(完整word)高中物理机械波教案讲义.doc

1、2.列横波在X上播。 t=0s ,x上 0至12m区域内的波形象如所示(X= 8m的点 P恰好机械振动与机械波一、基础知识1.简谐运动A表示振幅，表示角速度(1)位移表达式：X=ASin( t+ ), X表示距离平衡位置的距离，表示起始位置的角度。(2) 特征:(3) 周期:2.机械波回复力与相对平衡位置的位移成正比。弹簧振子单摆T=2 F=-kx 或 F= nIfX1(1) 特点：每个质点都以它的平衡位置为屮心做简谐运动，后一质点的振动总是落后于前一质点的振动。波的传播只是振动形式的传播，质点不随波移动。(2) 振动图像：表示一个质点一段时间内的活动，记录各个时刻相对平衡位置的位移，随时间的

2、推 移，图像将沿横坐标正方向延伸，原有图像不发生变化。(3) 波动图像：表示某时刻各个质点相对平衡位置的位移，随时间推移，波的图像将沿波的传播方向平移，每经过一个周期，图像又恢复原来的形状。(4) 波的速度：V=T= t(5) 质点的位移和路程： 在半周期内，质点的位移为2A,若 t=d2 ,则路程s=2nA o当质点的初T始位移为XO一的奇数倍时，Xi 0壬的偶数倍时，X2 0时，经过2=-x,经过2=X二、习题,波速为4mSoD )1.一列沿X轴正方向传播的简谐机械横波A. 这列波的振幅为4 CmB. 这列波的周期为1 SC. 此时x=4m处质点沿y轴负方向运动D. 此时X= 4m处质点的

3、加速度为 0入振幅为2cm, A错。T= v=2s, B错。同侧法x=4m处质点沿y轴正方向运动，C错。平衡位置的质点速度 最大，加速度为 0, D对。1 ,vcm位于平衡位置),= l2s,其恰好第三次重复出示的波形。根据以上的信息，不能确定的是(CA. 波的播速度的大小B. t= 1.2s内点 P 的路程C. t= 0.6s刻点 P的速度方向1.2s第三次重复出 示的波形，明周期T=0.6s,波知道，可以确定波速,A O 了两个周期,P的路程即 8A, B。一个周期0.6s,所以0.6s刻的波形与在一,D O不知道波播的方向,所以不知道P的速度方向，C O3.列横波沿 X方向播,a、b波上

4、的两个点，某刻的波形,乙是a、b两个点中某一点的振象,下列判断正确的是 (B )A.波速1.0 ms,乙是点a的振象B.波速1.0 ms,乙是点b的振象C.波速0.16 ms,乙是点；a的振象D.波速0.16 ms,乙是点b的振象如甲所示 ，从此刻开始甲同法判断 a先向下运，b先向上运，所以乙是b点的振像，甲看出波0.4m,乙D. = 0.6s刻的波形看出周期0.4s,所以波速lms, B O4. 如所示，一根柔的性子右端固定在直壁上C、D、E,拉着子的左端点A使其上下做运从平衡位置开始起振，且0.2s第一次达到最大位移,在上每隔0.2Om 一个点，分A、B、,上便形成一列向右播的横波。若A点

5、,此 C点恰好开始振。 求：振周期和波的播速度。A BCDE0.2s, A第一次到达最大位移，明振 了四分之一周期，所以周期T= 0.8sA、C 两点 四分之一波，故波的波 =1.6m,由V=亍得波速V= 2ms5. 如图所示，将甲乙丙三个可视为质点的小球分别从ABC三点由静止同时释放，最后都到达竖直面内圆弧的最低点D,其屮甲从圆心出发做自由落体运动，乙沿弦轨道下滑，丙沿圆弧轨道向下运动，且D点很近，忽略所有摩擦，则三个球到达D点的顺序是o1_ 2甲做自由落体运动，h=2gt1 2h=R ,所以t=乙球BD= 2at ,设BD倾角 ,根据几何关系 整理得2RS i asinat.解衬2BD=2

6、Rsin aa=gsin aC点离丙球类似单摆做简谐运动,所以甲最快，丙第二，乙最后。6. 在XOy平面内有一列沿 X轴正方向传播的简谐横波，波速为2ms,振幅为2m的两个质点，如图所示。在匸0时，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动,N位于其平衡位置上方最大位移处。已知该波的周期大于ISO 则(.y/mA.该波的周期为s丄B.在A玄时，N的速度一定为2msC.从M）到t=ls, M向右移动了2m丄 1D.从t=3到t=3s, M的动能逐渐增大周期T=-,根据题意M在平衡位置向上运动，V4所以T=,已知T大于1,所以n=0, T=3N在最高处，所以MN之间距离为（n+ ） =2T所以 =44n+3

