高中物理机械振动和机械波课件.ppt

＝58T 时，质点 A 向下振动，B 向上振动，所以 C 项正确；波的传 播速度 v＝Tλ＝145n＋0030 m/s(n＝0、1、2、3…)，有多种可能，D 项错； 由图可知质点 A 的振幅为 10 cm，质点 B 的振幅为 5 cm，所以 E 项正确．
答案：BCE
9．(多选)一简谐横波沿 x 轴正向传播，图甲是 t＝0 时刻的波 形图，图乙是某质点的振动图象，则该质点的 x 坐标值合理的是 ()
解析：由题图(a)读出波长 λ＝2.0 m，由题图(b)读出周期 T＝4 s，
则 v＝Tλ＝0.5 m/s，选项 A 正确；题图(a)是 t＝2 s 时的波形图，题 图(b)是 x＝1.5 m 处质点的振动图象，所以该质点在 t＝2 s 时向下振 动，所以波向左传播，选项 B 错误；在 0～2 s 内质点 P 由波峰向 波谷振动，通过的路程 s＝2A＝8 cm，选项 C 正确，选项 D 错误；
A．A 点处波长是 10 cm，B 点处波长是 5 cm B．周期一定都是 2×10－2 s C．t＝0.0125 s 时刻，两质点的振动速度方向相反 D．传播速度一定是 600 m/s E．A 质点的振幅是 B 质点的振幅的 2 倍
解析：由 A、B 两质点的振动图象可知两质点的周期均为 2×10 －2 s，所以 B 项正确；再由振动图象知 t＝0 时，质点 A 在平衡位置 且向上振动，B 处在波峰，则有 75 m＝34λ＋nλ(n＝0、1、2、3…)， 解得 λ＝43n0＋03 m(n＝0、1、2、3…)，所以 A 项错；在 t＝0.012 5 s
图示时刻，Q 点向下运动，速度减小，所以从图示位置运动到
波谷的时间大于T8，再从波谷运动到平衡位置的时间为T4，所以经过 38T，Q 点没有回到平衡位置，故 D 错误．由于 P、Q 两点的振动步 调总是相反，所以在相等时间内，P、Q 两点通过的路程相等，故 E 正确．

实质:通过传播振动的形式而将振源的能量传播出去.
②介质中各质点的振动周期和波的传播周期都与
波源的振动周期
相同. 介质
③机械波的传播速度只由
决定.
(3)波速、波长、周期、频率的关系:v= =f·λ
6.振动图象和波动图象的物理意义不同:振动图象反
映的是 一个质点在各个时刻的位置 ,而波动图象 是 某时刻各质点的位移 .振动图象随时间推移图
思路方法
1.判断波的传播方向和质点振动方向的方法:①特殊 点法,② 微平移法(波形移动法) .
2.利用波传播的周期性,双向性解题
(1)波的图象的周期性:相隔时间为周期整数倍的
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两个时刻的波形相同,从而使题目的解答出现多解
的可能.
(2)波传播方向的双向性:在题目未给出传播方向 正向 负向
时,要考虑到波可沿x轴
等于这几列波分别在该质点处引起的位移的
.
9.波的现象 (1)波的叠加、干涉、衍射、多普勒效应. (2)波的干涉 ①必要条件:频率相同. ②设两列波到某一点的波程差为Δx.若两波源振 动情况完全相同,则
③加强区始终加强,减弱区始终减弱.加强区的振 幅A=A1+A2,减弱区的振幅A=|A1-A2|. ④若两波源的振动情况相反,则加强区、减弱区的
移随时间变化的表达式为:x= A sin (ωt+φ)或x= Acos (ωt+φ).
3.简谐运动的能量特征是:振动的能量与 振幅有关, 随 振幅 的增大而增大.振动系统的动能和势能相
互转化1 ,总机械能守恒,能量的转化周期是位移周
期的 2 .
弹簧振子
4.简谐运动的两种模型是
和单摆.当单摆摆

