專題9、機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波

1、 教案紙科目名稱物 理審批意見(jiàn)：課 題機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 學(xué)生姓名任課教師學(xué)生年級(jí)授 課 日 期 2012 年 月 日 時(shí) 至 時(shí)授 課 形 式AAAB講授內(nèi)容機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 教案一 專題要點(diǎn)1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征與判斷（1）從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度看，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征要有：往復(fù)性；周期性，對(duì)稱性。（2）從動(dòng)力學(xué)角度看，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征表現(xiàn)在所受到的回復(fù)力的形式上：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)所受到的回復(fù)力F其方向總與質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移x的方向相反，從而總指向平衡位置；其大小則總與質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移x的大小成正比，即F=kx（3）通?？梢岳煤?jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征去判斷某質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是否是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其具體的判斷方法是分為兩個(gè)

2、步驟：首先找到運(yùn)動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，即運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所達(dá)到的受到的合力為零的位置，以該位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，沿質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向過(guò)立坐標(biāo)；其次是在質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到一般位置（坐標(biāo)值為x）處時(shí)所受到的回復(fù)力F，如F可表為F=kx 則運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧的，否則就不是簡(jiǎn)諧音。2單擺理想化條件，受力特征及周期公式. （1）單擺及其理想化條件：如圖所示，一根長(zhǎng)需求輕的線，懸掛著一個(gè)小而重的球，就構(gòu)成所謂的單擺。理想的單擺應(yīng)具備如下理想化條件：和小球的質(zhì)量m相比，線的質(zhì)量可以忽略；與線的長(zhǎng)度l相比，小球的半徑可以忽略。 （2）單擺的受力特征當(dāng)單擺做小角度擺支時(shí)，其受力情況為：受到一個(gè)恒定的豎直向下的重力mg，和一個(gè)變化的始終沿繩方向指向點(diǎn)

3、的拉力F，而將這些力沿垂直于和平行于運(yùn)速度方向分解，其中垂直于速度方向上的力使擺球的速度方向發(fā)生改變，充分?jǐn)[球繞懸點(diǎn)做變速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力 F向=Fmgcos平行于速度方向上的力使擺球的速度大小發(fā)生改變，充當(dāng)擺球的回復(fù)力.F向=mgsin=x=kx可見(jiàn)：當(dāng)單擺做小角度擺動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)近似為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) （3）單擺的周期公式 對(duì)于單擺，回復(fù)力與偏離平衡位置的位移的比例系數(shù)為k= 將其代入簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)周期的一般表達(dá)式中，得T=2=2 該公式提供了一種測(cè)定重力加速度g的方法. 3簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象及其應(yīng)用（1）圖象的形式：當(dāng)質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)其振動(dòng)圖象形如圖所給出的正弦曲線.（2）圖象的意義：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像

4、反映的是某振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻相對(duì)于平衡位置的位移的變化情況.（3）圖象的應(yīng)用：由定量畫(huà)出的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象可以得到：振幅A；周期T；某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于平衡位置的位移；某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向；某一階段質(zhì)點(diǎn)的位移，速度，加速度，回復(fù)力，振動(dòng)的能量形式等物理量的變化情況。4. 關(guān)于機(jī)械波的基本知識(shí)。（1）產(chǎn)生條件：第一，必須有波源；第二，必須有彈性的連續(xù)的介質(zhì)。（2）波的分類：橫波和縱波兩類。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向相互垂直的叫橫波；質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向相互平行的叫縱波。（3）波的特點(diǎn)：機(jī)械波傳播的只是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的形式和能量，質(zhì)點(diǎn)本身并不隨波的傳播而遷移；機(jī)械波的傳播過(guò)程實(shí)際上是離波源泉近的質(zhì)點(diǎn)

5、帶動(dòng)離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)依次參加振動(dòng)；正因?yàn)椴ǖ男纬蓪?shí)際上是從波源開(kāi)始依次帶動(dòng)介質(zhì)中的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)參加振動(dòng)，所以一方面參加振動(dòng)的各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期，振動(dòng)頻率都與波源質(zhì)點(diǎn)相同，另一方面各質(zhì)點(diǎn)參加振動(dòng)的起始時(shí)刻隨著與波源的距離依次滯后 （4）波的圖象（以簡(jiǎn)諧波為例）意義：波的圖象反映的是波的傳播過(guò)程中某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于各自的平衡位置的位移情況：作用：利用波的圖象通?？梢越鉀Q如下問(wèn)題：從圖象中可以看出波長(zhǎng)；各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅A；該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移情況；比較各質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動(dòng)速度、動(dòng)能、熱能、回復(fù)力、加速度等量的大小；判斷各質(zhì)點(diǎn)該時(shí)刻的振動(dòng)方向以及下一時(shí)刻的波形；5.波的特有現(xiàn)象：（1）波的疊加原

