平衡位置拉開一個(gè)很小的角度,然后放開小球讓它擺動(dòng),用停表測(cè)出單擺完成30次或50次全振動(dòng)的時(shí)間,計(jì)算出平均完成一次全振動(dòng)的時(shí)間,這個(gè)時(shí)間就是單擺的振動(dòng)周期.(5)改變擺長(zhǎng),重做幾次實(shí)驗(yàn).(6)根據(jù)單擺的周期公式,計(jì)算出每次實(shí)驗(yàn)的重力加速度,求出幾次實(shí)驗(yàn)得到的重力加速度的平均值.(7)將測(cè)得的

34、重力加速度值與當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣戎颠M(jìn)行比較,分析產(chǎn)生誤差的可能原因.,物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),,,,物理

35、 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),4.數(shù)據(jù)處理(1)計(jì)算法:根據(jù)公式T=2π 𝑙 𝑔 可得g= 4 π 2 𝑙 𝑇 2 ,將每次測(cè)得的周期和擺長(zhǎng)l代入公式g= 4 π 2 𝑙 𝑇 2 中算出重力加速度g的值,再算出g的平均值,即為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊臏y(cè)量值.

36、(2)圖像法:由單擺的周期公式T=2π 𝑙 𝑔 可得 l= 𝑔 4 π 2 T2,因此以擺長(zhǎng)l為縱軸,以T2為橫軸作出的l-T2圖像是一條過原點(diǎn)的直線,如圖所示,求出斜率k,即可求出g的值.g=4π2k,k= 𝑙 𝑇 2 = Δ𝑙 Δ 𝑇 2 .,,,,5.注意事項(xiàng)(1)擺線應(yīng)選擇細(xì)、輕且不易伸長(zhǎng)的線(長(zhǎng)度為1

37、 m左右);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).(2)單擺懸線的上端應(yīng)當(dāng)固定牢固,不可隨意卷在鐵架臺(tái)的橫桿上,以免振動(dòng)時(shí)擺長(zhǎng)改變.(3)擺動(dòng)時(shí)控制擺線偏離豎直方向的角度不能太大.(4)擺球擺動(dòng)時(shí),要使擺球保持在同一個(gè)豎直平面內(nèi),不要形成圓錐擺.(5)周期的測(cè)量:用停表測(cè)出單擺做n(30~50)次全振動(dòng)所用的時(shí)間t,則周期T=t/n.測(cè)量時(shí)應(yīng)從擺球通過最低位置時(shí)開始計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù),并且開始計(jì)時(shí)時(shí)數(shù)“零”,以

38、后擺球每從同一方向通過最低位置時(shí)計(jì)數(shù)一次.,物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),,,,物理

39、 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,返回目錄,6.誤差分析(1)本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)誤差主要來源于單擺模型本身是否符合要求,即:懸點(diǎn)是否固定,是單擺還是復(fù)擺,球、線是否符合要求,擺球擺動(dòng)時(shí)是圓錐擺還是在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng),以及測(cè)量哪段長(zhǎng)度作為擺長(zhǎng)等.(2)本實(shí)驗(yàn)的偶然誤差主要來源于時(shí)間(單擺周期)的測(cè)量,因此,要注意測(cè)準(zhǔn)時(shí)間(周期),要從擺球通過平衡位置時(shí)開始計(jì)時(shí),最好采用倒數(shù)計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)的方法,不能多記或漏記擺

40、動(dòng)次數(shù).為了減小偶然誤差,要進(jìn)行多次測(cè)量后取平均值.(3)本實(shí)驗(yàn)中測(cè)量長(zhǎng)度(擺線長(zhǎng)、擺球的直徑)時(shí),讀數(shù)讀到毫米位即可.測(cè)量時(shí)間時(shí),停表讀數(shù)的有效數(shù)字讀到停表的最小刻度,不再往下估讀一位.,,題型全突破,,,,,考法1 對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的理解,􀳅 考法指導(dǎo)　1.動(dòng)力學(xué)特征F=-kx,“-”表示回復(fù)力的方向與位移方向相反,k是比例系數(shù),不一定是彈簧的勁度系數(shù).2.運(yùn)動(dòng)學(xué)特征簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的加速度與物體偏離平衡位置的位移