15
2．共振：做受迫 振动的物体，它的 固有频率与驱动力 的频率越接近，其 振幅就越大，当二 者相等时，振幅达 到最大，这就是共 振现象．共振曲线 如图1－4所示．
16
三、机械波 1．定义：机械振动在介质中的 传播形成机械波． 2．产生条件：一是要有做机械 振动的物体作为波源，二是要有 能够传播机械振动的介质． 思考：机械波与电磁波的不同点？
50
例3图1－15甲为一列简谐横波在 t＝0.10 s 时刻的波形图，P是平 衡位置为x＝1 m处的质点，Q是 平衡位置为x＝4 m处的质点，图 乙为质点Q的振动图象，则
51
52
A．t＝0.15 s时，质点Q的加速 度达到正向最大 B．t＝0.15 s时，质点P的运动 方向沿y轴负方向 C．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，该 波沿x轴正方向传播了6 m D．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质 点P通过的路程为30 cm
37
(3)振子经过一个周期位移为零， 路程为5×4 cm＝20 cm，前100 s刚好经过了25个周期，所以前 100 s振子位移x＝0，振子路程s ＝20×25 cm＝500 cm＝5 m.
38
【规律总结】 (1)简谐运动的图象并非振动质点的 运动轨迹． (2)位移总是背离平衡位置，回复力 和加速度总是指向平衡位置；向最 大位移处运动时,位移变大，回复力、 加速度和势能均变大，而速度和动 能均减小;向平衡位置运动与此相反.
线长。
13
（3）小球在光滑圆弧上的往复 滚动，和单摆完全等同。只要摆 角足够小，这个振动就是简谐运 动。这时周期公式中的l应该是圆 弧半径R
14
二、受迫振动和共振 1．受迫振动：物体在周期性驱 动力 作用下的振动．做受迫振动 的物体，它的周期或频率等于驱 动力 的周期或频率，而与物体 的固有周期或频率无关．

高考一轮总复习•物理
2．图像 (1)从_平__衡__位__置__处开始计时，函数表达式为 x＝Asin ωt，图像如图甲所示． (2)从_最__大__位__移__处开始计时，函数表达式为 x＝Acos ωt，图像如图乙所示．
第10页
高考一轮总复习•物理
四、受迫振动和共振
固有频率 固有频率
最大
第11页
动条件
(2)无摩擦等阻力． (3)在弹簧弹性限度内
(1)摆线为不可伸缩的轻细 线． (2)无空气等阻力． (3)最大偏角小于 5°
高考一轮总复习•物理
第8页
模型 回复力 平衡位置 周期
能量转化
弹簧振子 弹簧的___弹__力____提供
弹簧处于___原__长____处 与振幅无关
弹性势能与动能的相互 转化，机械能守恒
答案
高考一轮总复习•物理
第25页
解析：由题分析可得振子振动图像的一种可能情况如图所示，振子在 t＝0 时位于最大位 移处，速度为零，t＝10 s 时，振子在平衡位置，速度最大，故 A 错误；在 t＝4 s 时，振子位 于最大位移处，加速度最大，t＝14 s 时，振子处于平衡位置处，此时振子的加速度为零，故 B 错误；在 t＝6 s 和 t＝14 s 时，振子均处于平衡位置，此时动能最大，势能最小，故 C 正确； 由振子的振动周期 T＝2π mk 可知，振动周期与振子的振幅无关，故只改变振子的振幅，振 子的周期不变，只增加振子质量，振子的周期增大，故 D 正确．
12A＝Asin φa， 23A＝Asin φb，解得 φa＝－π6或 φa＝－56π(由题图中运动方向舍去)，φb＝π3或 φb ＝23π，当第二次经过 B 点时 φb＝23π，则23π－2π－π6T＝t，解得 T＝152t，此时位移关系为 23A ＋12A＝L，解得 A＝ 32＋L 1，C 正确，D 错误．故选 BC．

物理实验中的机械振动与波
实验中的振动与波
在物理实验中，我们可以设计和进行各种与机械振动和波相关的实验，如单摆实 验、共振实验、干涉和衍射实验等。这些实验可以帮助我们深入理解机械振动和 波的原理。
实验中的注意事项
在进行与机械振动和波相关的实验时，需要注意安全问题，如避免共振引起的破 坏力、防止声波对耳膜的损伤等。
科技应用中的机械振动与波
科技应用中的振动与波
在科技领域，机械振动和波的应用非 常广泛，如地震勘测、无损检测、医 疗成像等。这些应用都基于对机械振 动和波的深入理解和掌握。
科技应用的发展前景
随着科技的不断发展，机械振动和波 的应用前景将更加广阔。例如，利用 振动和波进行物质分拣、环境监测等 领域的研究正在不断深入。
学习方法与技巧
强化基础知识的学习
注重实验与观察
机械振动与机械波的知识点比较抽象，需 要强化基础知识的学习，如振动与波的基 本概念、周期公式等。
实验是学习物理的重要手段，通过实验观 察机械振动与机械波的现象，有助于加深 对知识点的理解。
多做练习题
形成知识网络
练习是巩固知识的重要途径，通过多做练 习题可以加深对知识点的理解和掌握。
波动方程的建立
波动方程的推导
通过建立微分方程，描述波动过 程中各点的振动状态，从而得出
波动方程。
波动方程的形式
常见的波动方程形式有简谐振动方 程和一维波动方程等。
波动方程的求解
通过求解波动方程，可以得到波的 传播速度、波长等物理量。
振动方程的理解与应用
振动方程的意义
振动方程描述了单个质点在平衡位置附近的振动规律。
高中物理机械振动机械波知 识点总结课件新人教版选修
目录

