2019版高考物理专题八机械振动和机械波课件

2．图象 (1)从 平衡位置 开始计时，函数表达式为 x＝Asinωt， 图象如图甲所示。
(2)从 最大位移处 乙所示。
开始计时，函数表达式为 x＝Acosωt，图象如图
微知识 3 简谐运动的两种模型
模型
弹簧振子
示意图
单摆
微知识 4 受迫振动和共振 1．自由振动、受迫振动和共振
2.共振曲线 由图知当 f 驱＝f0 时振幅 最大 。
(1)写出该振子简谐运动的表达式。 (2)在第 2 s 末到第 3 s 末这段时间内，弹簧振子的加速度、速度、动能 和弹性势能各是怎样变化的？ (3)该振子在前 100 s 的总位移是多少？路程是多少？
【解题导思】 (1)由简谐运动的图象能读出哪些信息？
答：振幅、周期。
(2)一个周期内振子运动的路程是多少？
(1)定义：使物体返回到 平衡位置 的力。
(2)方向：时刻指向 平衡位置
。
(3)来源：振动物体所受的沿 振动方向 的合力。
3．描述简谐运动的物理量
微知识 2 简谐运动的公式和图象 1．表达式 (1)动力学表达式：F＝ －kx ，其中“－”表示回复力与位移的方向 相反。 (2)运动学表达式：x＝ Asin(ωt＋φ) ，其中 A 代表振幅，ω＝2πf 表示简 谐运动的快慢，(ωt＋φ)代表简谐运动的相位，φ 叫做 初相 。
4．比较各时刻质点的加速度(回复力)的大小和方向。
从图象读取x 大小及方向
F＝－kx ――→
F的大小 及方向
F＝ma ――→
a的大小 及方向
5．比较不同时刻质点的势能和动能的大小。质点的位移越大，它所具 有势能越大，动能则越小。
典|例|微|探 【例 2】 如图所示为一弹簧振子的振动图象，试完成以下问题：

波的叠加：几列波相遇时，每列波都能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰，只是在重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和
1
2
四、波的衍射和干涉
干涉：频率相同的两列波叠加，某些区域的振动加强， 某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔的现象．产生稳定的干涉现象的必要条件：两列波的频率相同．
物理选修3-4 机械振动与机械波 复习课件
此处添加副标题内容
简谐运动
01
定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象是一条正弦曲线，这样的振动叫简谐运动．
02
F回=-kx
03
简谐运动的描述
描述简谐运动的物理量 位移x：由平衡位置指向质点所在位置的有向线段，是矢量。
注：位移的参考点是平衡位置 振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量，表示振动的强弱．
B
波刚传播到哪个位置，则该位置质点的起振方向与振源的起振方向相同．
例4(8分)如图1－17所示，实线是某时刻的波形图象，虚线是0.2 s后的波形图．
若波向左传播，求它传播的可能距离；
若波向右传播，求它的最大周期；
若波速是35 m/s，求波的传播方向．
总结：
波速计算方法 v=λ/T=λf v=s/t
5．横波的图象
如图1－5所示为一横波的图象．纵坐标表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，横坐标表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置．它反映了在波传播的过程中，某一时刻介质中各质点的位移在空间的分布．简谐波的图象为 正弦 曲线．
思考：振动图像与波动图像的区别？
物理意义不同：振动图象表示同一质点在不同时刻的位移(类比录像)；波的图象表示介质中的各个质点在同一时刻的位移(类比照片)。

波的能量与振幅的平方成正比，与波的频率也有关。
波的能量传递遵循能量守恒定律，即波源的能量等于 各质点获得的能量之和。
能量守恒在振动和波动中应用
利用能量守恒定律可以分析振 动和波动过程中的能量转化和 传递问题。
在解决复杂的振动和波动问题 时，可以通过分析能量转化和 传递过程来简化问题。
能量守恒定律在振动和波动中 的应用有助于深入理解物理现 象的本质和规律。
波动图像绘制技巧
01
02
03
确定坐标系
选择适当的坐标系，一般 横轴表示位置，纵轴表示 位移。
描点法
根据波源振动情况和传播 方向，在坐标系中描出各 质点的位置。

曲线拟合
用平滑曲线连接各点，得 到波动图像。
从图像中获取信息方法
读出振幅和波长
从图像中可以直接读出振 幅和波长。
判断振动方向
根据图像中各质点的位置 关系，可以判断出波的传 播方向和各质点的振动方 向。
历年高考真题解析
01
C.质点P的振幅为：$A = frac{y_{m} - y_{n}}{2} = frac{5 - ( - 5)}{2}cm = 5cm = 0.05m$，由于$t = 1s = 2.5T$，所以质点P在任意$1s$内通过的路程是： $S = 2.5 times 4A = 10 times 0.05m = 0.5m$，故C错误；
02
D.若该波遇到另一列波并发生稳定干涉现象，根据干涉的条件可知所遇到的波 的频率为：$f = frac{1}{T} = frac{1}{0.4}Hz = 2Hz$.故D正确。
03
故选ABD。
针对不同层次学生拓展训练设计
基础训练
针对基础薄弱的学生，设计简单 的选择题和填空题，主要涉及机 械振动和机械波的基本概念、公

法 点向上振动
“同 波形图上某点表示传播方向
侧” 和振动方向的箭头在图线同
法侧
将波形沿传播方向进行微小
“微
的平移，再由对应同一x坐标
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平移”
振动图象和波的图象的关联分析 求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二 找”的方法
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1.(2018·河北石家庄调研)(多选)如图6甲为一列简谐横波在某 一时刻的波形图，图乙为介质中x＝2 m 处的质点P以此时刻 为计时起点的振动图象。下列说法正确的是( )
E.当质点P位于波峰时，x坐标为17 m 的质点恰好位于波谷
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解析 任意振动质点连续 2 次经过平衡位置的时间间隔为 0.4 s，可知振动周期 T＝0.8 s， 频率 f＝T1＝1.25 Hz，选项 B 正确；从题图中可以看出波长 λ＝4 m，根据 v＝λf 得 v＝5 m/s， 选项 A 错误；由于波在传播过程中具有空间周期性，x 坐标为 15 m 处的质点运动规律与 x＝3 m 处的质点相同，从 t＝0 时刻经过 0.6 s，即经历34周期，质点应位于平衡位置，选 项 C 错误；用同样的方法可判断出选项 D、E 正确。
离。
波源
2.频率f：与
的振动频率相等。
3.波速v：波在介质中的传播速度。 λf
4.波速与波长和频率的关系：v＝
。
的两个相邻质点间的距
3
波的图象
1.坐标轴的意义：横坐标表示在波的传播方向上各质点的
，纵坐
标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的
。
2.图象的物理意义：某一时刻介质中各质点相对
的位移。
图1
4
波的干涉和衍射现象 多普勒效应 1.波的干涉和衍射
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