6、理（獨(dú)立傳播原理）（2）波的衍射（3）波的干涉（4）多普勒效應(yīng)6.波的圖象與振動(dòng)圖象的比較；簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振圖象機(jī)械波的波動(dòng)圖象圖象函數(shù)關(guān)系一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，它的位置x隨時(shí)間t變化的關(guān)系在某一時(shí)刻某一直線上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位置所形成的圖象（橫波）坐標(biāo)橫軸一個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的時(shí)間各質(zhì)點(diǎn)平衡位置距坐標(biāo)原點(diǎn)的位置（距離）縱軸一個(gè)質(zhì)點(diǎn)不同時(shí)刻相對(duì)平衡位置的位移各質(zhì)點(diǎn)相對(duì)各自平衡位置的位移形狀正弦函數(shù)或余弦函數(shù)的圖象由圖象可直觀得到的數(shù)據(jù)周期T振幅A波長(zhǎng) 振幅A波峰及波谷的位置圖象上某一點(diǎn)的意義在某時(shí)刻（橫軸坐標(biāo)）做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體相對(duì)平衡位置的位移（縱軸坐標(biāo)）在某時(shí)刻，距坐標(biāo)原點(diǎn)的距離一定（橫軸坐標(biāo)）的該質(zhì)點(diǎn)的位移

7、（縱坐標(biāo)）二 考綱要求考點(diǎn)要求考點(diǎn)解讀簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)本專題考查的重點(diǎn)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)與機(jī)械波的圖像、單擺周期公式的應(yīng)用和共振、波長(zhǎng)、波速、頻率間的關(guān)系、波的干涉和衍射。命題的方式依然是選擇題、問(wèn)答題、作圖題和計(jì)算題的組合復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)該通欄教材，理解振動(dòng)和波的基本概念和規(guī)律、電磁波的形式與傳播，以應(yīng)對(duì)以選擇題形式覆蓋知識(shí)點(diǎn)的考查，掌握波速公式、折射定律、解題的基本方法簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的公式和圖像單擺、周期公式受迫振動(dòng)和共振機(jī)械波橫波和縱波橫波的圖像波速、波長(zhǎng)和頻率（周期）的關(guān)系波的干涉和衍射現(xiàn)象探究單擺的運(yùn)動(dòng)、用單擺測(cè)定重力加速度三 教法指引此專題復(fù)習(xí)時(shí)，可以先讓學(xué)生完成相應(yīng)的習(xí)題，在精心批閱之后以題目帶動(dòng)知識(shí)點(diǎn)，進(jìn)行

8、適當(dāng)提煉講解。這一專題的知識(shí)點(diǎn)高考要求不是很高，但是比較雜亂，學(xué)生易于掌握每個(gè)知識(shí)點(diǎn)，但是不易掌握全面，尤其是機(jī)械波與機(jī)械振動(dòng)的問(wèn)題還容易混淆。二輪復(fù)習(xí)時(shí)還是要穩(wěn)扎穩(wěn)打，從基本知識(shí)出發(fā)再進(jìn)行總結(jié)提升。四 知識(shí)網(wǎng)絡(luò) 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 學(xué)案一、 典例精析題型1.（簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的證明）如圖所示，正方體木塊漂浮在水平上，將其稍向下壓后放手，試判斷木塊是否做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。解析：木塊將做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng).從簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征出發(fā)，判斷木塊是否做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，設(shè)木塊的邊長(zhǎng)為a，質(zhì)量為m，則當(dāng)圖144中木塊浸入水中的高度為h，而處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)所受到的重力mg與浮力F1=ha2g大小相等，木塊在該位置處于平衡狀態(tài)，于是可取該裝置

9、為平衡位置建立坐標(biāo)；當(dāng)木塊被按下后上下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中浸入水中的高度達(dá)到h+x，而如圖145所示時(shí)，所受到的浮力大小為 F2=(h+x)a2g于是，木塊此時(shí)所受到的合外力為：F=mgF2=a2gxkx 由此可知：木塊做的是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)題型2.（單擺周期公式）已知在單擺a完成10次全振動(dòng)的時(shí)間內(nèi)，單擺b完成6次振動(dòng)，兩擺長(zhǎng)之差為1.6m，則兩單擺擺長(zhǎng)la與lb分別為Ala=2.5m，lb=0.9m Bla=0.9m，lb=2.5mCla=2.4m，lb=4.0m Dla=4.0m，lb=2.4m解析：由周期比得擺長(zhǎng)比，加上題設(shè)條件中的擺長(zhǎng)差已知，故la與lb可求已知兩擺長(zhǎng)之差為1.6m，即=1.6而單擺a

10、擺動(dòng)10次時(shí)間內(nèi)，單擺b無(wú)成36次全振動(dòng)，這就意味著兩個(gè)單擺的周期之比為=考慮到：Ta=2 Tb=2 得：=于是解得：la=0.9m lb=2.5m 應(yīng)選B.題型3.（簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性、對(duì)稱性）如圖所示，質(zhì)點(diǎn)沿直線做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)平衡位置在O點(diǎn)，某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)通過(guò)P點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)，徑1s再次回到P點(diǎn)，再經(jīng)1s到達(dá)O點(diǎn)，若=2cm， 則：質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期T=_s；質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的振幅為A=_cm，解析：注意到簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性，對(duì)稱性等特征，結(jié)合簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象可作出正解的解答.由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性可知，質(zhì)點(diǎn)在第1s內(nèi)從P點(diǎn)到達(dá)右端最大位移處，再回到P點(diǎn)，可見(jiàn)從最大位移處回到P點(diǎn)歷時(shí)應(yīng)該為0.5s，而人P點(diǎn)到O點(diǎn)又歷時(shí)

