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1、第8章 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波,考點(diǎn)21 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量，受迫振動(dòng)，共振,考點(diǎn)22 機(jī)械波與波的圖像,考點(diǎn)20 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 振動(dòng)圖像 單擺,考點(diǎn)23 波的特有現(xiàn)象 多普勒效應(yīng),考點(diǎn)20 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 振動(dòng)圖像 單擺,必備知識(shí) 全面把握 核心方法 重點(diǎn)突破 方法1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖像中各物理量的變化分析 方法2簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期公式和能量 考法例析 成就能力 考法1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，圖像的綜合考查 考法2巧用簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性解題,必備知識(shí) 全面把握,1機(jī)械振動(dòng) (1)定義 物體在平衡位置附近所做的 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 的作用 (2)回復(fù)力 使振動(dòng)物體返回 的力叫回復(fù)力 回復(fù)力是按
2、照效果來(lái)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)力的分力(如單擺),回復(fù)力雖總是指向 ，但并不是貫穿于整個(gè)振動(dòng)過(guò)程中，如在平衡位置時(shí)刻，回復(fù)力為零，即此刻沒(méi)有回復(fù)力,平衡位置,平衡位置,2簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)及其圖像 (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)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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征：F (由此可知，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種變力作用下的運(yùn)動(dòng)) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的加速度特征： (由此可知，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種變加速運(yùn)動(dòng)) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移特征
3、： 或xAcos(t)，即簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖像是正弦(或余弦)曲線,kx,xAsin(t),(2)描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量 位移：一般規(guī)定，做簡(jiǎn)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(jiǎn)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(guò)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
4、某一位置開始到再一次以相同的運(yùn)動(dòng)速度經(jīng)過(guò)同一位置的振動(dòng)過(guò)程稱為一次全振動(dòng) 相位和相位差：相位是用來(lái)描述周期性運(yùn)動(dòng)的物體在各個(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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的相位之差叫相位差,(3)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖像 簡(jiǎn)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(jiǎn)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
5、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(如彈簧振子)或曲線段(如單擺),由于簡(jiǎn)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(shì)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)量小得多，也可以忽略不計(jì)的理想情形
6、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(jiǎn)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(zhǎng)的、質(zhì)量可忽略的細(xì)線下端拴一直徑比線長(zhǎng)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(jiǎn)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(zhǎng)，g為重力加速度) 由周期公式可以看出，單擺的振動(dòng)周期與振幅的大小無(wú)關(guān)，稱為
7、單擺的等時(shí)性由單擺的等時(shí)性可對(duì)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣燃右詼y(cè)定：,考點(diǎn)42,核心方法重點(diǎn)突破,方法1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖像中各物理量的變化分析 天津理綜20188，6分(多選)一振子沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)t0時(shí)振子的位移為0.1 m，t1 s時(shí)位移為0.1 m，則() A若振幅為0.1 m，振子的周期可能為 s B若振幅為0.1 m，振子的周期可能為 s C若振幅為0.2 m，振子的周期可能為4 s D若振幅為0.2 m，振子的周期可能為6 s,例1,【解析】,例1,方法2簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期公式和能量,,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
8、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(guò)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2,考法例析成就能力,考法1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律、圖像的綜合考查,例1,河北衡水2018一模一彈簧振子在水平面內(nèi)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)方程為x10sin(10t)(cm)，該彈簧振子周期T________s從t0時(shí)刻開始，經(jīng)過(guò)________s，彈簧振子第一次具有正向最大加速度彈簧振子在第一個(gè)周期內(nèi)，從________s到________s沿正方向運(yùn)動(dòng)且彈性勢(shì)能逐漸增大,【解析】,例1,,
9、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,【解析】,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】B,考法2巧用簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性解題,例3,如圖所示，
