15.振动和波综合

高考综合复习——振动和波专题●学问网络●高考考点考纲要求：学问点要求说明弹簧振子，简谐运动，简谐运动的振幅、周期和频率，简谐运动的位移－时间图象Ⅱ单摆，在小振幅条件下单摆做简谐运动．周期公式．Ⅱ振动中的能量转化．Ⅰ自由振动和受迫振动，受迫振动的振动频率．共振及其常见的应用．Ⅰ振动在介质中的传播—波．横波和纵波．横波的图象．波长、频率和波速的关系．Ⅱ波的叠加．波的干涉、衍射现象．Ⅰ声波．超声波及其应用Ⅰ多普勒效应．Ⅰ复习指导：本章综合运用运动学、动力学和能的转化等方面的学问探讨了两种常见的运动形式—机械振动和机械波的特点和规律，以及它们之间的联系与区分。

对于这两种运动，既要相识到它们的共同点—运动的周期性，如振动物体的位移、速度、加速度、回复力、能量等都呈周期性变更，更重要的是搞清它们的区分：振动探讨的是一个孤立质点的运动规律，而波动探讨的是波的传播方向上参加波动的一系列质点的运动规律。

其中振动的周期、能量、波速、波长与频率的关系，机械波的干涉、衍射等学问，对后面交变电流、电磁振荡、电磁波的干涉、衍射等内容的复习都具有较大的帮助。

本章内容是历年高考的必考内容，其中命题频率最高的学问点是波的图象、频率、波长、波速的关系，其次是单摆周期。

题型多以选择题、填空题形式出现，试题信息容量大，综合性强，一道题往往考查多个概念和规律。

特殊是通过波的图象综合考查对波的理解实力、推理实力和空间想象实力，更应在复习中予以重视。

涉及波的图像的题目在近几年的高考中重现率为100％，一般以选择题的形式出现，经常和质点的振动以及波速公式结合在一起考查，另外，围绕波的干涉、衍射现象、多普勒效应等内容，以新的背景出题的可能性也在不断的增大。

●要点精析☆机械振动：1. 机械振动的意义：物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧所做的往复运动，叫机械振动。

回复力：使偏离平衡位置的振动物体回到平衡位置的力，叫回复力。

回复力总是指向平衡位置，它是依据作用效果命名的，类似于向心力。

高中物理振动和波知识点一、知识概述振动和波①基本定义：- 振动呢，简单说就是物体在一个位置附近来回晃悠。

比如说钟摆，它就在某个中心位置左右摆来摆去，这就是一种振动。

- 波就有点意思了，它是振动在介质里传出去的一种形式。

就像往平静的湖水里丢一块石头，会形成一圈一圈的水波向外传播，这个水波其实就是振动在水里传播形成的。

②重要程度：- 在高中物理里，这振动和波可是很重要的部分。

它把力学和能量等知识很好地联系起来了。

很多物理现象的解释都离不开它，像声音的传播、光的传播在某些方面也和波有相似性。

③前置知识：- 得先把牛顿定律这些力学知识掌握好。

还得对能量的概念，像动能、势能有一定理解，因为振动过程中能量也是在不断转换的。

④应用价值：- 在现实生活里，振动和波到处见得到。

声音就是一种波，所以研究振动和波能帮助改善音响设备。

地震波的研究对建筑抗震很关键，怕地震把房子震坏了得搞清楚这个波到底是啥情况呀。

还有在通信方面，像无线电波那也是波呀，弄清楚波的传播特性就能更好地制定通信策略。

二、知识体系①知识图谱：- 在高中物理知识体系里，它属于波动学范畴，与力学、电磁学都有联系。

就像是一个桥梁把好几个知识块连接起来了。

②关联知识：- 和力学中的简谐振动挂钩，也与能量守恒密切相关。

像波动里就涉及能量的传递嘛。

在电磁学里，光是电磁辐射一种，也属于波，所以电磁感应里可能也会涉及波相关概念。

③重难点分析：- 重点呢，振动方程、波函数这些是关键内容。

难点啊，我觉得要对波的图象的理解，像波的干涉、衍射的物理图象在脑子里有时候不那么容易建立起来。

要能想象出那些波是怎么叠加、绕过障碍物的。

这得有点空间想象力。

④考点分析：- 在考试里可是常常出现呀。

选择、填空里会有关于振动周期、波长这些概念的考查。

在解答题里更不得了，经常要分析波动图象、计算波速、判断波的干涉现象等。

三、详细讲解【理论概念类】①概念辨析：- 振动里面的简谐振动可是基础的基础。

1．一列简谐横波在X 轴上传播，在某时刻波形如图所示，已知此时质点F 的运动方向向下，则有（ ） A ．此波沿X 轴正方向传播B ．质点D 此时向下运动C ．质点B 将比质点C 先回到平衡位置D ．质点E 的振幅为零2.一列简谐波沿绳子传播，振幅为0.2m,传播速度为lm/s ，频率为0.5Hz 。

