《大高考》2016屆高考物理全國通用配套課件配套練習(xí)專題十四--機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波

1、知識(shí)點(diǎn)一 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 單擺及其周期公式1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(1)定義：物體在跟位移大小成正比并且總是指向_________的回復(fù)力作用下的振動(dòng).,平衡位置,(2)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征①動(dòng)力學(xué)特征：F回＝_______.②運(yùn)動(dòng)學(xué)特征：x、v、a均按正弦或余弦規(guī)律發(fā)生周期性變化(注意v、a的變化趨勢(shì)相反).③能量特征：系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，振幅A不變.,－kx,2.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的兩種模型,自由伸長,彈力,重力,【易錯(cuò)防范】(1)周期、頻率是表征物

2、體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)快慢程度的物理量.(　　)(2)振幅等于振子運(yùn)動(dòng)軌跡的長度.(　　)(3)彈簧振子每次經(jīng)過平衡位置時(shí)，位移為零、動(dòng)能為零.(　　)(4)振動(dòng)物體在平衡位置時(shí)所處的狀態(tài)一定是平衡狀態(tài).(　　),√,×,×,×,知識(shí)點(diǎn)二 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的公式和圖象1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式(1)動(dòng)力學(xué)表達(dá)式：F＝_____，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＝___________，其

3、中A代表振幅，ω＝2πf表示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的快慢，(ωt＋φ)代表簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的相位，φ叫做_____.,－kx,Asin(ωt＋φ),初相,2.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象(1)從__________開始計(jì)時(shí)，函數(shù)表達(dá)式為x＝Asin ωt，圖象如圖甲所示.,平衡位置,(2)從____________開始計(jì)時(shí)，函數(shù)表達(dá)式為x＝Acos ωt，圖象如圖乙所示.,最大位移處,知識(shí)點(diǎn)三 受迫振動(dòng)和共振1.受迫振動(dòng)：物體在_______驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)叫受

4、迫振動(dòng).2.頻率特征:做受迫振動(dòng)的物體,它的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率(f驅(qū))，與固有頻率 (f固)無關(guān).3.共振：驅(qū)動(dòng)力的頻率越接近固有頻率，振幅越大；當(dāng)f驅(qū)＝_____時(shí)，振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振.,周期性,f固,【易錯(cuò)防范】(1)由圖象可以判定物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)速度、加速度的方向.(　　)(2)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象描述的是振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的軌跡.(　　)(3)物體做受迫振動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)頻率與固有頻率無關(guān).(　　),√,×,√,知識(shí)點(diǎn)四

5、 機(jī)械波 橫波和縱波1.機(jī)械波的形成條件(1)有發(fā)生機(jī)械振動(dòng)的波源.(2)有傳播介質(zhì)，如空氣、水等.2.傳播特點(diǎn)(1)機(jī)械波傳播的只是振動(dòng)的_____和_____，質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，并不隨波______.(2)介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振幅相同，振動(dòng)周期和頻率都與______振動(dòng)周期和頻率相同.(3)一個(gè)周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng),通過的路程為____,位移為__.,形式,能量,遷移,波源的,4A,0,3.機(jī)械

6、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_____的波，有______(凸部)和______(凹部).(2)縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向_____的波,有_____和______.,垂直,波峰,波谷,平行,密部,疏部,知識(shí)點(diǎn)五 橫波的圖象 波速、波長和頻率（周期）的關(guān)系1.橫波的圖象(1)坐標(biāo)軸：橫軸表示各質(zhì)點(diǎn)的________，縱軸表示該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的_____.(2)意義：表示在波的傳播方向上，某時(shí)刻

7、各質(zhì)點(diǎn)離開_________的位移.(3)圖象：,平衡位置,位移,平衡位置,(4)應(yīng)用：①直接讀取_____和_____，以及該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移.②確定某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)加速度和速度的_____，并能比較大小.③結(jié)合波的傳播方向可確定各質(zhì)點(diǎn)的_________或由各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向確定波的_________.,振幅,波長,方向,振動(dòng)方向,傳播方向,相同,介質(zhì),頻率,λf,【易錯(cuò)防范】(1)在機(jī)械波傳播過程中，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)隨波的傳播而遷