11、1s，可見(jiàn)T=1.5s即：T=6s另外，考慮到簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象（如圖所示）質(zhì)點(diǎn)在t1時(shí)刻從P點(diǎn)開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，t2時(shí)刻又回到P點(diǎn)，t3時(shí)刻到達(dá)平衡位置O點(diǎn)，即t2t1=t3t2=1s由此不難得到： Asin600=2 即A=cm應(yīng)依次填充：6，題型4.（機(jī)械波的圖像）一列橫波沿直線傳播，某時(shí)刻的波形如圖-2所示，質(zhì)點(diǎn)A的平衡位置與坐標(biāo)原點(diǎn)O相距0.5m，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)A沿正方向運(yùn)動(dòng)，再經(jīng)0.02s第一次到達(dá)最大位移。由此可知：A、這列波的波長(zhǎng)為1mB、這列波的頻率為100HzC、這列波的波速為25m/s D、這列波向右傳播 圖-2解析：由A點(diǎn)坐標(biāo)結(jié)合波的圖象可得波長(zhǎng)；由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最大位移所歷時(shí)間可得

12、周期；由波長(zhǎng)、周期、波速關(guān)系可得波速；由波形成過(guò)程的本質(zhì)可得振動(dòng)方向與傳播方向關(guān)系。由于A點(diǎn)距O點(diǎn)0.5m，所以波長(zhǎng)為 由于質(zhì)點(diǎn)A再經(jīng)0.02s第一次到達(dá)最大位移，所以周期為T(mén)=0.08s由于v=T，所以波速為傳播方向的“雙向性”特點(diǎn)由振動(dòng)圖象可知：周期為T(mén)=0.4s由波的圖象又可知：波長(zhǎng)為 于是可得波速為在t=t-t=0.5s內(nèi)，波的傳播距離為 x=vt=5m考慮到波的傳播方向的“雙向性”特征知：當(dāng)波沿x軸正方向傳播，t時(shí)刻波形應(yīng)如圖15-5中的C圖所示；當(dāng)波沿x 軸反方向傳播，t時(shí)刻波形應(yīng)如圖15-5中 v=1.25m/s由于波的形成實(shí)際上是波源質(zhì)量依次帶動(dòng)后面的質(zhì)量參與振動(dòng)，而質(zhì)點(diǎn)A此時(shí)

13、是向上振動(dòng)，可見(jiàn)它是被左側(cè)質(zhì)點(diǎn)所帶動(dòng)，即波是向右傳播的。綜上所述此例應(yīng)選A、D。題型5. （波的干涉）如圖-6所示，在同一均勻媒質(zhì)中有S1、S2兩個(gè)波源，這個(gè)波源的頻率、振動(dòng)方向均相同，且振動(dòng)的步調(diào)完全一致，S1、S2之間相距兩個(gè)波長(zhǎng)，D點(diǎn)為S1、S2連線中點(diǎn)，今以D點(diǎn)為圓心，以R=DS1為半徑畫(huà)圓，問(wèn)在該圓周上（S1、S2兩波源除外）共有幾個(gè)加強(qiáng)點(diǎn)？解析：干涉強(qiáng)、弱區(qū)的判斷方法有兩種：（1）在波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇處是干涉加強(qiáng)區(qū)；在波峰與波谷相遇或波谷與波峰相遇處是干涉減弱區(qū)。（2）與相同波源的距離差為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍處是干涉加強(qiáng)區(qū)；與相同波源的距離差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍處是干涉減弱區(qū)。由

14、干涉強(qiáng)、弱的第二種判斷方法可知，干涉加強(qiáng)區(qū)的集合實(shí)際上是以兩波源所在處為焦點(diǎn)的雙曲線簇。由此不難判斷：以波源邊線為直徑的賀周上分布看，到兩波源距離差等于0的兩個(gè)加強(qiáng)是D1、D2；到兩波源距離差等于的四個(gè)加強(qiáng)是A1、A2、C1、C2。即：除兩波源外，圓周上振動(dòng)加強(qiáng)是共有六個(gè)。題型6.（多普勒效應(yīng)） 一機(jī)車汽笛頻率為650Hz，機(jī)車以v=15m/s的速度觀察者駛來(lái)，設(shè)空氣中的聲速是V=340m/s，觀察者聽(tīng)到的聲音頻率為多少？解析：機(jī)車靜止時(shí)，汽笛聲的波長(zhǎng)為，由于機(jī)車（波源）向觀察者運(yùn)動(dòng)，波長(zhǎng)應(yīng)減小vT，則單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)觀察者的波數(shù)變?yōu)榧从^察者聽(tīng)到的聲音頻率變大了，音調(diào)變高了。規(guī)律總結(jié)：由于波源與