在t 0时刻，质点a 正好经过平衡位置。

沿着波的传播方向A.在t 0时刻，距a 点为2m 处的质点离开平衡位置的距离为0．2mB.在(t 0+0.5s)时刻，x 距a 点为1m 处的质点离开平衡位置的距离为0.2mC.在(t 0+1.5s)时刻，距a 点为1m 处的质点离开平衡位置的距离为0.2mD.在(t 0+2s)时刻；距a 点为0.5m 处的质点离开平衡位置的距离为0.2m3.如图所示，劲度系数为k 的轻质弹簧上端悬挂在天花板上，下端连接一个质量为M 的铁块A ，铁块下面用细线挂一质量为m 的物体B ，断开细线使B 自由下落，当铁块A 向上运动到最高点时，弹簧对A 的拉力大小恰好等于mg ，此时B 的速度为v ，则A.A ，B 两物体的质量相等B.A 与弹簧组成的振子的振动周期为4v/gC.在A 从最低点运动到最高点的过程中弹簧弹力做功为M 2g 2/kD.在A 从最低点运动到最高点的过程中弹力的冲量为2mv4.如图所示为一列简谐横波t 时刻的图象,波速为0.2m/s,则以下结论正确的是 A.振源的振动频率为0.4HzB.从t 时刻起质点a 比质点b 先回到平衡位置,则波沿x 轴正方向传播C.图示时刻质点a 、b 、c 所受的回复力大小之比为2∶1∶3D.经过0.5s ，质点a 、b 、c 通过的路程均为75cm5．如图所示，实线为一列横波某时刻的图象，这列波的传播速度为0.25 m ／s ，经过时间1 s 后的波形为虚线所示．那么这列波的传播方向与在这时间内质点P 所通过的路程是A ．向左，10 cmB ．向右，30 cmC ．向左，50 cmD ．向右，70 cm6、沿x 轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示，其波速为200 m/s ．下列说法中正确的是A 、图示时刻质点b 的速度方向沿y 轴负方向B 、图示时刻质点a 的加速度为零C 、若此波遇到另一简谐波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为50 HzD 、若该波发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸一定比4 m 大得多 [ ]7．铺设铁轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击。

6振动和波综合练习题一、 选择题1.在下列所述的各种物体运动中，可视为简谐振动的是[ ](A)将木块投入水中，完全浸没并潜入一定深度，然后释放(B) 将弹簧振子置于光滑斜面上，让其振动(C) 从光滑的半圆弧槽的边缘释放一个小滑块(D) 拍皮球时球的运动2.一弹簧振子周期为 T. 现将弹簧截去一半，仍挂上原来的物体，则新的弹簧振子周期为[ ](A)T (B)2T(C)1.47 (D)0.7T[ ](A)π (B )23π (C )43π (D )45π6在简谐振动的速度和加速度表达式中，都有一个负号，这是意味着[ ](A) 速度和加速度总是负值(B) 速度的相位比位移的相位超前 π,加速度的相位与位移的相位相差π (C) 速度和加速度的方向总是相同(D) 速度和加速度的方向总是相反7 一质点以周期T 作简谐振动，则质点由平衡位置正向运动到最大位移一半处的最短时间为[ l (A )T 6 (B )T 8 (C )T 12 (D )712T 8 一作简谐运动质点的振动方程为 x =5cos (2πt +12π),它从计时开始，在运动一个周期后 [ ](A) 相位为零 (B) 速度为零3.三只相同的弹簧(质量忽略不计)都一端固定，另一端连接质量为m 的物体，但放置情况不同.如图4-1-3所示，其中 一个平放， 一个斜放，另 一个竖直放.如果让它们振动起来，则三者的[ ](A) 周期和平衡位置都不相同(B) 周期和平衡位置都相同(C) 周期相同，平衡位置不同(D) 周期不同，平衡位置相同4.如图4-1-4所示，升降机中有一个作谐振动的单摆，当升降机静止时，其振动周期为2s ， 当升降机以加速度上升时，升降机中的观察者观察到其单摆的振动周期与原来的振动周期相比，将[ ](A) 增大 (B) 不变(C)减小 (D) 不能确定 .5.两质点在同一方向上作同振幅、同频率的简谐振动，在振动过程中，每当它们经过振幅一半的地方时，其运动方向都相反，则这两个振动的相位差为。