機械振動和機械波知識精講 人教版

1、機械振動和機械波知識精講一. 本周教學(xué)內(nèi)容：機械振動和機械波二. 知識結(jié)構(gòu)：三. 知識要點：1. 機械振動：（1）機械振動：物體在平衡位置附近做往復(fù)運動，叫機械振動。（2）回復(fù)力：使振動物體返回平衡位置的力叫回復(fù)力。* 回復(fù)力時刻指向平衡位置，是以效果命名的，它是振動物體在振動方向上的合外力，回復(fù)力不一定等于合外力。2. 簡諧運動：（1）簡諧運動：物體在跟位移大小成正比，且總是指向平衡位置的力作用下的振動。受力特征：（2）描述簡諧運動的物理量振幅A：標(biāo)量，是描述簡諧運動的特征量，反映振動的強弱和振動的空間范圍。周期T：頻率：描述振動快慢的物理量，其大小是由振動系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定的。另外還有位移

2、，回復(fù)力F，加速度，速度，動能，勢能3. 單擺：（1）單擺：在一條不可伸長的，忽略質(zhì)量的細線下端拴一質(zhì)點，上端固定，構(gòu)成的裝置叫單擺。（2）單擺可以看成是簡諧運動的條件是。（3）單擺的周期公式* 單擺具有等時性，在小振幅擺動時，單擺的振動周期跟振幅和振子的質(zhì)量都沒關(guān)系。4. 簡諧運動的圖象（1）物理意義：表示振動物體的位移隨時間變化的規(guī)律* 振動圖象不是質(zhì)點的運動軌跡。（2）特點：簡諧運動的圖象是正弦（或余弦）曲線（3）作圖：以橫軸表示時間，縱軸表示位移，用平滑曲線連接各時刻對應(yīng)的位移的末端。（4）應(yīng)用：從簡諧運動的圖象中我們可以直觀地讀取振幅A，周期T及各個時刻的位移。同時還可以判定回復(fù)力、

3、加速度的方向。5. 簡諧運動的能量振動過程是一個動能和勢能不斷轉(zhuǎn)化的過程，在任意時刻動能和勢能的和等于振動物體總的機械能。沒有損耗時，振動過程中總機械能守恒，振幅越大，振動能量越大。阻尼振動的振幅逐漸減小，因此阻尼振動的機械能不守恒。6. 阻尼振動、受迫振動、共振 （1）阻尼振動：振幅逐漸減小的振動，叫做阻尼振動。（2）受迫振動：物體在周期性變化的外力（驅(qū)動力）作用下的振動。* 物體做受迫振動時，振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率，跟物體的固有頻率沒有關(guān)系。（3）共振：共振是一種特殊的受迫振動，當(dāng)驅(qū)動力的頻率跟物體的固有頻率相等時，受迫振動振幅最大，該現(xiàn)象叫共振。7. 波的基本特征（1）機械波：

4、機械振動在介質(zhì)中的傳播形成機械波。（2）機械波形成的條件：波源，介質(zhì)。（3）機械波的分類：橫波，縱波。（4）機械波的特點： 機械波傳播的是振動的形式和能量，質(zhì)點只在各自的平衡位置附近振動，質(zhì)點并不隨波遷移。 介質(zhì)中各質(zhì)點的振動周期和頻率都與波源的振動周期和頻率相同。 離波源近的質(zhì)點帶動離波源遠的質(zhì)點依次振動。（5）波長、波速、頻率的關(guān)系8. 波的干涉和衍射（1）波的獨立性和疊加性（2）波的干涉的分析（3）波的衍射和發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件9. 聲波 （1）可聞聲波：能引起人類聽覺器官感覺的聲波，頻率在2020000之間（2）次聲波：頻率低于20的聲波超聲波：頻率高于20000的聲波（3）能把回聲