41、成正比而方向相反,為變加速運(yùn)動(dòng),遠(yuǎn)離平衡位置時(shí),x、F、a、Ep均增大,v、Ek均減小,靠近平衡位置時(shí)則相反.3.運(yùn)動(dòng)的周期性特征相隔T或nT的兩個(gè)時(shí)刻振子處于同一位置且振動(dòng)狀態(tài)相同.,物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),,,,4.對(duì)稱性

42、特征(1)相隔 𝑇 2 或 (2𝑛+1)𝑇 2 (n為正整數(shù))的兩個(gè)時(shí)刻,振子位置關(guān)于平衡位置對(duì)稱,位移、速度、加速度大小相等,方向相反.(2)如圖所示,振子經(jīng)過關(guān)于平衡位置O對(duì)稱的兩點(diǎn)P、P'(OP=OP')時(shí),速度的大小、動(dòng)能、勢(shì)能相等,相對(duì)于平衡位置的位移大小相等.(3)振子由P到O所用時(shí)間等于由O到P'所用時(shí)間,即tPO=tOP'(4)振子

43、往復(fù)過程中通過同一段路程(如OP段)所用時(shí)間相等,即tOP=tPO.5.能量特征振動(dòng)的能量包括動(dòng)能Ek和勢(shì)能Ep,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過程中,系統(tǒng)動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒.,物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),,,,物理

44、 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),考法示例1　如圖所示,彈簧下面掛一質(zhì)量為m的物體,物體在豎直方向上做振幅為A的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),當(dāng)物體振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),彈簧正好為原長(zhǎng),彈簧在彈性限度內(nèi),則物體在振動(dòng)過程中(　　)A.彈簧的最大彈性勢(shì)能等于2mgAB.彈簧的彈

45、性勢(shì)能和物體動(dòng)能總和不變C.物體在最低點(diǎn)時(shí)的加速度大小應(yīng)為2gD.物體在最低點(diǎn)時(shí)的彈力大小應(yīng)為mg,,,,物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,解析　因物體振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),彈簧正好為原長(zhǎng),此時(shí)彈簧彈力等于零,物體的重力 mg=F回=kA,當(dāng)物體在最低

46、點(diǎn)時(shí),彈簧的彈性勢(shì)能最大等于2mgA,A正確;在最低點(diǎn),由F回=mg=ma知,C錯(cuò)誤;由F彈-mg=F回得F彈=2mg,D錯(cuò)誤;由能量守恒知,彈簧的彈性勢(shì)能和物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能三者的總和不變,B錯(cuò)誤. 答案　A,繼續(xù)學(xué)習(xí),,,,物理 專題十七 機(jī)

47、械振動(dòng)與機(jī)械波,返回目錄,突破攻略分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的技巧1. 做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體經(jīng)過平衡位置時(shí),回復(fù)力一定為零,但所受合外力不一定為零.2.分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各物理量的變化情況時(shí),一定要以位移為橋梁,位移增大時(shí),振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的回復(fù)力、加速度、勢(shì)能均增大,速度、動(dòng)能均減小;反之,則產(chǎn)生相反的變化.另外,各矢量均在其值為零時(shí)改變方向.3.分析過程中要特別注意簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性和對(duì)稱性.,,,,物理

48、 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),考法2 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像,􀳅 考法指導(dǎo)　簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像遵從正弦函數(shù)規(guī)律,從簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像中可以獲得如下信息(1)振幅A、周期T.(2)某一時(shí)刻振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移.(3)某一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的回復(fù)力、加速度和速度的方向.①回復(fù)力和加速度

49、的方向:因?yàn)榛貜?fù)力總是指向平衡位置,所以回復(fù)力和加速度在圖像上總是指向t軸.②速度的方向:速度的方向可以通過下一時(shí)刻位移的變化來判定,下一時(shí)刻位移若增大,振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的速度方向就是遠(yuǎn)離t軸;下一時(shí)刻位移若減小,振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的速度方向就是指向t軸.,,,,物理

50、 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),(4)某段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移、回復(fù)力、加速度、速度、動(dòng)能、勢(shì)能的變化情況.1.確定振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在任一時(shí)刻的位移如圖所示,與t1、t2時(shí)刻對(duì)應(yīng)的位移分別為x1=+7 cm,x2=-5 cm.2.確定振動(dòng)的振幅上圖中的最大位移值等于振幅,如上圖所示,振幅為 10 cm.3.確定振動(dòng)的周期和頻率振動(dòng)圖像上一個(gè)完整的正弦(或余弦)圖形在時(shí)間軸上拉開的“長(zhǎng)度”表示周期.由上圖可知,OD、AE、

51、BF對(duì)應(yīng)的時(shí)間都等于振動(dòng)周期,T=0.2 s,頻率f= 1 𝑇 =5 Hz.,,,,物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,4.確定各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向上圖中,在t1時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)正遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動(dòng);在t3時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)正向著平衡位置運(yùn)動(dòng).5.