两个时刻的波形相同,从而使题目的解答出现多解
的可能.
(2)波传播方向的双向性:在题目未给出传播方向 正向 负向 时,要考虑到波可沿x轴 或 传播的两 种可能性.
23.03.2019
题型1
振动和波动图象的理解及应用
例1
(2011·泰安市高考适应性训练) 一列沿x轴正
方向传播的简谐波,在t=0时刻的波形如图8-1-1所示, 此时波传到了x=5 m的质点.已知x=1 m的质点P先后两 次出现波峰的最短时间间隔是0.4s.
解析
(1)波的传播方向向左.
(2)由题意可知,v =10 m/s,λ =4 m,A=10 cm 所以T= v =0.4 s
5 T t= 4
5 =4
解得s
×4A=50 cm
(3)t=0.5 s时刻的波形如下图所示
23.03.2019
答案
(1)向左
(2)50cm
(3)见解析
23.03.2019
3.对于起始时刻在平衡位置或最大位移处的质
而波动图象描述的是介质中的各个质点某一时刻各自
振动所到达的位置情况.通俗地说,振动图象相当于是
在一段时间内一个质点运动的“录像”,而波动图象 则是某一时刻一群质点振动的“照片”;③随着时间
23.03.2019
的推移,振动图象原来的形状(即过去质点不同时
刻所到达的位置)不再发生变化,而波动图象由于各质
定,会形成多解,若不会联想所有的可能性,就会出现
漏解. 预测演练3 (2009·浙江·21) 一列波长大于1 m的
横波沿着x轴正方向传播.处在x1=1 m和x2=2 m的两质 点A、B的振动图像如图8-1-6所示.由此可知（
23.03.2019

X
1
2
3
4
试画出该时刻前T/4、3T/4和5T/4时刻的波形图
-
18
例.一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成 如图所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、 F六个质点（ AD ）
• A．它们的振幅相同 • B．质点D和F的速度方向相同 • C．质点A和C的速度方向相同 • D．从此时算起，质点B比C先回到平衡位置
v f
T
1)波速取决于介质的性质；
2)波从一种介质传播到另一种介质时，频率f不 变，波速v变化，因而波长λ也变
例如：某声音f＝100HZ， 在空气中传播v1＝340m/s,其波长λ1＝3.4m； 在钢管中传播v2＝1500m/s,其波长λ2＝15m
-
23
例1、一个周期为0.1s的波源，在甲介质中形
A.该波的传播方向是沿x轴的负方向. B.该波在2s时间内传播的距离是2cm. C.在t=1.5s时P点的速度最大 D.在0到1.5s时间内质点P通过的路程是12cm
t/s
甲
-
乙
27
例5.一列简谐横波沿x轴正方向传播，传播速
度为10m/s。当波传到x=5m处的质点P时，波
形如图所示。则以下判断正确的是
33
例9.一列横波在x 上传播，t 时刻与t +0.4s
时刻在x 轴上0--6m区间内的波形图如图中同
一条图线所示，由图可知 ( B C )
A. 该波最大波速为10m/s
B. 质点振动周期的最大值为0.4s
C. 在t +0.2s时，x =6m的质点位移为零
D. 若波沿x 轴正方向传播，各质点刚开
始振动时的方向向上
B．0.3m D．0.12m