15、觀察者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使得單位時(shí)間內(nèi)觀察者所感受到的完整波形的個(gè)數(shù)發(fā)生變化，這就使得感受到的頻率發(fā)生變化 題型7. （受迫振動(dòng)）一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子，如圖712a所的裝置可用于研究該彈簧振子的受迫振動(dòng).勻速轉(zhuǎn)動(dòng)把手時(shí)，曲桿給彈簧振子以驅(qū)動(dòng)力，使振子做受迫振動(dòng)，把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的周期就是驅(qū)動(dòng)力的周期，改變把手勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的速度就可以改變驅(qū)動(dòng)力的周期.若保持把手不動(dòng)，給砝碼一向下的初速度，砝碼便做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)圖線如圖712b所示.當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，砝碼的振動(dòng)圖線如圖712c所示.若用T0表示彈簧振子的固有周期，T表示驅(qū)動(dòng)力的周期，表示受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后砝碼振動(dòng)的振幅.則

16、（） 圖712A.由圖線可知T0=4sB.由圖線可知T0=8sC.當(dāng)T在4s附近時(shí)，顯著增大；當(dāng)T比4s小得多或大得多時(shí)，很小D.當(dāng)T在8s附近時(shí)，顯著增大；當(dāng)T比8s小得多或大得多時(shí)，很小解析：若保持把手不動(dòng)，砝碼以一定的初速度做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，為自由振動(dòng)，圖b 為砝碼的自由振動(dòng)圖象，由圖讀出的周期T0=4s，為砝碼的固有周期。當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，砝碼為受迫振動(dòng)，此時(shí)砝碼振動(dòng)的周期T為驅(qū)動(dòng)力的周期，圖c為砝碼受迫振動(dòng)的圖象，由圖讀出的周期T=2s，為砝碼受迫振動(dòng)的周期，也為驅(qū)動(dòng)力的周期。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的周期越靠近砝碼的固有周期時(shí)，砝碼的振動(dòng)越強(qiáng)烈，振幅越大；當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的周期越遠(yuǎn)離砝碼的固有周期時(shí)，砝

17、碼的振動(dòng)越弱，振幅越小。所以A、C選項(xiàng)正確。題型8.（單擺振動(dòng)圖像）如圖717為演示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖像的裝置，當(dāng)盛沙漏斗下面的薄木板N被勻速拉動(dòng)時(shí)，擺動(dòng)著漏斗中漏出的沙在板上形成的曲線顯示擺的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系，板上的OO代表時(shí)間軸，圖717 b是兩個(gè)擺各自在木板上形成的曲線，若拉板N1和N2的 速度關(guān)系為=2，則板上曲線所代表的振動(dòng)周期T1和T2關(guān)系（ ） A.2T2=T1B.T2=2T1 C.T2=4T1 D.T2=T1解析：板N1是N2速度的2倍，沙漏在板N1上的時(shí)間是T1，沙漏在板N2上的時(shí)間是2T2，因此T2=T1.題型9. （機(jī)械波圖像）彈性繩沿x軸放置，左端位于坐標(biāo)原點(diǎn)，用手握住繩的

18、左端，當(dāng)t0時(shí)使其開(kāi)始沿y軸做振幅為m的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，在t0.25s時(shí)，繩上形成如圖所示的波形，則該波的波速為_(kāi)cm/s，t_時(shí)，位于x245cm的質(zhì)點(diǎn)N恰好第一次沿y軸正向通過(guò)平衡位置。解析：由圖可知，這列簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)為20cm，周期T=0.25s4=1s，所以該波的波速；從t=0時(shí)刻開(kāi)始到N質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)需要時(shí)間, 在振動(dòng)到沿y軸正向通過(guò)平衡位置需要再經(jīng)過(guò)，所以當(dāng)t=（2.25+0.5）s=2.75s，質(zhì)點(diǎn)N恰好第一次沿y軸正向通過(guò)平衡位置。題型10.（機(jī)械波、電磁波的區(qū)別）類比是一種有效的學(xué)習(xí)方法，通過(guò)歸類和比較，有助于掌握新知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率。在類比過(guò)程中，既要找出共同之處，又要抓住不同之處

19、。某同學(xué)對(duì)機(jī)械波和電磁波進(jìn)行類比，總結(jié)出下列內(nèi)容，其中不正確的是A機(jī)械波的頻率、波長(zhǎng)和波速三者滿足的關(guān)系，對(duì)電磁波也適用B機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象C機(jī)械波的傳播依賴于介質(zhì)，而電磁波可以在真空中傳播D機(jī)械波既有橫波又有縱波，而電磁波只有縱波解析：波長(zhǎng)、波速、頻率的關(guān)系對(duì)任何波都是成立的，對(duì)電磁波當(dāng)然成立，故A選項(xiàng)正確；干涉和衍射是波的特性，機(jī)械波、電磁波都是波，這些特性都具有，故B項(xiàng)正確；機(jī)械波是機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成的，所以機(jī)械波的傳播需要介質(zhì)而電磁波是交替變化的電場(chǎng)和磁場(chǎng)由近及遠(yuǎn)的傳播形成的，所以電磁波傳播不需要介質(zhì)，故C項(xiàng)正確；機(jī)械波既有橫波又有縱波，但是電磁波只能是橫波，其