5、與原聲區(qū)別開來的最小時間間隔是0.1s10. 波的圖象和振動圖象的比較振動圖象波動圖象研究對象一個振動質(zhì)點沿波傳播方向所有質(zhì)點研究內(nèi)容一質(zhì)點位移隨時間變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律圖象物理意義一個質(zhì)點在各時刻的位移某時刻各質(zhì)點的位移圖象變化隨時間推移，圖象延續(xù)，但已有形態(tài)不變各個質(zhì)點，圖象沿傳播方向平移一完整曲線占橫坐標(biāo)的距離表示一個周期表示一個波長【典型例題分析】例1關(guān)于振動和波的關(guān)系，下列說法正確的是（ ）A.有機械波必有振動B. 有機械振動必有波C. 介質(zhì)中各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近振動D. 離波源遠的質(zhì)點振動得慢分析與解答：關(guān)于振動和波的關(guān)系需要明確的是：振動是形成波的必要條件

6、，沒有振動就沒有波；但有振動而沒有介質(zhì)也不會形成波。所以，選項A正確而選項B錯誤。同時要注意：當(dāng)波形成以后，其中的各質(zhì)點只是在各自的平衡位置附近振動而不發(fā)生遷移。所以，選項C正確。離波源遠的質(zhì)點在一波源開始振動的時候還沒有振動，經(jīng)過一段時間，波傳播到了該質(zhì)點所在位置時，質(zhì)點才開始振動；一旦質(zhì)點開始了振動，則每個質(zhì)點的振動快慢（周期）就是相同的了。所以，選項D錯誤。故本題答案為：A、C例2 波在傳播過程中，正確的說法是（ ）A. 介質(zhì)中的質(zhì)點隨波的傳播而遷移B. 波源的振動能量隨波傳遞C. 振動質(zhì)點的頻率隨著波的傳播而減小D. 波源的能量靠振動質(zhì)點的遷移來傳播分析與解答：如前所述：在波的傳播過程

7、中，質(zhì)點是不會發(fā)生遷移的；波源的振動能量通過對相鄰質(zhì)點做功而由近及遠地傳播（不是靠質(zhì)點的遷移）；至于質(zhì)點的頻率只與波源有關(guān)（振動質(zhì)點實際上是在做受迫振動）。故本題答案為B例3 一列簡諧橫波向右傳播，波速為，沿波傳播方向上有相距為L的P、Q兩質(zhì)點，某時刻P、Q兩質(zhì)點處于平衡位置，且P、Q間僅有一個波峰，經(jīng)時間、Q質(zhì)點第一次運動到波谷，則的可能值有（ ）A. 1個 B. 2個 C. 3個 D. 4個分析與解答：由題中條件，P、Q間的波形應(yīng)有如下四種 （1） （2） （3） （4）（1），Q點振動到波谷需時間同理：（2）（3）（4） 正確答案D例4 如圖是一列簡諧波在t=0時刻的波形圖像，波的傳播速

8、度為2米/秒，方向沿x軸正方向，則從t=0 到t=2.5秒的時間內(nèi)質(zhì)點B通過的路程和位移各為多少？分析與解答：由公式 得T=0.2秒，因t=2.5秒=12.5T，所以質(zhì)點B通過的路程s=4A×12.5=2.5米，從圖中可 判斷質(zhì)點B經(jīng)12.5T的時間仍處于平衡位置，因此它的位移為零。    點撥： 介質(zhì)中的質(zhì)點在每半個周期時間內(nèi)通過的路程是振幅A的2倍，在每一個周期時間內(nèi)通過的路程是振幅A的4倍，但在每四分之一個周期時間內(nèi)通過的路程不一定是振幅A，只有特殊情況才是A，而質(zhì)點的位移則根據(jù)質(zhì)點的初末位置確定。（答題時間：45分鐘）1. 關(guān)于機械波下面各句話中

9、正確的是（ ） A. 如果沒有機械振動，一定不會有機械波產(chǎn)生 B. 只要有波源產(chǎn)生的機械振動，就一定會產(chǎn)生機械波 C. 不論是橫波，還是縱波，它們的產(chǎn)生必須具備兩個條件，一是有波源的機械振動，二是有能傳播振動的媒質(zhì) D. 電磁波的傳播不需要價質(zhì) 2. 在機械波形成的過程中（ ） A. 媒質(zhì)中的質(zhì)點沿著波的傳播方向傳播開去 B. 媒質(zhì)中的質(zhì)點沒有傳播開去，它只能在平衡位置附近沿波的傳播方向往復(fù)振動 C. 機械波傳播的只是機械振動這種運動形式 D. 機械波是傳播能量的一種方式 3. 關(guān)于橫波和縱波下列說法正確的是（ ） A. 質(zhì)點的振動方向跟波的傳播方向垂直的波叫橫波 B. 質(zhì)點的振動方向跟波的傳