8、移.(　　)(2)周期或頻率，只取決于波源，而與v、λ無直接關(guān)系.(　　)(3)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也會(huì)改變.(　　)(4)波可以傳遞振動(dòng)形式和能量.(　　),×,√,√,√,知識(shí)點(diǎn)六 波的干涉和衍射現(xiàn)象 多普勒效應(yīng)1.波的干涉和衍射,相同,尺寸,干涉圖樣,繞過障礙物,2.多普勒效應(yīng) (1)條件：聲源和觀察者之間有_________. (

9、2)現(xiàn)象：觀察者感到_____發(fā)生變化. (3)實(shí)質(zhì)：聲源頻率_____，觀察者接收到的頻率______.,相對(duì)運(yùn)動(dòng),頻率,不變,變化,【易錯(cuò)防范】(1)兩列波在介質(zhì)中疊加，一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象.(　　)(2)一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象.(　　)(3)多普勒效應(yīng)說明波源的頻率發(fā)生變化.(　　),×,√,×,要點(diǎn)一　簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的五個(gè)特征[突破指南]1.動(dòng)力學(xué)特征F＝－kx，“－”表示位移的方向與回復(fù)力的方向相反.

10、2.運(yùn)動(dòng)學(xué)特征做變加速運(yùn)動(dòng).當(dāng)物體靠近平衡位置時(shí)，a、F、x都減小，v、Ek增大；當(dāng)物體遠(yuǎn)離平衡位置時(shí)，a、F、x都增大，v、Ek減小.3.能量特征對(duì)單擺和彈簧振子來說，振幅越大，能量越大.在運(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒.,4.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.5.對(duì)稱性特征(1)如圖所示，振子經(jīng)過關(guān)于平衡位置O對(duì)稱(OP＝OP′)的兩點(diǎn)P、P′時(shí)，速度的大小、動(dòng)能、勢(shì)能相等，

11、相對(duì)于平衡位置的位移大小相等.,(2)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′.(3)振子往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中通過同一段路程(如OP段)所用時(shí)間相等，即tOP＝tPO.,答案　ACD,【借題發(fā)揮】 分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的技巧(1)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??；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.(2)分析過

12、程中要特別注意簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性和對(duì)稱性.,要點(diǎn)二　簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象的應(yīng)用[突破指南]簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象提供的信息1.可以確定振動(dòng)物體在任一時(shí)刻的位移.2.確定振動(dòng)的振幅A和周期T.3.確定各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向.判斷方法：振動(dòng)方向可以根據(jù)下一時(shí)刻位移的變化來判定.下一時(shí)刻位移若增加，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向是遠(yuǎn)離平衡位置；下一時(shí)刻位移如果減小，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向指向平衡位置.,4.比較各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的加速度(回復(fù)力)的大小和方向.,5.比較不同時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的勢(shì)

13、能和動(dòng)能的大小.質(zhì)點(diǎn)的位移越大，它所具有的勢(shì)能越大，動(dòng)能則越小.,【典例2】 一個(gè)彈簧振子沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，取平衡位置O為x軸坐標(biāo)原點(diǎn).從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過四分之一周期，振子具有沿x軸正方向的最大加速度.能正確反映振子位移x與時(shí)間t關(guān)系的圖象是(　　),解析　彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，由回復(fù)力公式F＝－kx，結(jié)合牛頓第二定律F＝ma可知，經(jīng)四分之一的周期有沿x軸正方向的最大加速度，則其位移為負(fù)的最大值.t＝0時(shí)刻振子應(yīng)該自平衡位置向x軸負(fù)

14、向運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)A正確.,A,要點(diǎn)三　對(duì)機(jī)械波的圖象的理解和應(yīng)用[突破指南]1.機(jī)械波的特點(diǎn)及各物理量之間的關(guān)系(1)介質(zhì)依存性：機(jī)械波離不開介質(zhì).(2)能量信息性：機(jī)械波傳播的是振動(dòng)的形式、能量和信息.(3)傳播不移性：在傳播方向上,各質(zhì)點(diǎn)只在各自平衡位置附近振動(dòng),并不隨波遷移.(4)時(shí)空重復(fù)性：機(jī)械波傳播時(shí)，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)不斷地重復(fù)著振源的振動(dòng)形式.,(5)周期、頻率同源性：介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期均等于振源的振動(dòng)周期且在傳播

