浙江版5年高考3年模拟A版2020年物理总复习专题十二机械振动和机械波课件.pdf
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1、专题十二 机械振动和机械波 高考物理(浙江专用高考物理(浙江专用) 考点一 机械振动考点一 机械振动 考向基础考向基础 一、振动及描述振动的物理量一、振动及描述振动的物理量 1.机械振动机械振动:物体(或质点)在平衡位置附近所做的往复运动称为机械振 动,简称振动。 2.回复力回复力:振动物体所受的总是指向 平衡位置 的力。它可以是某 一个力,也可以是几个力的合力或某个力的分力,属于效果力,在具体问 题中要注意分析是什么力提供了回复力。 考点考点清单清单 3.位移位移x:由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段,是矢量,其最大 值等于振幅。 无论振子从什么位置开始振动,其位移总是以 平衡 位置为
2、初位 置。 4.振幅振幅A:振动物体离开平衡位置的最大距离,是标量,表示振动的 强弱 。 5.周期周期T和频率和频率f:表示振动快慢的物理量,两者互为倒数关系,当T和f由振 动系统本身决定时,则叫固有周期和固有频率。 定义如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律,即它的振动图像 (x-t图像)是一条正弦曲线,这样的振动叫做简谐运动 位移表达式x= A sin (t+) 特征动力学特征F= -kx 回复力大小与位移大小成正比,方向与位移方向相反 运动学特征a= - x 振动 图像 图像 意义反映质点的位移随时间变化的规律(不是质点的运动轨迹) 特点所有简谐运动的图线都是正弦或余弦曲线 k m
3、 二、简谐运动二、简谐运动 三、简谐运动的两种基本模型三、简谐运动的两种基本模型 模型弹簧振子(水平)单摆 简谐运 动条件 (1)弹簧质量忽略不计 (2)无摩擦等阻力 (3)在弹性限度内 (1)摆线为不可伸长的轻细线 (2)无空气等阻力 (3)最大摆角 T,且波速为85 m/s,波传播的方向如何? 解题思路解题思路 由于题中未交代波的传播方向,故需考虑波传播方向的双 向性,分别对波沿x轴正向与沿x轴负向传播进行分析。 解析解析 (1)若波沿x轴正方向传播,波形向右至少要平移 的距离,由于 题中没有给出时间间隔与周期之间的大小关系,因而波传播的距离x1= n+ ,波速v1= 。 由图知=4 m,
4、故v1= =20 m/s(n=0,1,2,)。 若波沿x轴负方向传播,波形向左至少要平移 的距离,同上,波传播 的距离x2=n+ ,波速v2= 。故v2= =20 m/s(n=0,1,2, )。 (2)当2T|x2|,所以|a1|a2|。 例例2 一弹簧振子做简谐运动,周期为T,则 ( ) A.若t时刻和(t+t)时刻振子运动的位移大小相等、方向相同,则t一定 等于T的整数倍 B.若t时刻和(t+t)时刻振子运动的速度大小相等、方向相反,则t一定 等于T/2的整数倍 C.若t=T,则在t时刻和(t+t)时刻振子运动的加速度一定相等 D.若t=T/2,则在t时刻和(t+t)时刻弹簧的长度一定相等
5、 解析解析 设弹簧振子的振动图像如图所示。B、C两点的位移大小相等、 方向相同,但B、C两点的时间间隔tnT(n为整数),A错误;B、C两点的 速度大小相等、方向相反,但t (n为整数),B错误;因为A、D两点的 时间间隔t=T,A、D两点的位移大小相等,所以A、D两点的加速度一定 相等,C正确;A、C两点的时间间隔t=T/2,A点与C点位移大小相等、方 向相反,在A点弹簧若是伸长的,则在C点弹簧是压缩的,所以在A、C两 点弹簧的形变量大小相同,而弹簧的长度不相等,D错误。 2 nT 答案答案 C 方法方法2 2 判断波的传播方向和质点的振动方向的方法判断波的传播方向和质点的振动方向的方法 方
6、法一:上下坡法 沿波的传播方向看,“上坡”的点向下振动,“下坡”的点向上振动,简 称“上坡下,下坡上”。(如图甲所示) 方法二:同侧法 在波的图像上的某一点,沿纵轴方向画出一个箭头表示质点振动方向, 并设想在同一点沿x轴方向画个箭头表示波的传播方向,那么这两个箭 头总是在曲线的同侧。(如图乙所示) 方法三:带动法(特殊点法) 如图丙所示为一沿x轴正方向传播的横波,根据波的形成,靠近波源的点 能带动它邻近的离波源稍远的点,可判断质点的振动方向。在质点P附 近靠近波源一方的图线上另找一点P,若P在P上方,P带动P向上运动, 则P向上运动;若P在P下方,P带动P向下运动,则P向下运动。 方法四:微平
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