机械振动与机械波相结合的综合应用(教案)

-机械振动与机械波的综合应用培训目标1、将谐波运动与简单谐波进行比较，确定谐波运动和简单谐波的特性及说明方法。2、知道简的谐波运动与简的谐波结合的合成问题类型，掌握解决这类问题的基本方法。课程体系一、核心知识1、研究对象：谐波运动、谐波2、谐波运动与谐波比较学生活动：学生上课前，在独立填写的学案下表中讨论红色内容(2分钟)，然后老师投影展示。物件内容谐波运动简谐波达到条件f次=-kx谐波运动，传播介质两个运动的说明文字物理量全部：a，T(f)点：x，f返回，a，v，Ek，EPa、T(f)、v公式图像图形功能形状：正弦曲线变化：随着时间的推移，图像继续，但形状不变形状：正弦曲线变化：随着时间的推移，图像向传播方向转换物理意义指示粒子每个时间的位移指示粒子在特定时间点的置换说明信息A，T(f)的大小每个时间x大小和方向任意时间点的f次、a、v方向和大小变化趋势各时间点Ek、EP大小变化趋势A，大小任意粒子x大小和方向任意粒子f返回、a、v方向和大小变化趋势波传播方向和波点粒子的振动方向互判互相连接谐波运动 简谐波二、命题探索学生活动：学生们先在教学楼中按要求逐组讨论完成的内容(对各种类型，2分钟)，然后显示疑难问题，让全班讨论解决。讨论第三类问题后，经常结合归纳解题的基本方法。老师活动：老师对核心突破的共同难点，划时代的方法是通过预先确定的PPT进行分析。细化和深化学生归纳解题方法。强调解决问题的规范。1、已知波传播和波粒子振动的部分信息、问题分析【例1】(2016年全国卷，34(1)(5分)波源s形成的谐波剪切波在均匀介质中向左、向右传播。波源振动的频率为20 Hz，波速度为16 m/s。p，q这两个粒子位于波源s的两侧，p，q和s的平衡位置在一条线上，p，q的平衡位置和s的平衡位置之间的距离分别为15.8 m，14.6 m，p，q开始振动后，下一个判断为(填写正确答案标签。1比1得2分，2比2得4分，3比3得5分。每个选择一个扣除3分，最低分数0分)A.p，q两个粒子运动的方向始终相同B.p，q两个粒子运动的方向始终相反C.如果s准确地通过平衡位置，则p，q两个点也准确地通过平衡位置D.当s正好通过平衡位置向上移动时，p在峰点处E.当s正好通过平衡位置向下移动时，q在峰上BDE 测试点波的图像、波长、频率和波速的关系根据问题的意义信息，波长在s点上找到p点的对称点，根据对称性与p的振动完全相同，q 2点距离为半波长的整数倍，所以2点是倒数，所以q 2点总是相反方向。也就是说，p，q 2点总是相反的方向，而a 错误 b是正确的。p点距离s点，s正好通过平衡位置向上振动时，p点在峰上，同样，q点距离s点，s正好通过平衡位置向下振动时，q点在峰上，DE是正确的。综合练习：(2016年全国卷，34 (2) (10分钟)一列谐波剪切波在介质中沿x轴正向传播，波长为10厘米。不低于o。o和a是介质中平衡位置分别为x=0和x=5厘米的两个粒子。从t=0开始观测。此时，粒子o的位移为y=4厘米，粒子a位于波峰位置。如果粒子o返回到第一个平衡位置，t=1s，则粒子a返回到第一个平衡位置。求：(I)谐波周期、波速和波长；粒子o位移随时间的关系。【答案】(i)T=4s，v=7.5cm/s，=30cm(ii)或(I)如果t=0s，则a的粒子位于波峰位置如果T=1s，则a中的粒子第一次返回平衡位置。T=4s对于，o移动到第一个平衡位置，对于t=1s，a移动到第一个平衡位置传播从o传播到a时，传播距离x=5厘米因此波速，波长=vT=30厘米(ii)设定，已知取代T=0s，y=4公分，y=0，A=8公分后结合问题意义或者2、利用已知两个瞬间的波形和部分信息分析问题Y/cmX/cm0816(示例2) 2018年全国，34(1)(5分钟)一列谐波剪切波沿x轴的正向传播，t=0和t=0.20 s的波形在图中分别用实线和虚线表示。我知道这波的周期T0.20 s。下面是_ _ _ _ _ _ _ _ _。(填写正确答案标签。1比1得2分，2比2得4分，3比3得5分。每次选择1个扣3分，最低分0分)A.波速为0.40 m/sB.波长为0.08米当t=0.70 s时，C.x=0.08 m的粒子位于波谷D.x=0.08 m的粒子在t=0.12 s时位于波谷E.当波传播到其他介质时，如果波达到0.80 m/s，则在该介质中的波率为0.32 mace波动图像、波速计算、波动传播及相关知识点。波形图表明，波长=16厘米=0.16米，选项b错误；根据T=0小时和t=0.20s时间的波形图和该波的周期T0.20s，可以看出波的周期T=0.40s，波速度v=/T=0.40m/s，选项a是正确的。简单谐波沿x轴正向传播，x=0.08m的粒子沿t=0:00y轴正向传播，t=0.70s在波谷中传播，t=0.12s在y 0的位置(不在波谷中)，选项c中的正确d错误；如果此波传播到其他介质，则周期t保持不变，其波率为v=0.80m/s。