10、質(zhì)量m的木塊在豎直彈簧上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(未連接)，當(dāng)振幅為A時(shí)，木塊對(duì)彈簧壓力的最大值為木塊重力的1.5倍，則木塊對(duì)彈簧壓力的最小值為多少？欲使木塊不脫離彈簧，其振幅不能超過(guò)多少？(重力加速度為g),【解析】,例3,考點(diǎn)21 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量，受迫振動(dòng)，共振,必備知識(shí) 全面把握 核心方法 重點(diǎn)突破 方法3受迫振動(dòng)與共振 方法例析 成就能力 考法3共振的條件及特點(diǎn),必備知識(shí) 全面把握,1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量,(1)簡(jiǎn)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 (2)在簡(jiǎn)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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化的振動(dòng)，簡(jiǎn)諧運(yùn)
11、動(dòng)是等幅振動(dòng),一切運(yùn)動(dòng)著的物體都具有動(dòng)能，做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體也有動(dòng)能，并且還存在著勢(shì)能(彈簧振子有彈性勢(shì)能，單擺有重力勢(shì)能)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)具有周期性，動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化也具有周期性，但在動(dòng)能與勢(shì)能周期性轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，總的機(jī)械能保持不變 振動(dòng)中的勢(shì)能可以是重力勢(shì)能(如單擺)，也可以是彈性勢(shì)能(如水平方向振動(dòng)的彈簧振子)，還可以是重力勢(shì)能和彈性勢(shì)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(shì)能是以平衡位置為零勢(shì)能位置,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,3無(wú)阻尼振動(dòng) 無(wú)阻尼作用下的物體的振動(dòng)稱為無(wú)阻尼振動(dòng) 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
12、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(wú)關(guān) 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,核心方法重點(diǎn)突破,方法3受迫振動(dòng)與共振,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(guò)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(shuō)法正確的是(),AB的振動(dòng)周期最大 BC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
13、期相等,【解析】,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,考法3共振的條件與特點(diǎn),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)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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)
14、，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 s B由圖像可知T08 s C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,考法例析 成就能力,【解析】,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(duì)，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)與固有頻率(周期)相同或接近時(shí)，將發(fā)生共振，
15、受迫振動(dòng)物體的振幅顯著增大，因此C對(duì)，而D錯(cuò) 【答案】A、C,考點(diǎn)22機(jī)械波與波的圖像,必備知識(shí) 全面把握 核心方法 重點(diǎn)突破 方法5波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的相互判斷 方法6分析波的傳播過(guò)程中波形和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng) 方法7 波的傳播問(wèn)題常出現(xiàn)多解的幾種情況 考法例析 成就能力 考法4 由波動(dòng)圖像分析振動(dòng)特點(diǎn)和傳播特點(diǎn) 考法5 振動(dòng)圖像和波動(dòng)圖像的轉(zhuǎn)化 考法6 波傳播過(guò)程中波形與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的分析 考法7 波的傳播過(guò)程中多解問(wèn)題,必備知識(shí)全面把握,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
16、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,,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
17、各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移 (2)波長(zhǎng)、頻率和波速及其關(guān)系 波長(zhǎng)：在波動(dòng)中，相對(duì)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(zhǎng)，用符號(hào)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(zhǎng)對(duì)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(zhǎng)；對(duì)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(zhǎng),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(hào)T(或f)表示,波速：等于波長(zhǎng)和頻率的乘積，即vf，它表示波的傳播速度 波速其實(shí)就是波傳播的距離
18、x與相應(yīng)時(shí)間t的比值，即v.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v與相應(yīng)時(shí)間t表示，即xvt.由于質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)周期T，介質(zhì)將傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離，所以波速v或vf.,(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(wú)關(guān)，無(wú)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)決定波速，波源決定周期和頻率，波長(zhǎng)是二者共同決定的結(jié)果,核心方法重點(diǎn)突破,方法5波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的相互判斷,例1,課標(biāo)全國(guó)201434(1)，6分(多選)圖甲為一列簡(jiǎn)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，
