机械振动和机械波.ppt

机械振动和机械波 一、机械振动 （一）知识要点 1机械振动 1）定义：物体围绕某一平衡位置往复运动称为机械振动。 2）产生原因：当物体离开平衡位置时，就会受到总是指向 平衡位置的作用力即恢复力的作用，在恢复力作用下（且 阻力足够小）物体就会往复运动。 2简谐振动 1）定义：在机械振动中，当物体受到的恢复力满足 F回 kx时，把这种振动称为简谐振动。 公式中：“x”是物体相对平衡位置的位移。 “k”是比例常数 。 2）规律：简谐振动是一种非匀变速运动，当物体向平衡位 置运动时，它做加速度减小的加速运动；当物体远离平衡 位置时，它做加速度增大的减速运动。 3）描述简谐振动的物理量 a周期T：物体完成一次全振动的时间称为一个周期。 频率f：单位时间内完成全振动的次数。 b振幅A：物体离开平衡位置所能达到的最大距离是标量 ，它反映了同一振动系统具有的能量的大小。 4）简谐振动的两个实例：弹簧振子和单摆。 5）受迫振动 a定义：当物体在周期性驱动力作用下，所做的振动称 为受迫振动。 b受迫振动的频率、周期是由驱动力的频率、周期所决 定，与固有频率无关，等于驱动力的频率。 c当驱动力的周期越接近固有周期时，受迫振动的振幅 就越大，当两者相等时，振幅达到最大，出现“共振”现象 。 6）振动图象 a.物理意义：反映振动物体位移随时间的变化规律。 b.能求出的物理量：振幅A、周期T，各个时刻的位移和振 动方向。 1弹簧振子：通过弹簧振子这种实例，主要考查对简谐 振动规律、特点的理解和运用。 （二）主要题型 例1关于简谐振动，以下说法正确的是（ ） A.物体经过平衡位置时速度最大，加速度为零 B.物体每次经过同一位置时速度必然相同 C.物体在 的时间内走过的路程必然为2A，而在 的 时间内路程必为A D.若一水平弹簧振子在振动过程中，经历t的时间， 弹力冲量为零，则 答案：A 例2一竖直悬挂的弹簧振子，在上下振动过程中，经过 最低点时加速度大小为a2g，则通过最高点时，弹力等 于几倍的重力? 答案：1倍 2单摆：主要是围绕周期公式 例1一质量均匀分布的空心球，里面充满水，用一轻绳悬 挂构成一单摆，摆动过程中，水从底部小孔不断流出，判 断其周期如何变化。 进行考查。 例2某一单摆，在地球表面摆动时，周期为T，把它放在 某一高山上，周期变为2T，则该山高度h与地球半径R之比 为多少？ 答案：先增大后减小，最后恢复原值 答案：h/R=1:1 例3如图， 为一竖直固定的光滑圆弧形轨道，其弧长 远远小于它的半径，现在甲、乙两小球从如图所示位置由 静止同时释放，则判断两球在什么位置发生碰撞。 C B O 乙 甲 答案：O点 t/s 7 7 a b d h e f g c x/cm 3振动图象 例1一弹簧振子做简谐运动， 振动图象如图，振子依次振动 到图中a、b、c、d、e、f、 g、h各点对应的时刻时， (1)在哪些时刻，振子具有正向最大加速度？具 有正向最大速度？ 答案：f；h T=1.6s A=10cm (2)振子由c对应的时刻运动到e对应的时刻，这段时间为 0.4s，同样由eg用时也为0.4s，则T？ (3)振子由eg，它通过的路程是6cm，求：A？ 二、机械波 （一）知识要点 1、机械波的形成：在介质中，某个质点在外界影响下，首 先振动起来，然后带动和它相 邻质点振动，这样该质点的振动形式就由近及远向远方向 传递，形成了“波”。 2、产生条件：1）振源（波源） 2）介质 3、定义：波源的振动形式在介质中的传播过程称为机械波 。 4、一些特点 1）介质中各质点的振动有先后之分。 2）各质点总是在追踪和它相邻的，比它先振动的质点。 3）各质点振动起来后，都围绕自己的平衡位置振动，并不 随波向远方传播，且振幅、周期，首先振动的方向都相同 。 5、机械波的种类：横波和纵波。 6、描述“波”的物理量 1）波的周期、频率：波在传播过程中形成的波形具有周期 性，其周期与波源周期相同，而与介质无关。 2）波速：波在同一种、均匀介质中匀速传播，其传播速度 简称“波速”，它由介质决定。 3）波长：波在一个周期内向前传播的距离。 另：介质中相邻的振动情况总相同的两个质点间的距离等 于一个波长。 4）以上几个量的关系式：VTV/f 7、波的图象 1）物理意义：描述了各质点在同一时刻的位移。 2）能从图象中求出的物理量 a)振幅 b)波长 c)该时刻各质点的位移 d)已知波的传播方向时，可判断各质点的振动方向 e)会画另一时刻的波形图 8、波的两种特性 1）衍射 2）干涉 9、声波的一些特点 1）声源 2）原声、回声 （二）主要题型： 这部分题型主要是围绕有关波的概念和振动的关系及 波的图象。 例1一列横波沿直线传播，在传播方向上有相距1.2m的A 、B两质点，当波刚好传播到这两点中的某一点时开始计时 ，测得在4s内A质点完成10次全振动，B质点刚好完成8次全 振动，则这列波的波速是 m/s，波长是 m，波的 周期是 s。 答案：v=1.5m/s;=0.6m;T=0.4s; x/cm y/cm 8 8 BA 605040302010 CD 例2如图，一列横波沿x轴正向传播，此时刻刚好传播到A点， 波的周期为0.1s。若从此时刻起下列说法正确的是： A.经过0.05s，波传播到B点，B点开始向上振动 B.当波传播到x35cm的C点时，A点的位移为零 C.当波传播到D点时，A点的位移是零，且振动方向向上 D.经过0.15s，C点第一次到达波峰 答案：C、D 4321 01234x/m y 例3如图：实线是一列横波在某一时刻的波形图虚线是 0.2s后它的波形图，这列波可能的传播速度是 。 答案：如果波向右传播， 如果波向左传播， 例4一列横波向右传播，沿传播方