52、比較各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的加速度的大小和方向上圖中,t1時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移x1為正,加速度a1為負(fù),兩者方向相反;t2時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移x2為負(fù),加速度a2為正,兩者方向相反.又|x1|>|x2|,所以|a1|>|a2|.6.比較不同時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的勢(shì)能、動(dòng)能的大小質(zhì)點(diǎn)離平衡位置的位移越大,質(zhì)點(diǎn)所具有的勢(shì)能越大,動(dòng)能越小.如上圖所示,在t1時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的勢(shì)能Ep1大于t2時(shí)刻的勢(shì)能Ep2,而動(dòng)能Ek1<Ek2.,繼續(xù)學(xué)習(xí),,,,繼續(xù)學(xué)習(xí),物

53、理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,考法示例2　一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)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)的頻率為4 HzB.在10 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程是20 cmC.在5 s末,質(zhì)點(diǎn)的速度為零,加速度最大D.t=1.5 s和t

54、=4.5 s兩時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移大小相等,都是 2 cm,,,,思路分析　本題可按以下思路進(jìn)行求解:解析　由圖像可知,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期為4 s,故頻率為0.25 Hz,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在10 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)了2.5個(gè)周期,經(jīng)過的路程是10A=20 cm,選項(xiàng)B正確;在5 s末,質(zhì)點(diǎn)處于正向最大位移處,速度為零,加速度最大,選項(xiàng)C正確;由圖像可得振動(dòng)方程是x=2sin( π 2 t) cm,將t=1.5 s和t=4.5 s代入振動(dòng)方程得x

55、= 2 cm,選項(xiàng)D正確.答案　BCD,物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,返回目錄,,,,物理

56、 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),考法3 對(duì)波的形成與傳播的考查,􀳅 考法指導(dǎo)1.在波動(dòng)中,振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離叫波長(zhǎng).2.波傳到任意一點(diǎn),該點(diǎn)的起振方向都和波源的起振方向相同.3.介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)做的都是受迫振動(dòng),所以任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率和周期都和波源相同.因此可以斷定:波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì),由于介質(zhì)的情況不同,它的波長(zhǎng)和波速可以改變,但頻

57、率和周期都不會(huì)改變.4.振源經(jīng)過一個(gè)周期T完成一次全振動(dòng),波恰好向前傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離,所以有v= 𝜆 𝑇 =λf.5.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)nT(波傳播nλ)時(shí),波形不變.6.相隔波長(zhǎng)整數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn),振動(dòng)狀態(tài)總相同,相隔半波長(zhǎng)奇數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn),振動(dòng)狀態(tài)總相反.,,,,繼續(xù)學(xué)習(xí),物理

58、 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,考法示例3　在均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個(gè)質(zhì)點(diǎn),相鄰兩質(zhì)點(diǎn)間的距離均為L(zhǎng),如圖甲所示.一列橫波沿該直線向右傳播,t=0時(shí)到達(dá)質(zhì)點(diǎn)1,質(zhì)點(diǎn)1開始向下運(yùn)動(dòng),經(jīng)過時(shí)間Δt第一次出現(xiàn)如圖乙所示的波形.求: 圖甲　　　　　 圖乙(1)該波的波長(zhǎng);(2

59、)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期;(3)該波的波速.,,,,繼續(xù)學(xué)習(xí),物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,思路分析　本題可按以下思路進(jìn)行求解:,,,,解析　(1)由題圖可知,質(zhì)點(diǎn)1、9是相鄰且振動(dòng)情況總是相同的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn),它們的平衡位置之間的距離即為一個(gè)波長(zhǎng),即λ=8