7、入二，A错。质点的速度与波速尢关，尢法求得，B错。4n+33时M在最高点,质点只能上下运动，不向右移动，C错。t= t=32时M刚回到平衡位置， 速度增大动能增大,3D对。7. 竖直悬挂的轻质弹簧劲度系数为k,下端挂一质量为 m的小球，小球静止时弹簧伸长为xo,若将小球从静止位置向下拉一小段距离X后放手，小球的运动是否属于简谐运动？简谐运动的特点，满足F=-kxOHOE)Ete÷训若将小球向下拉X,则小球受到的力 F=mg-k （ x+x O） =-kx 所以，是简谐运动8. （多选）一简写振子沿X轴震动，平衡位置在坐标原点。M）时刻振子位移 X=-OJmo t=时刻x=0.1mo3

8、ACD )t=4s时刻x=0.1m。该振子的振幅和周期可能为（B. 0.1m , 8sC. 0.2m, S3A 0.1m,- S384若A=O. 1 , T= -S ,则为半个周期，从Ol运动到0.1,符合实际,3D. 0.2m, 8s若 A=O. 1 ,若 A=0.2 ,T= 3,3i为1个周期，不可能则从3- 64则3为半介周期，从4 A-8为一个周期，从0.1回到0.1符合。3 30.1运动到0.1, A对B错。运动到对称位置0.1,符合实际，43二3为一个周期，从0.1到0.1T=8 ,则3为6个周期，由于起点0.1不是平衡位置，不能直接用简谐运动位移表达式，因为质点从0.1运动到0和

9、0运动到0.1时间相等，所以当质点从 0运动到0.1时，满足表达式0.1 =0.2Sin 6» 2 T1二 3 t, =T，所以匸12，所以6个周期可以从-o.运动到o., CD对。9.一弹簧振子做简谐运动,周期为 T,贝J ( C )C.若t时刻和（t+若t时刻和（t+若 t=T,则在I）时刻振子运动的位移大小相等、方向相同，则t）时刻振子运动的速度大小相等、方向相反，则t时刻和（t+ t）时刻振子运动的加速度一定相等 t 一定等于T的整数倍t 一定等于0.5T的整数倍若 t=0.5T,则在t时刻和（t+ t）时刻弹簧的长度一定相等波峰或波谷两侧的对称点，位移大小相等方向相反，但是

10、间隔不是T的整数倍,A错。波峰或波谷两侧的对称点，速度大小相等方向相反，但间隔不是0.5T的整数倍,B错。相隔一个完整周期的两点运动情况是相同的,C对。相邻的波峰和波谷间隔 0.5T,但是弹簧长度不等，D错。A .时，货物对车厢底板的压力最大B.2 时，货物对车厢底板的压力最小C.r = jr4 时，货物对车厢底板的压力最大D.时，货物对车厢底板的压力最小C对。显然，当物体处于波峰位置时，对底板压力最小，处于波谷位置时，对底板压力最大,11. 一列简谐横波，在t=0时刻的波形如图所示，质点震动的振幅为IOCmo PQ两点的坐标为lm和9m,波传播方向由右向左，已知t=0.7s时，P点第二次出现

11、波峰。试估算:这列波的传传播速度多人?从匸0时刻起，经多长时间Q点第一次出现波峰?当Q点第一次出现波峰时,P点通过的路程为多少?(1)由图可知，波长入=4,0.7s时P第二次出现波峰，说明波传YI.严QP播了 4入，也就是经过了(2)第一个波峰传到60ms30ms因为P向下震动，所以波向左传播,BD错。由甲图可知波长为24m,由乙图可知周期为0.4s,所以波速V= T=60A对。4T,所以 4=.7s ,所以 T=O.4s ,所以 V=T=Iom/sXQ点时说明波传播了 Hm,所需时间t= v=lls(3) P刚开始震动时，波传播了0.2s, Q第一次波峰时，波传播了l.ls,此时 P运动了

12、°9s=4T,质点每4T经过IA的路程，所以 P的总路程为9×10=90cm=0.9m12. 列简谐横波沿X轴传播，匸0时刻的波形如图甲所示，此时质点P正沿y轴负方向运动，其震动图 像如图乙所示，则该波的传播方向和波速分别是(A )A.沿X轴负方向，60ms B.沿X轴正方向,C.沿X轴负方向，30ms D.沿X轴正方向,13. 一列简谐横波在X轴上传播，在D=O和t2=0.05s时，其波 形分别如图所示的实线和虚线所示，求：(1) 这列波可能具有的波速(2) 当波速为280ms时，波的传播方向如何？以此波速传播 时，x=8m处的质点P从平衡位置运动至波谷所需的最短时间是多