10、播方向在同一直線上的波叫縱波 C. 橫波有波峰和波谷，縱波有密部和疏部 D. 橫波和縱波不可能同時在同介質(zhì)中傳播 4. 關(guān)于機械波的說法，下列正確的是（ ） A. 要產(chǎn)生機械波，必須同時具有振源和傳播振動的介質(zhì) B. 波動的過程是振源質(zhì)點由近向遠移動的過程 C. 波是振動形式的傳播，物質(zhì)本身沿波的傳播方向遷移 D. 介質(zhì)的某質(zhì)點每完成一個全振動（即一個周期），波就向前傳播一個波長的距離 5. 關(guān)于振動和波的關(guān)系，正確的說法是（ ） A. 有機械波，必有機械振動B. 有機械振動必有機械波 C. 由某振源產(chǎn)生的波，波的頻率與振源的頻率一樣 D. 如果振源停止振動，在介質(zhì)中傳播的波動也就立即停止6.

11、 兩個質(zhì)量相等的彈性小球分別掛在，的細繩上，兩球重心等高，如圖所示。現(xiàn)將B球在豎直面內(nèi)拉開一個較小的角度后放開，從B球開始運動計算，經(jīng)過兩球相碰的次數(shù)為（ ）A. 3次 B. 4次 C. 5次 D. 6次7. 一列橫波的傳播速度，它在時刻的波形如圖實線所示，時刻的波形如圖虛線所示，那么質(zhì)點P在從到這段時間內(nèi)通過的路程可能是（ ）A. 0.5m B. 0.2m C. 0.6m D. 1.0m8. 一列橫波沿直線傳播，某時刻的波形如圖，質(zhì)點A的平衡位置與坐標(biāo)原點O相距0.5m，此時質(zhì)點A沿正方向運動，再經(jīng)0.02s第一次到達最大位移，由此可知（ ）A. 這列波的波長為1mB. 這列波的頻率為100

12、HzC. 這列波的波速為25m/sD. 這列波向右傳播9. 如下圖，一列簡諧橫波沿水平軸的正方向傳播，A、B、C、D、E、F、G、H、I表示依次相距1m的9個質(zhì)點，A是波源，在時刻A點開始向上振動，在時，A第一次到達最大位移，此時C點剛開始要向上振動，則下列說法正確的是（ ）A. 這列波的波長是8m，周期0.2sB. 這列波波速是20m/s，頻率2.5HzC. 經(jīng)過0.4s，質(zhì)點I第一次到達最大位移處D. 經(jīng)過0.5s，質(zhì)點I第一次到達最大位移處10. 一列橫波沿一直線傳播，某一時刻，該直線上相距一個波長的兩質(zhì)點A、B恰好都處在平衡位置，經(jīng)過時間，B到達波峰位置，則該波可能的波速大小和方向是（

13、 ）A. ，向右 B. ，向右 C. ，向左 D. ，向左11. 在波的傳播的直線上有相距60cm的兩質(zhì)點A和B，當(dāng)A在平衡位置向上振動時，B正處在波谷位置，如波速為24m/s，則波的頻率不可能是下列哪一個值（ ） A. 30Hz B. 410Hz C. 400Hz D. 490Hz 12. 醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率變化就能知道血流的速度，這種方法即醫(yī)學(xué)上的彩超，它應(yīng)用的原理是（ ）A. 多普勒效應(yīng) B. 聲波的干涉 C. 聲波的衍射 D. 回聲13. 一列簡諧橫波沿軸傳播，是其中相距的兩點，某時刻點位于平衡位置向上振動，點恰好運動到下方最大位移處，已知橫波的傳播速度為60m/s，波長大于0.3m，則（ ）A. 若波沿方向傳播，頻率為150HzB. 若波沿方向傳播，頻率為10