20、證據(jù)就是電磁波能夠發(fā)生偏振現(xiàn)象，而偏振現(xiàn)象是橫波才有的， D項(xiàng)錯(cuò)誤。故正確答案應(yīng)為D 4x/my0題型11.（波的多解問(wèn)題）如圖實(shí)線是某時(shí)刻的波形圖象，虛線是經(jīng)過(guò)0.2s時(shí)的波形圖象。求：波傳播的可能距離 可能的周期（頻率）可能的波速 若波速是35m/s，求波的傳播方向 若0.2s小于一個(gè)周期時(shí)，傳播的距離、周期（頻率）、波速。解析：題中沒(méi)給出波的傳播方向，所以有兩種可能：向左傳播或向右傳播。向左傳播時(shí)，傳播的距離為x=n+3/4=（4n+3）m （n=0、1、2 ）向右傳播時(shí)，傳播的距離為x=n+/4=（4n+1）m （n=0、1、2 ）向左傳播時(shí)，傳播的時(shí)間為t=nT+3T/4得：T=4t

21、/（4n+3）=0.8 /（4n+3）（n=0、1、2 ）向右傳播時(shí)，傳播的時(shí)間為t=nT+T/4得：T=4t/（4n+1）=0.8 /（4n+1） （n=0、1、2 ）計(jì)算波速，有兩種方法。v=x/t 或v=/T向左傳播時(shí)，v=x/t=（4n+3）/0.2=（20n+15）m/s. 或v=/T=4 （4n+3）/0.8=（20n+15）m/s.（n=0、1、2 ）向右傳播時(shí)，v=x/t=（4n+1）/0.2=（20n+5）m/s. 或v=/T=4 （4n+1）/0.8=（20n+5）m/s. （n=0、1、2 ）若波速是35m/s，則波在0.2s內(nèi)傳播的距離為x=vt=350.2m=7m=1

22、，所以波向左傳播。若0.2s小于一個(gè)周期，說(shuō)明波在0.2s內(nèi)傳播的距離小于一個(gè)波長(zhǎng)則：向左傳播時(shí)，傳播的距離x=3/4=3m；傳播的時(shí)間t=3T/4得：周期T=0.267s；波速v=15m/s.向右傳播時(shí)，傳播的距離為/4=1m；傳播的時(shí)間t=T/4得：周期T=0.8s；波速v =5m/s.六、 專題突破針對(duì)典型精析的例題題型，訓(xùn)練以下習(xí)題。1. 一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖如圖1所示，圖中P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為x=1.5m和x=4.5m。P點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖2所示。在下列四幅圖中，Q點(diǎn)的振動(dòng)圖像可能是點(diǎn)撥：本題考查波的傳播.該波的波長(zhǎng)為4m.,PQ兩點(diǎn)間的距離為3m.當(dāng)波沿x軸正方向傳播

23、時(shí)當(dāng)P在平衡位置向上振動(dòng)時(shí)而Q點(diǎn)此時(shí)應(yīng)處于波峰,B正確.當(dāng)沿x軸負(fù)方向傳播時(shí),P點(diǎn)處于向上振動(dòng)時(shí)Q點(diǎn)應(yīng)處于波谷,C對(duì)。2. 下列關(guān)于簡(jiǎn)諧振動(dòng)和簡(jiǎn)諧波的說(shuō)法，正確的是A媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期一定和相應(yīng)的波的周期相等B媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的速度一定和相應(yīng)的波的波速相等C波的傳播方向一定和媒質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的方向一致D橫波的波峰與波谷在振動(dòng)方向上的距離一定是質(zhì)點(diǎn)振幅的兩倍點(diǎn)撥：本題考查機(jī)械波和機(jī)械振動(dòng).介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期和相應(yīng)的波傳播周期一致A正確.而各質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間作周期性的變化,但波在介質(zhì)中是勻速向前傳播的,所以不相等,B錯(cuò).對(duì)于橫波而言傳播方向和振動(dòng)方向是垂直的,C錯(cuò).根據(jù)波的特點(diǎn)D正確。3

24、. 做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的單擺擺長(zhǎng)不變，若擺球質(zhì)量增加為原來(lái)的4倍，擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)速度減小為原來(lái)的1/2，則單擺振動(dòng)的A頻率、振幅都不變B頻率、振幅都改變C頻率不變、振幅改變D頻率改變、振幅不變點(diǎn)撥：本題考查單擺。由單擺的周期公式，可知，單擺擺長(zhǎng)不變，則周期不變，頻率不變；振幅A是反映單擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的能量大小的物理量，由可知，擺球經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)的動(dòng)能不變，因此振幅改變，所以C正確。4.圖為聲波干涉演示儀的原理圖。兩個(gè)U形管A和B套在一起，A管兩側(cè)各有一小孔。聲波從左側(cè)小孔傳入管內(nèi)，被分成兩列頻率 的波。當(dāng)聲波分別通過(guò)A、B傳播到右側(cè)小孔時(shí)，若兩列波傳播的路程相差半個(gè)波長(zhǎng)，則此處聲波的振幅 ；若傳播的