13、少?（1）若波沿 X正向播,S= x+n ，n=0, 1, 2,s2+8nV= =： 40+160ntO.O5若波沿 X 向播，S Z 2=÷nx, n=0, 1, 2,-SZ 6+8nv, = =120+160ntO.O53 1（2）当波速 280 ,有280=120+1601, X所以波沿X向播，P要到波谷，最少要4T, T= v=35 ,33所以 4T= 140s14. （2015新U）平衡位置位于原点O的波源出 横波在均匀介中沿水平X播，P、QX上的两个点（均位于X正向），P与O的距离35cm,此距离介于一倍波与二倍波之，已知波源自t=0由平衡位置开始向上振，周期T=Is,振

14、幅A=5cm O当波到 P点，波源恰好于波峰位置;此后再5s,平衡位置在Q的点第一次于波峰位置，求：（i ） P、Q之的距离（Ii）从=0开始到平衡位 置在Q的点第一次于波峰位置，波源在振程中通路程。（I）OP之距离在一倍波与二倍波之，到再5s, Q第一次于波峰，明此波已整理得PQ=133cm_5P o恰好于波峰位置，明°P=4入1 1 Q 点 4几，PQ=5v4 几，V=T（2）当Q第一次于波峰位置，波源的震1由于波源从平衡位置开始运，每一_4T, 一个振幅_5_25t= 4T+5s= 4 TA=5cm ,所以的路程S=25×5cm=125cm15.（2014新）（a）

15、列 横波在t=0.10s的波形，P是平衡位置在x=1.0m的点，Q是平衡位置在x=4.0m的点；（b）点Q的振形。下列法正确的是O BCEC.从t=0. IOS到t=0. 25s,波沿X方向播了6mA在t=0.10s ,点Q向y正方向运B .在t=0.25s ,点P的加速度方向与y正方向相D .从t=0. IOS到t=0. 25s,质点P通过的路程为 30CmE. 质点Q简谐运动的表达式为y=0OSinIO t （国际单位侧）由Q点的振动图线可知，t=0.10s时质点Q向y轴负方向振动， A错误；由波的图像可知，波向左传播，波的周期为T=0.2s, t=0.10s时质点P向上振动，经过 05s

16、=3T4时，即在 U0.25s时，质点振动到X轴 下方位置，且速度方向向上，加速度方向也沿 y轴正向，B正确；波速V= T=80.2=40ms ,故从t = 0.10s 到t = 0.25s ,该波沿X负方间传播的距离为：X=Vt=40 0×.15=6m, C正确；由于P点不是在波峰或波谷或者平衡位置，故从 t = 0.10s到=0.25的3/4周期内，通过的路程不等于 3A=30cm ,选项D错误；质点Q y=0.IOsinlO （国JTt际单位）,选项E正做简谐振动的表达式为：确。16. （ 2013新课标II）如图，一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块构成弹簧振子，该物块是由a、

17、b两个小物块粘在一起组成的。物块在光滑水平面上左右振动，振幅为Ao,周期为TOO当物块向右通过平衡位置时，a、b之间的粘胶脱开；以后小物块a震动的振幅和周期分别为 A和T,则A A （填“ >” “V”“=”）,T_。（填“ >” “V” “=”）.弹簧振子的能量转化情况是动能与弹性势能的转化，当b脱开时，振子的动能变为 a的动能，动能变小了，所以转化成的弹性势能也较Z前变小，所以振幅会变小。根据弹簧振子周期的公式，T=2m变小了，所以周期变小。17. （2012新课标II） 一简谐横波沿X轴正向传播，匸0时刻的波形如图（a）所示，x=0.3Om处的质点的 振动图线如图（b）所示，该质点在 t=0时刻的运动方向沿 y轴（填“正向”或“负向”）。已知该波的波长大于0.30m,则该波的波长为m。根据图b可以看出质点先向上运动，即沿 y轴正向。由图b可以看出质点的初始位置为 x=,r2,根据简谐 2 3 运动位移表达贰x=Asin（3 t+可得） =, L二或，根拯国a,该质点应该在第一个彼峰偏右一点，2 443_- =0.3m,所以 二0.8m。833 4 3所快=,相当十距禺波源一千波长，即4 2 818. （ 2011课标）运动周期为T,振幅为A,位于X=O点的被波源从