19、P是平衡位置為x2 m的質(zhì)點(diǎn)下列說(shuō)法正確的是(),A波速為0.5 m/s B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 cm D02 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1,方法6分析波的傳播過(guò)程中的波形和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng),,例2,課標(biāo)全國(guó)201534(2)，10分平衡位置位于原點(diǎn)O的波源發(fā)出的簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(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(zhǎng)與二倍波長(zhǎng)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(guò)5
20、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(guò)程中通過(guò)的路程,【解析】,例2,方法7波的傳播問(wèn)題常出現(xiàn)多解的幾種情況,,例3,北京理綜201816，6分如圖所示，一列簡(jiǎn)諧橫波向右傳播，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置相距0.15 m當(dāng)P運(yùn)動(dòng)到上方最大位移處時(shí)，Q剛好運(yùn)動(dòng)到下方最大位移處，則這列波的波長(zhǎng)可能是() A0.60 m B0.30 m C0.20 m D0.15 m,【解析】,例3,考法4由波動(dòng)圖像分析振動(dòng)特點(diǎn)和傳播特點(diǎn),例1,考法例析 成就能力,天津理綜20167，6分,(多選)在均勻介質(zhì)中坐標(biāo)原
21、點(diǎn)O處有一波源做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其表達(dá)式為y5sin t(m)，它在介質(zhì)中形成的簡(jiǎn)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(guò)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正確；由于M點(diǎn)沿y軸負(fù)方向振動(dòng)，再過(guò)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
22、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、B,考法5振動(dòng)圖像和波動(dòng)圖像的轉(zhuǎn)化,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2,從甲圖可以得到波長(zhǎng)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)，該質(zhì)點(diǎn)的位移為負(fù)，并且向下運(yùn)動(dòng)，再經(jīng)過(guò)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
23、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(duì)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(duì)應(yīng)選項(xiàng)中振動(dòng)圖像t1 s時(shí)刻，沒(méi)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】A,考法6波傳播過(guò)程中波形與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的分析,例3,課標(biāo)全國(guó)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(jiǎn)諧橫波以2 m/s的波速沿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(shuō)法正確的是(),A在t6
24、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 s D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3,考法7波的傳播過(guò)程中的多解問(wèn)題,例4,課標(biāo)全國(guó)201534(2)甲、乙兩列簡(jiǎn)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，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4,,例4,【答案】(1)x(50300n)cm(n
25、0，1，2，) (2)0.1 s,考點(diǎn)23波的特有現(xiàn)象 多普勒效應(yīng),必備知識(shí) 全面把握 核心方法 重點(diǎn)突破 方法8波的干涉與疊加,必備知識(shí)全面把握,1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：兩列波的頻率相同(相干波源),振
26、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(duì)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)都是兩列波引起的
27、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(shuō)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,2波的衍射,(1)概念：波可以繞過(guò)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(zhǎng)小或相差不多 3多普勒效應(yīng) (1)概念：
28、由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感覺(jué)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(zhǎng)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(duì)運(yùn)動(dòng)，觀察者感覺(jué)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(cè)速等;用多普勒效應(yīng)解釋紅移現(xiàn)象,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
29、波面,核心方法重點(diǎn)突破,方法8波的干涉與疊加,例1,課標(biāo)全國(guó)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(jiǎn)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
30、等為5 m，故同時(shí)傳播到B點(diǎn)，在B處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互減弱；由題意可知兩列波的波長(zhǎng)為vT2 m，兩列波到C點(diǎn)的路程差為1 m，即半個(gè)波長(zhǎng)，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2,北京理工大學(xué)附中2018三模醫(yī)院有一種先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)彩超，就是向病人體內(nèi)發(fā)射頻率已精確掌握的超聲波，超聲波經(jīng)血液反射后被專用儀器接收，測(cè)出反射波的頻率變化，就可知道血液的流速這一技術(shù)主要利用了() A波的干涉 B多普勒效應(yīng) C波的疊加 D波的衍射,【解析】,例2,由題意可知，該儀器是測(cè)量反射波的頻率變化，而波的干涉、波的衍射及波的疊加都不會(huì)使波的頻率發(fā)生變化，在多普勒效應(yīng)中由于波源與流動(dòng)的血液有相對(duì)移動(dòng)而使接收到的頻率發(fā)生變化，故該技術(shù)利用的是多普勒效應(yīng)，故選B. 【答案】B,謝謝觀賞,考點(diǎn)46,
（山東專用）2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第8章 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波課件.ppt