25、路程相差一個(gè)波長(zhǎng)，則此處聲波的振幅 。 點(diǎn)撥：相等，等于零，等于原振幅的二倍（2）聲波從左側(cè)小孔傳入管內(nèi)向上向下分別形成兩列頻率相同的波，若兩列波傳播的路程相差半個(gè)波長(zhǎng)，則振動(dòng)相消，所以此處振幅為零，若傳播的路程相差一個(gè)波長(zhǎng)，振動(dòng)加強(qiáng)，則此處聲波的振幅為原振幅的二倍。七、 學(xué)法導(dǎo)航復(fù)習(xí)指導(dǎo)：回歸課本夯實(shí)基礎(chǔ)，仔細(xì)看書(shū)把書(shū)本中的知識(shí)點(diǎn)掌握到位 練習(xí)為主提升技能，做各種類型的習(xí)題，在做題中強(qiáng)化知識(shí) 整理歸納舉一反三，對(duì)易錯(cuò)知識(shí)點(diǎn)、易錯(cuò)題反復(fù)鞏固1.如圖6-1所示，光滑圓弧軌道的半徑為R，圓弧底部中點(diǎn)為O，兩個(gè)相同的小球分別在O正上方h處的A點(diǎn)和離O很近的軌道B點(diǎn)，現(xiàn)同時(shí)釋放兩球，使兩球正好在O點(diǎn)相

26、碰。問(wèn)h應(yīng)為多高？【錯(cuò)解】對(duì)B球，可視為單擺，延用單擺周期公式可求B球到達(dá)O點(diǎn)的時(shí)間： 對(duì)A球，它做自由落體運(yùn)動(dòng)，自h高度下落至O點(diǎn)【錯(cuò)解原因】上述答案并沒(méi)有完全錯(cuò)，分析過(guò)程中有一點(diǎn)沒(méi)有考慮，即是振動(dòng)的周期性，因?yàn)锽球在圓形軌道上自B點(diǎn)釋放后可以做往上述解答漏掉一些解，即上述解答只是多個(gè)解答中的一個(gè)。 對(duì)B球振動(dòng)周期到達(dá)O點(diǎn)的時(shí)間為 顯然，前面的解僅僅是當(dāng)n=0時(shí)的其中一解而已?！驹u(píng)析】 在解決與振動(dòng)有關(guān)的問(wèn)題時(shí)，要充分考慮到振動(dòng)的周期性，由于振動(dòng)具有周期性，所以此類問(wèn)題往往答案不是一個(gè)而是多個(gè)。2.一個(gè)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子，周期為T(mén)，振幅為A，設(shè)振子 At1t2Bt1t2 Ct1t2 D無(wú)法

27、判斷 度也大，因而時(shí)間短，所以t1t2，應(yīng)選C。錯(cuò)解三：因?yàn)檫@是一個(gè)變加速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題，不能用勻速運(yùn)動(dòng)或勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解，因而無(wú)法判斷t1和t2的大小關(guān)系，所以選D?！惧e(cuò)解原因】 主要是對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特殊運(yùn)動(dòng)規(guī)律不清楚，只記住了周期公式，沒(méi)注意分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程，沒(méi)能深入地理解和掌握這種運(yùn)動(dòng)形式的特點(diǎn)。因而解題時(shí)錯(cuò)誤地沿用了勻速或勻變速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，選擇A的同學(xué)就是用勻速運(yùn)動(dòng)規(guī)律去解，而選擇C的同學(xué)用了勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律去解，因而錯(cuò)了。事實(shí)上，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的過(guò)程有其自身的許多規(guī)律，我們應(yīng)該用它的特殊規(guī)律去求解問(wèn)題，而不能用勻速或勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律去求解。【分析解答】 方法一：用圖象法，畫(huà)出x-t圖象，從圖象上

28、，我們可以很直觀地看出：t1 t2，因而正確答案為：B。 方法二：從圖象為正弦曲線和數(shù)學(xué)知識(shí)可寫(xiě)出位移隨時(shí)間的函數(shù)關(guān)系式，物理學(xué)上稱為振動(dòng)方程，從平衡位置開(kāi)始，振子的振動(dòng)方程為： 【評(píng)析】 以上兩種方法，第一種方法是定性分析，在選擇題練習(xí)時(shí)，是要重點(diǎn)掌握的。第二種方法可以進(jìn)行定量計(jì)算，但由于要涉及振動(dòng)方程，所以不做統(tǒng)一要求。 t=nT+t2。此處，為了題目簡(jiǎn)明起見(jiàn)，題文中用了“第一次”和“最短時(shí)間”等字樣。否則就無(wú)法比較兩個(gè)過(guò)程所用時(shí)間的長(zhǎng)短。八、 專題綜合1.（運(yùn)動(dòng)分析+機(jī)械波）有一種示波器可以同時(shí)顯示兩列波形。對(duì)于這兩列波，顯示屏上橫向每格代表的時(shí)間間隔相同。利用此中示波器可以測(cè)量液體中的