=vT可在相应介质中获得=0.800.4m=0.32m的波长，选项e是正确的。Y/cmX/m0123456综合练习：(2017年完整体积，34(1)(5分钟)图，简单谐波剪切波列沿x轴的正向扩散，实线为t=0时的波，虚线为t=0.5 s时的波。众所周知，此谐波周期大于0.5 s。关于简的谐波，以下说法是正确的：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(填写正确答案标签)。1比1得2分，2比2得4分，3比3得5分。每个选择一个扣3分，最低分是0分。）A.波长为2mb。波速为6m/sc。频率为1.5 Hz如果D.t=1 s，则x=1 m的粒子位于波峰上如果E.t=2 s，则x=2 m的粒子经过平衡位置回答 BCE波形图表明，波长是4 m，a错误。实线为t=0时波形图，虚线为t=0.5 s时波形沿正x轴传播，而波形为大于0.5 s的周期时波传播0到0.5 s小时的距离，因此周期为1.5 Hz，波速度，BC是正确的。当t=0时，x=1 m的粒子位于波峰位置，当t=1时，必须从平衡位置向上振动。d错误；当T=0时，x=2 m的粒子处于平衡位置，当t=2 s时，粒子处于相同的平衡位置，e是正确的。3、已知简谐粒子振动图像和波部分信息，问题分析Y/cmT/s00.150.20.30.40.50.6-5ab【例3】(2018年江苏圈，(3)一列简单谐波剪切波沿x轴正向传播，x=0和x=0.6 m的两个粒子a，b的振动图像如图所示。据悉，该波的波长大于0.6米，寻找其速度和波长回答 v=2 m/s，=0.8 m测试点振动图像、波长、频率和波速的关系可以通过“分析”图像来了解。周期T=0.4 s波长大于0.6 m，因此图像表示从a到b的波传播时间 t=0.3s波速，替代数据v=2 m/s波长=vT，替代数据=0.8 mpqY/mT/so123456789综合练习：(2016年四千圈，6)(6分钟)谐波剪切波在均匀介质中沿直线扩散，p，q是在传播方向10米处的两个粒子。波先传递到p，波传递到q，计时开始，p，q两个粒子的振动图像如图所示A.粒子q开始振动的方向沿y轴正向B.此波从p传递到q的时间可能是7sC.波的传播速度可以是2m/s。D.这个波的波长可以是6米回答广告查看分析时，粒子p的振动图像为虚线，粒子q为实线。从0开始，粒子q的起始振动方向沿y轴的正向，因此a选项是正确的。问题是，传播从p传播到q的方向(周期T=6s，粒子q的振动图像向左移动4s，然后与p点的振动图像相匹配)。这意味着q对p的振动落后于4s。也就是说，从p传递到q的时间可以是4s，或者定期从p传递到q的时间为n=0，1，2，也就是说=4s、10s、16s、b表示选项无效。考虑到简谐波的周期性，=4s、10s、16s、速度v为2.5m/s、1m/s、0.625m/s、c选项可能无效。同样，如果考虑周期性，可以得到，波长为15米，6米，3.75米，可以，因此d选项是正确的。因此，问题的答案是AD。4、已知简谐波图像和波粒子振动图像，问题分析0a-A/2yyapq18厘米X/cm图片(a)012T/s图片(b)(示例4) (2018年全国，34(2)(10分钟)在图(a)中，t=诗的简单谐波剪切波列的波图，p，q是介质中的两个粒子，图(b)是粒子q的振动图像。追求：(I)波速和波传播方向；(ii)粒子q的平衡位置的x坐标。【答案】(I)18厘米/秒沿x轴的负方向传播(ii)xq=9厘米测试点振动图像、波的图像、波长、频率和波速的关系(分析)(I)从图(a)可以看出这种波的波长：如图(b)所示，周期为T=2 s波速为：图形(b)知道qpoint向上移动，并集图形(a)可用，波在负方向传播。(ii)粒子p，q平衡位置的x坐标分别为xP，xQ。根据图(a)，x=0，因此图表(b)知道t=0时Qt点位于平衡位置，振动状态沿x轴负方向传播到p点，同时表达式： 式，粒子q平衡位置的x坐标为xQ=9厘米04-4Y/cmX/m图片(a)0T/s图片(b)2134-4Y/cm123456综合练习：(2014年全国第一卷，34 (1) (a) t=2s中表示波的波形图，图(b)是在x=1.5m处平衡位置的粒子的振动图像，p是平衡位置x=2m的粒子，如下所示每个选择1个扣3分，最低0分)。A.波速为0.5m/sB.波传播方向右C.在0-2s小时内，p运动的距离为8厘米D.在0-2s小时内，p沿y轴的正向移动E.如果t=7s，则p精确返回平衡位置回答ace【分析】从图表(A)中可以看出，波长=2 m，从图表(b)中可以看出的周期T=4 s，则波速v=0.5 m/s，A是正确的；如果T=2s，则粒子振动方向在x=1