本章复习与检测 机械振动与机械波:17张PPT

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《振动和波》章末复习
高二物理组
一、教学目标
内容
要求
1.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.
2.振动在介质中的传播—波.波的图象.波长、频率和波速的关系.
3.简谐运动图象与波动图象的综合应用
Ⅱ
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二、教学重难点
1.借助简谐运动的图像和波动图像考查位移、速度、加速度的周期性变化的规律，机械波的形成特点、传播特点、多解问题.
2.简谐运动图象与波动图象的综合应用等知识有时难度也很大。
三、知识回顾
(一）.振动图像
确定各时刻质点速度的方向：
①位移—时间图象上的斜率代表速度。某时刻的振动图象的斜率大于0，速度方向与规定的正方向
相同
；斜率小于0，速度的方向与规定的正方向
相反
；
②将某一时刻的位移与相邻的下一时刻的位移比较，如果位移
变大
，振动质点将远离平衡位置；反之将靠近平衡位置。
(二）.振动图像与波动图像
项目
振动图像
波的图像
图象
研究对象
一个质点
介质中的各个质点
研究内容
质点的位移随时间的变化
某时刻介质中各质点的空间分布规律
物理意义
一个质点相对平衡位置的位移随时间的变化规律
某一时刻介质中各质点相对平衡位置的位移值
周期性
图像随时间推移图像延续
已有图像不变
随时间推移，图像沿传播方向平移
由图直接读出
振幅,周期,任一时刻质点的位移
振幅、波长、该时刻各质点的位移
(三）.振动方向与波动方向
1.同侧法：（振动方向与波动方向构成的直角在波动图像的同侧）
例如：如图所示为简谐波在某一时刻的波形图，已知此时质点A正向上运动，则波沿X轴
负方向
传播
，质点B、C
向
下
振动，质点D、E向
上
振动
2.平移法：从t时刻图象中可作出Δt时间前或后的波动图象,x=1的向
上
振动，x=2的质点向
下
振动
四、题型分类
1.特殊质点振动法
例1.如图所示，实线为t1=0时刻的图象，虚线为t2=0.1s时刻第一次出现的波形，求：
（1）若波的传播方向为+x方向，波速多大；
（2）若波的传播方向为-x方向，波速多大；
变式1.如图所示，实线为t1=0时刻的图象，虚线为t2=0.1s时刻的波形，求：
（1）若波的传播方向为+x方向，波速多大；
（2）若波的传播方向为-x方向，波速多大；
例2。一列沿＋ｘ轴传播的简谐波，在ｘ1=10cm和ｘ２=１１０cm处的两点振动图线分另如图中实线和虚线所示，试求质点振动周期和简谐波的最大波速。
例2。答案：4s，1m/s．
从x-t图象得到质点振动的周期为4s，故波源的周期也为4s；
在t=0时刻，x1=10cm的质点在最大位移处x2=110cm在平衡位置并且向上运动，两个平衡位置之间的距离为（n+1/4）λ，故λ=4/(4n+1)。
当n取0时，波长最大，为λ=4m．
故最大波速1m/s．
四、题型分类
2、波动法
例3.一列横波在某时刻的波形图如图中实线所示，经0.02ｓ后波形如图中虚线所示，则该波的波速和频率ｆ可能是　　（　　　　）
Ａ、V＝５ｍ／ｓ　
Ｂ、V＝４５ｍ／ｓ　
Ｃ、ｆ＝５０Ｈｚ　
Ｄ、ｆ＝３７．５Ｈｚ
例4.如图所示，一列简谐波沿x轴传播，实线为t1=0时的波形图，此时P质点向y轴负方向运动，虚线为t2=0.01s时的波形图。已知周期T
>0.01s。
（1）波沿x轴________(填“正”或“负”)方向传播。（2）求波速。
例4.答案;（1）正
（2）100m/s
解析：（1）t1=0时，P质点向y轴负方向运动，由波的形成与传播知识可以判断波沿x轴正向传播。
（2）由题意知,
波沿x轴正向传播了?X=1m
。
则V=?X/t=100m/s
五、随堂练习
1.如图所示，甲为某一波在t＝1.0
s时的图象，乙为对应该波动的P质点的振动图象．
(1)求该波的波速v；
(2)求再经过3.5
s时P质点的路程s和位移x.
1.【答案】
(1)v＝4
m/s
(2)路程2.8
m
位移为0
【解析】(1)由甲图得波长λ＝4
m，乙图得周期T＝1
s，所以波速v＝＝4
m/s
(2)求路程：因为经历的时间3.5
s，是3.5个周期，所以路程s＝4An＝4×0.2×3.5
m＝2.8
m
求位移：由于波动的重复性，经历时间为周期的3.5倍，P质点又回到图示位置，其位移为0.
2.一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形图象如图甲所示，波此时恰好传播到M点．图乙是质点N(x＝3
m)的振动图象，则：
(1)Q点(x＝10
m)开始振动时，振动方向如何？
(2)从t＝0开始，经过多长时间，Q点第一次到达波峰？
2.【答案】(1)沿y轴负方向　(2)8
s
【解析】(1)根据t＝0时刻的波形图象可知，M点刚开始振动时，沿y轴负方向振动，所以波源的起振方向沿y轴负方向，所以Q点开始振动时，振动方向沿y轴负方向．
(2)由甲读出波长λ＝4
m，由图乙读出周期T＝4
s，波速v＝1
m/s.
最前面的波峰到Q点的距离x＝10
m－2
m＝8
m，则第一个波峰传到Q点的时间t＝8
s.