29、聲速，實(shí)驗(yàn)裝置的一部分如圖1所示：管內(nèi)盛滿液體，音頻信號(hào)發(fā)生器所產(chǎn)生的脈沖信號(hào)由置于液體內(nèi)的發(fā)射器發(fā)出，被接受器所接受。圖2為示波器的顯示屏。屏上所顯示的上、下兩列波形分別為發(fā)射信號(hào)與接受信號(hào)。若已知發(fā)射的脈沖信號(hào)頻率為，發(fā)射器與接收器的距離為，求管內(nèi)液體中的聲速。（已知所測(cè)聲速應(yīng)在13001600m/s之間，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字。）解析：設(shè)脈沖信號(hào)的周期為T(mén)，從顯示的波形可以看出，圖2中橫向每一分度（即兩條長(zhǎng)豎線間的距離）所表示的時(shí)間間隔為其中 對(duì)比圖2中上、下兩列波形，可知信號(hào)在液體中從發(fā)射器傳播只接受器所用的時(shí)間為 其中，液體中的聲速為 聯(lián)立式，代入已知條件并考慮到所測(cè)聲速應(yīng)在13001

30、600之間，得 評(píng)分參考：本題7分。式2分，式1分，式2分，式各1分。得 的，也同樣給分。2（x-t圖像+簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的證明）如圖所示，一個(gè)三角形物塊固定在水平桌面上，其光滑斜面的傾角為30。物體A的質(zhì)量為mA0.5，物體B的質(zhì)量為mB1.0（A、B均可視為質(zhì)點(diǎn)），物體A、B并列在斜面上且壓著一勁度系數(shù)為k125N/m的輕彈簧，彈簧的下端固定，上端拴在A物體上，物體A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)。（g取10m/s2）（1）求此時(shí)彈簧的壓縮量是多大？ （2）將物體B迅速移開(kāi)，物體A將作周期為0.4s的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，若以沿斜面向上的方向?yàn)檎较?，?qǐng)你在所給的坐標(biāo)系中作出物體A相對(duì)平衡位置的位移隨時(shí)間的變化曲線圖，并在

31、圖中標(biāo)明振幅的大小。x/cmt/s0.10.20.30.40.50.60.70.80（3）將物體B迅速移開(kāi)，試證明物體A在斜面上作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。AB解：（1）物體A、B在斜面上處于平衡狀態(tài)，所受外力平衡，設(shè)壓縮量為X 則有 （2）將物體B移開(kāi)后，物體A作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅為 已知系統(tǒng)的振動(dòng)周期為T(mén)=0.4s，振動(dòng)的位移隨時(shí)間的變化關(guān)系曲線如下圖x/cmt/s0.10.20.30.40.50.60.70.804224（3）設(shè)物體A在平衡位置時(shí)彈簧的壓縮量為x0，則有， 當(dāng)物體A經(jīng)過(guò)平衡位置下方的某一位置時(shí)，對(duì)平衡位置的位移的大小為x， 則： 由以上兩式得： 且位移的方向與F回的方向相反。 即物體A作簡(jiǎn)諧

32、運(yùn)動(dòng)。 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 考案一、選擇題1. 下列說(shuō)法中正確的是：( )A作受迫振動(dòng)的物體的頻率由它的固有頻率來(lái)決定B產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源頻率發(fā)生了變化C波的干涉和衍射是波所特有的現(xiàn)象D在干涉圖樣中的振動(dòng)加強(qiáng)線上各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移總是最大2. 將一個(gè)力電傳感器接到計(jì)算機(jī)上，可以測(cè)量快速變化的力，用這種方法測(cè)得某單擺擺動(dòng)過(guò)程中懸線上拉力大小隨時(shí)間變化的曲線如圖所示由此圖線提供的信息作出下列判斷，則正確的是( )A. t=0.2s時(shí)擺球正通過(guò)最低點(diǎn)B. t=1.1s時(shí)擺球正通過(guò)最低點(diǎn)C. 擺球擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能時(shí)而增大時(shí)而減小D. 擺球的擺動(dòng)周期大約為0.6s3. 一質(zhì)點(diǎn)以坐標(biāo)原點(diǎn)0為中心位置在

33、y軸上振動(dòng)，其振幅為5m，周期為0.4s，振動(dòng)在介質(zhì)中產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧波沿x軸的正向傳播，其速度為1.0m/s，計(jì)時(shí)開(kāi)始時(shí)該質(zhì)點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)0，速度方向?yàn)閥軸正方向，0.2s后此質(zhì)點(diǎn)立即停止運(yùn)動(dòng)，則再經(jīng)過(guò)0.2s后的波形是（ ）4. 下列關(guān)于波的敘述中正確的是( )A、機(jī)械波的傳播方向與波中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向一定垂直B、超聲波在真空中傳播速度最大C、由v=f可知，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波傳播得越快D、當(dāng)一列火車呼嘯著向我們勻速駛來(lái)時(shí)，我們感覺(jué)的音調(diào)比火車實(shí)際發(fā)出的音調(diào)高5. 位于坐標(biāo)原點(diǎn)的波源產(chǎn)生一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，波速已知t=0時(shí)，波剛好傳播到x=40 m處，如圖所示，在x=400m處有一接收器(圖中未