60、L.(2)t=0時(shí),波剛傳到質(zhì)點(diǎn)1,且質(zhì)點(diǎn)1的起振方向向下,說明波中各質(zhì)點(diǎn)的起振方向均向下,在Δt后由圖像可知質(zhì)點(diǎn)9的振動(dòng)方向?yàn)橄蛏?說明它已經(jīng)振動(dòng)了 𝑇 2 ,因此Δt=T+ 𝑇 2 ,即T= 2 3 Δt.(3)波速v= 𝜆 𝑇 = 12𝐿 Δ𝑡 .答案　(1)λ=8L　(2)T= 2 3 Δt　(3)v= 12𝐿

61、Δ𝑡,物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,返回目錄,,,,物理

62、 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),考法4 波的多解,􀳅 考法指導(dǎo)1.在波動(dòng)中,振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離叫波長(zhǎng).2.波傳到任意一點(diǎn),該點(diǎn)的起振方向都和波源的起振方向相同.3.介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)做的都是受迫振動(dòng),所以任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率和周期都和波源相同.因此可以斷定:波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì),由于介質(zhì)的情況不同,它的波長(zhǎng)和波速可以改變,但頻率和周期都不會(huì)改變.4.振源經(jīng)過一個(gè)周期

63、T完成一次全振動(dòng),波恰好向前傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離,所以有v= 𝜆 𝑇 =λf.5.質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)nT(波傳播nλ)時(shí),波形不變.6.相隔波長(zhǎng)整數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn),振動(dòng)狀態(tài)總相同,相隔半波長(zhǎng)奇數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn),振動(dòng)狀態(tài)總相反.,,,,物理

64、 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),c.只已知波速而不明確波的傳播方向,則應(yīng)考慮波沿兩個(gè)方向傳播的可能,即沿x軸正方向傳播或沿x軸負(fù)方向傳播.d.只給出兩時(shí)刻的波形,則有多次重復(fù)出現(xiàn)的可能.(3)隱含性形成多解在波動(dòng)問題中,往往只給出完整波形的一部分,或給出幾個(gè)特殊點(diǎn),而其余信息均處于隱含狀態(tài).這樣,波形就有多種情況,造成波動(dòng)問題的多解性.2.解決波的多解問題的思路一般采用從特殊到一般的思維方法,即找出一個(gè)周期內(nèi)滿足條

65、件的關(guān)系Δt或Δx,若此關(guān)系為時(shí)間,則t=nT+Δt(n=0,1,2…);若此關(guān)系為距離,則x=nλ+Δx(n=0,1,2…).,,,,物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),考法示例4　如圖所示,一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,實(shí)線表示t=0時(shí)刻

66、的波形,虛線表示t=0.7 s時(shí)刻的波形.則這列波的 (　　)A.波長(zhǎng)為4 m　　　　　　　B.周期可能為0.4 s C.頻率可能為0.25 Hz D.波速可能為5.7 m/s,,,,物理 專題十七 機(jī)械振

67、動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),思路分析　本題可按以下思路進(jìn)行求解:由波形圖得到波長(zhǎng)→由波形圖和時(shí)間間隔得到周期→由v= 𝜆 𝑇 得到波速解析　由波形圖可知,這列波的波長(zhǎng)為λ=4 m,選項(xiàng)A正確;由于該波沿x軸正方向傳播,根據(jù)虛線波形和實(shí)線波形之間的時(shí)間間隔可得0.7 s=nT+ 3 4 T,解得周期T= 2.8 3+4𝑛 s(n=0,1,2,…),故周期可能為0.4 s,頻率可能為2.5

68、Hz,選項(xiàng)B正確,C錯(cuò)誤;由v= 𝜆 𝑇 可知,波速不可能為5.7 m/s,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.答案　AB,,,,點(diǎn)評(píng)　本題多解的原因是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期性,經(jīng)過整數(shù)個(gè)周期質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到原來的位置,波形與原來一樣,這種問題的處理方法是“去整留零”. 方法規(guī)律 波的多解問題的一般解題步驟(1)根據(jù)初、末兩時(shí)刻的波形圖確定傳播距離與波長(zhǎng)的關(guān)系通式.(2)根據(jù)題設(shè)條件判斷是唯一解還是多解.(3)根據(jù)波速公式v=

69、 Δ𝑥 Δ𝑡 或v= 𝜆 𝑇 =λf求波速.,物理 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,返回目錄,,,,物理

70、 專題十七 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,繼續(xù)學(xué)習(xí),考法5 振動(dòng)和波動(dòng)的比較,􀳅 考法指導(dǎo)1.振動(dòng)和波動(dòng)的比較,,,,物理 專題十七