间，这个时间就是单摆的振动周期，即 T＝Nt (N 为全振动的次数).
.
34
(5)根据单摆振动周期公式 T＝2π gl计算当地重力加速度 g＝4Tπ22l. (6)改变摆长，重做几次实验，计算出每次实验的重力加速度值，求出它们的平均值， 该平均值即为当地的重力加速度值． (7)将测得的重力加速度值与当地重力加速度值相比较，分析产生误差的可能原因．
10
5
0
1 2 3 4 5 6 t/s
-5
-10
（1）振幅A=10cm,周期T=4s,频率f=0.25Hz；
（2）任一时刻 x、F回、a 、 v的大小和方向；
（3）任意时间内振动物体的路程；
（4）任意两点间运动所用的时间。
.
14
练习： x/cm
3
O 6
12
t/s
-3
1.质点离开平衡位置的最大位移？ 2.1s末、4s末、7s末、9s末质点位置在哪里？ 3.1s末、6s末质点朝哪个方向运动？
t 1 t 2 1 2
同相：频率相同、初相相同(即相差为0） 的两个振子振动步调完全相同。
反相：频率相同、相差为π的两个振子 振动步调完全相反。
.
17
练习1：
下图是甲乙两弹簧振子的 x – t 图象，两
振动振幅之比为_2__∶___1，频率之比为_1_∶___1 ，
甲和乙的相差为___ __ 。 2
.
38
解析 作一条过原点的与 AB 线平行的直线，所作的直线就是准确测
量摆长时所对应的图线．过横轴上某一点作一条平行纵轴的直线，则 和两条图线的交点不同，与准确测量摆长时的图线的交点对应的摆长
是准确的，与 AB 线的交点对应的摆长要小些，同样的周期，摆长应 一样，但 AB 线所对应的却小些，其原因是在测量摆长时少测了，所

物体,物体在竖直方向上做振幅为A的简谐运动,当物体振动到最高
点时,弹簧正好为原长,弹簧在弹性限度内,则物体在振动过程中
(
)
关闭
A.弹簧的最大弹性势能等于2mgA
因物体振动到最高点时,弹簧正好为原长,此时弹簧弹力等于零,物体的重
B.弹簧的弹性势能和物体动能总和不变
力mg=F
C.物体在最低点时的加速度大小应为g
移随时间变化的规律;反映的是同一质点在不同时刻离开平衡位置
的位移。
2.因回复力总是指向平衡位置,故回复力和加速度在图象上总是指
向t轴。
3.速度方向可以通过下一个时刻位移的变化来判定,下一个时刻位
移如果增加,振动质点的速度方向就远离t轴;下一个时刻的位移如
果减小,振动质点的速度方向就指向t轴。
-23命题点一
出现多解的情况,分析时应特别注意。位移相同时的回复力、加速
度、动能和势能等可以确定,但速度可能有两个方向,由于周期性,
运动时间也不能确定。
-16命题点一
命题点二
命题点三
即学即练
1.(多选)一弹簧振子沿x轴做简谐运动,平衡位置在坐标原点,t=0时
刻振子的位移x=-0.1 m;t=1.2 s时刻振子刚好第2次经过x=0.1 m的位
A正确;弹簧振子做简
定值,故周期的二次方与其摆长成正比,故选项
期越小
谐运动时,只有动能和势能参与转化,根据机械能守恒条件可以知道,
D.系统做稳定的受迫振动时,系统振动的频率等于周期性驱动力的
B 正确;根据单摆周期
振动系统的势能与动能之和保持不变,故选项
频率

E.已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期,就可知振子在任意
T,故 B

简谐运动的对称性和周期性
2、一弹簧振子从O点开始做简谐运动，它从O点
第一次到达O点附近的M点，用了时间3 s,再经过 2s，振子再次经过M点，则振子第三次经过M点， 还要经过时间 s。
14或10/3
灵活应用对称性
3、如图所示，一个轻弹簧竖直固定在水平地面上， M点为 轻弹簧竖直放置时弹簧顶端位置，将一个小球轻放在弹簧上， 在小球下落的过程中，小球以相同的动量通过A. B两点，历 时0.1s，过B点后再经过0.1s，小球再一次通过B点，小球在 0.2s内通过的路程为6cm，N点为小球下落的最低点，则小球 在下降的过程中： 0.2s M （1）下落到最低点的时间为 ； A O 6cm （2）下落的最大高度为 ； B
mg/(2k)
2、则当A振动到最高点时， 物体A的加速度？
g/2
木箱对地面的压力为多少？
(M+m/2)g
灵活应用对称性
反馈.两木块m、M，用劲度系数为k的轻弹簧连在 一起，M放在水平地面上，将木块m压下一段距离 后释放，它就上下做简谐运动，如图.在振动过程 中，木块M刚好不离开地面.则木块m的最大加速度 和木块M对地面的最大压力为多少？
•机械波因其时间和空间对称性以及传播的双向性往往出现多 解，从中可以培养思维的周密性。
专题一
简谐运动
简谐运动
1、简谐运动的动力学条件：F＝－kx A‘ A 平衡位置：回复力为零的位置。（不一定是平衡状态， 如单摆） 回复力F：沿振动方向上所受的合力 ，按效果命名。 2、描述振动的物理量： 位移x：强调以平衡位置为起点，与原运动学定义不同。
（3）小球做简谐运动的振幅为
3cm
；
N
（4）小球在最低点N点的加速度大小