34、畫(huà)出)，則，下列說(shuō)法正確的是( )A波源開(kāi)始振動(dòng)時(shí)方向沿y軸正方向B、波源的振動(dòng)周期為T(mén)=0.05 sC若波源向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，則接收器接收到的波的頻率小于波源的頻率D該簡(jiǎn)諧橫波在傳播過(guò)程中只有遇到尺寸小于或等于20 m的障礙物時(shí)才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象6. 一個(gè)在y方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體的振動(dòng)曲線如圖甲所示。關(guān)于圖乙的下列判斷正() 圖甲圖乙A圖（1）可作為該物體的速度vt圖象B圖（2）可作為該物體的回復(fù)力Ft圖象C圖（3）可作為的物體的回復(fù)力Ft圖象D圖（4）可作為的物體的回復(fù)加速度at圖象7. 如圖所示，在一條直線上兩個(gè)振源A、B相距6m，振動(dòng)頻率相等，從t0時(shí)刻A、B開(kāi)始振動(dòng)，且都只振動(dòng)

35、一個(gè)周期，振幅相等，振動(dòng)圖像A為甲，B為乙若A向右傳播的波與B向左傳播在t1 = 0.3s時(shí)相遇，則 （ ）A兩列波在A、B間的傳播速度均為10m/sB兩列波的波長(zhǎng)都是4m C在兩列波相遇過(guò)程中，中點(diǎn)C為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)Dt2 = 0.7s時(shí)刻B點(diǎn)經(jīng)過(guò)平衡位置且振動(dòng)方向向下8. 在均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個(gè)質(zhì)點(diǎn)，相鄰兩質(zhì)點(diǎn)的距離均為L(zhǎng)，如圖(a) 所示一列橫波沿該直線向右傳播，t=0時(shí)到達(dá)質(zhì)點(diǎn)1，質(zhì)點(diǎn)1開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t第一次出現(xiàn)如圖（b）所示的波形則該波的：( )A周期為t，波長(zhǎng)為8L B周期為t，波長(zhǎng)為8LC周期為t，波速為12L /t D周期為t，波速為8L/t 9. A、

36、B兩列波在某時(shí)刻的波形如圖所示，經(jīng)過(guò)t=TA時(shí)間（TA為波A的周期），兩波再次出現(xiàn)如圖波形，則兩波的波速之比vAvB可能是（ ）vAavBaA. 13 B12 C21 D3110. 一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線ab向右傳播，a、b兩點(diǎn)之間沿播的傳播方向的距離為2m，a、b兩點(diǎn)的振動(dòng)情況如圖所示，下列說(shuō)法中正確的是（ ）A、波速可能大于B 波速可能等于C波速可能等于D波速可能等于11. 如圖所示，小球P一邊貼著水面每秒振動(dòng)5次，一邊沿x軸正方向勻速移動(dòng)， O點(diǎn)是它的初始位置。圖示為恰經(jīng)10個(gè)周期時(shí)觀察到的水面波則此水面波的傳播速度值及小球P勻速移動(dòng)的速度值分別是( )A0.05m/s,0.025m/sB0

37、.15m/s,0.125m/sC0.2m/s,0.1m/sD0.1m/s,0.05m/s 二、計(jì)算題12. 在某介質(zhì)中形成一列簡(jiǎn)諧波，（1）波向右傳播，在0.1s時(shí)刻剛好傳到B點(diǎn)，波形如圖中實(shí)線所示，且再經(jīng)過(guò)0.6 s,P點(diǎn)也開(kāi)始起振，求：該列波的周期T；從t=0時(shí)刻起到P點(diǎn)第一次達(dá)到波峰時(shí)止，O點(diǎn)對(duì)平衡位置的位移y0及其所經(jīng)過(guò)的路程s0各為多少？在下圖中畫(huà)出B點(diǎn)的振動(dòng)圖象（2）若該列波的傳播速度大小為20 m/s，且波形中由實(shí)線變成虛線需要經(jīng)歷0.525 s時(shí)間，則該列波的傳播方向如何？13. A和B是一列簡(jiǎn)諧橫波在傳播方向上的兩質(zhì)點(diǎn)，圖中甲和乙分別為其振動(dòng)圖像，其平衡位置的坐標(biāo)分別是xA=

38、0和xB=6m，如果波長(zhǎng)大于3m但小于9m，波沿x軸正方向傳播，求波的傳播速度大小并0.20.4t/sOy/cm5-5甲Oy/cm5-50.20.4t/s乙畫(huà)出t=0.1s時(shí)刻兩質(zhì)點(diǎn)間的波形圖14. 從甲地向乙地發(fā)出頻率為50Hz的聲波，當(dāng)波速為330m/s時(shí)，剛好在甲、乙兩地形成一列有若干個(gè)完整波形的波，當(dāng)波速為340m/s時(shí)，兩地還是存在若干個(gè)完整波形，但完整波形的波數(shù)減少了兩個(gè)，求甲、乙兩地距離。123456789 Q RPx/cms/mO15. 已知在t1時(shí)刻簡(jiǎn)諧橫波的波形如圖中實(shí)線所示；在時(shí)刻t2該波的波形如圖中虛線所示。t2-t1 = 0.02s，求：該波可能的傳播速度。若已知T