15、中保持不變.(6)起振同向性：各質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)的方向與振源開始振動(dòng)方向相同.(7)波長、波速和頻率的關(guān)系：v＝λf，f由波源決定，v由介質(zhì)決定.,【典例3】 (多選)如圖所示，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(jiǎn)諧橫波以2 m/s的波速沿x軸正向傳播，在t＝0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)，t＝3 s時(shí)a第一次到達(dá)最高點(diǎn).下列說法正確的是(　　),A.在t

16、＝6 s時(shí)刻波恰好傳到質(zhì)點(diǎn)d處B.在t＝5 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 s<t<6 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),答案　ACD,【借題發(fā)揮】 波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判方法,要點(diǎn)四　波的多解問題[突破指南]波的傳播過程中時(shí)間上的周期性、空間上的周期性以及傳播方向上的雙向性是導(dǎo)致“波動(dòng)問題多解”的主要原因.若題目加設(shè)一定

17、的條件，可使無限系列解轉(zhuǎn)化為有限解或唯一解.具體表現(xiàn)有：1.波的傳播方向不確定必有兩種可能解；2.波形移動(dòng)的距離x與波長λ的關(guān)系不確定，必有系列解，若x與λ有一定的約束關(guān)系，可使系列解轉(zhuǎn)化有限解或唯一解；3.波形變化的時(shí)間Δt與周期T的關(guān)系不確定，必有系列解，若Δt與T有一定的約束關(guān)系，可使系列解轉(zhuǎn)化為有限解或唯一解；,4.兩質(zhì)點(diǎn)間的波形不確定形成多解，例如一列簡(jiǎn)諧橫波沿水平直線方向向右傳播，M、N為介質(zhì)中相距為Δx的兩質(zhì)點(diǎn)，M

18、在左，N在右，t時(shí)刻，M、N兩質(zhì)點(diǎn)正好振動(dòng)經(jīng)過平衡位置，而且M、N之間只有一個(gè)波峰，經(jīng)過Δt時(shí)間N質(zhì)點(diǎn)恰好第一次處在波峰位置，求這列波的波速.波形可能如圖所示,對(duì)應(yīng)的波速如下甲v＝Δx/2Δt　　 乙v＝3Δx/4Δt丙v＝Δx/4Δt　　 丁v＝Δx/2Δt,【典例4】 (2013·天津理綜，7，6分)(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線傳播，該直線上平衡位置相距9 m的a、b兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖所示，下列描述該波的圖象可能正確

19、的是(　　),答案　AC,要點(diǎn)五　波的圖象與振動(dòng)圖象的綜合應(yīng)用[突破指南]1.巧解圖象問題求解波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象綜合類問題可采用“一分、一看、二找”的方法(1)分清振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象.此問題最簡(jiǎn)單,只要看清橫坐標(biāo)即可，橫坐標(biāo)為x則為波動(dòng)圖象，橫坐標(biāo)為t則為振動(dòng)圖象.(2)看清橫、縱坐標(biāo)的單位.尤其要注意單位前的數(shù)量級(jí).(3)找準(zhǔn)波動(dòng)圖象對(duì)應(yīng)的時(shí)刻.(4)找準(zhǔn)振動(dòng)圖象對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn).,2.振動(dòng)圖象和波的圖象的比較,【典例5】 圖

20、甲是一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝1.25 s時(shí)的波形圖，已知c位置的質(zhì)點(diǎn)比a位置的晚0.5 s起振，則圖乙所示振動(dòng)圖象對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)可能位于(　　),A.a<x<b B.b<x<c C.c<x<d D.d<x<e,解析　質(zhì)點(diǎn)a、c間距為半個(gè)波長，而c比a晚0.5 s起振，說明該波向x軸正方向傳播，周期為1 s.由圖乙可知，t＝1.25 s時(shí)刻該質(zhì)點(diǎn)位于橫軸上方，且向下振動(dòng)，D正確.,D,

21、【借題發(fā)揮】 圖象問題的易錯(cuò)點(diǎn)：(1)不理解振動(dòng)圖象與波的圖象的區(qū)別.(2)誤將振動(dòng)圖象看做波的圖象或?qū)⒉ǖ膱D象看做振動(dòng)圖象.(3)不知道波傳播過程中任意質(zhì)點(diǎn)的起振方向與波源的起振方向相同.(4)不會(huì)區(qū)分波的傳播位移和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移.(5)誤認(rèn)為質(zhì)點(diǎn)隨波遷移.,2.多普勒效應(yīng)的成因分析(1)接收頻率：觀察者接收到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).(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí)，觀察者接收到的頻率變大，當(dāng)波源