202X届高考物理一轮复习能力课8机械振动与机械波综合性问题课件新人教版

1、能力课能力课8 8机械振动与机械波综合性问题机械振动与机械波综合性问题-2-知识点一知识点二单摆的周期及等时性问题1.伽利略发现了单摆运动的等时性。2.荷兰物理学家确定了计算单摆周期的公式: ,即单摆做简谐运动的周期T与摆长l的二次方根成,与重力加速度g的二次方根成 ,而与振幅、摆球质量 (填“有关”或“无关”)。 3.对周期公式的理解(1)单摆的周期公式在单摆偏角很时成立(偏角为5时,由周期公式算出的周期和精确值相差0.01%)。 (2)公式中l是摆长,即悬点到摆球球心的距离l=。 (3)公式中g是单摆所在地的重力加速度,由单摆所在的_决定。(4)周期T只与l和g,与摆球质量m及振幅。所以单

2、摆的周期也叫固有周期。 惠更斯 正比 反比 无关 小 l线+r球 空间位置 有关 无关 -3-知识点一知识点二波的多解问题波动问题多解的主要因素:(1)波的性;(2)波的传播方向不确定。 周期 -4-考点一考点二单摆的周期性与等时性单摆的周期性与等时性(师生共研师生共研)对单摆周期公式的理解单摆的振动周期与振幅和质量无关,只决定于摆长与该处的重力加速度g, -5-考点一考点二1.确定摆长l摆长l是指摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离,而不一定为摆线的长。如图所示,摆球可视为质点,各段绳长均为l,甲、乙摆球做垂直于纸面的小角度摆动,丙图中球在纸面内做小角度摆动,O为垂直纸面的钉子,而且OO= ,丁图

3、中小球A在半径为R的光滑球壳中做小角度摆动 ,则:-6-考点一考点二-7-考点一考点二2.等效重力加速度g在实际问题中,g不一定为9.8 m/s2,要由单摆所处的位置和摆球的受力情况来决定。(1)g由单摆所在的空间位置决定。由 知,g随所在地球表面的位置和高度的变化而变化,而且纬度越低,高度越高,g的值就越小,另外,在不同星球上g值也不同。(2)摆球除受到重力和拉力外还受到其他力,但其他力只沿半径方向,而沿振动方向无分力,这种情况下,单摆的周期不变。-8-考点一考点二-9-考点一考点二例题(2018江西抚州月考)如图所示,两个完全相同的弹性小球A和B质量均为m,直径很小,分别挂在长为1.0 m

4、和0.25 m的细线上,重心在同一水平面且小球恰好相互接触,现把第一个小球A向右拉开一个小角度后由静止释放,经过多长时间两球发生第10次碰撞(每次碰撞均为弹性正碰,g=2)。-10-考点一考点二答案 经过7 s两球发生第10次碰撞。 -11-考点一考点二思维训练思维训练1.(2018青海海东期末)如图所示,一摆长为l的单摆,在悬点的正下方的P处有一钉子,P与悬点相距l-l,则这个单摆做小幅度摆动时的周期为()C-12-考点一考点二2.(2018内蒙古包头期中)摆球质量一定、摆长为l的单摆竖直悬挂在升降机内,在升降机以恒定的加速度a(ag)竖直加速下降的过程中,单摆在竖直平面内做小摆角振动的周期

5、应等于()D解析 单摆在升降机里向下加速时,摆球没有摆动时其受到的拉力由牛顿第二定律得mg-F=ma,其等效加速度为g=g-a所以单摆的周期公式为 ,由此可知D项正确。-13-考点一考点二波的多解问题波的多解问题(师生共研师生共研)规范训练规范训练1.波动问题多解的主要因素(1)周期性时间周期性:时间间隔t与周期T的关系不明确。空间周期性:波传播的距离x与波长的关系不明确。(2)双向性传播方向双向性:波的传播方向不确定。振动方向双向性:质点振动方向不确定。2.解决波的多解问题的思路一般采用从特殊到一般的思维方法,即找出一个周期内满足条件的关系t或x,若此关系为时间,则t=nT+t(n=0,1,

6、2,);若此关系为距离,则x=n+x(n=0,1,2,)。-14-考点一考点二考向1波的周期性造成多解例1(2018辽宁沈阳期中)一列横波在向右传播过程中,a和b两个质点在某一时刻处于如图所示的位置,其中b在平衡位置,a在最大位移处,在波的传播方向上,a、b两质点相距35 cm,且大于一个波长而小于两个波长,则该波波长可能为,画出相应波形。 思维点拨 由题意,横波向右传播,b在平衡位置,a在最大位移处,而且a、b两质点的距离大于一个波长而小于两个波长,分析得知,a、b两点间的距离是 波长,即可求出波长。-15-考点一考点二答案 28 cm或20 cm;波形如图所示 -16-考点一考点二考向2波

7、的传播方向不确定造成多解例2一列简谐横波的波形如图所示,实线表示t1=0时刻的波形,虚线表示t2=0.1 s时刻的波形,该波的周期为T。 (1)若Tt2-t12T,并且波速为700 m/s,求波的传播方向。思维点拨 (1)波可能沿x轴正方向传播,也可能沿x轴负方向传播。根据波在一个周期内传播的距离是一个波长,确定出波传播的距离,再求解波速。(2)由图读出波长。根据x=vt求波在0.1 s内传播的距离,分析与波长的关系,再判断波的传播方向。-17-考点一考点二答案 (1)100 m/s或140 m/s(2)波沿x轴负方向传播-18-考点一考点二思维训练思维训练1.一列简谐横波向右传播,波速为v,沿波传播方向上有相距为l的P、Q两质点,如图所示,某时刻P、Q两质点都处于平衡位置,且P、Q间仅有一个波峰,经过时间t,Q质点第一次运动到波谷,则t的可能值有()A.1个 B.2个C.3个 D.4个D-19-考点一考点二解析 作出通过距离为l的P、Q两质点满足题设条件的波形,如图中的甲、乙、丙、丁四种情况,Q质点的运动方向已在图中标