高二物理选修 机械振动和机械波 综合、总结与拓展.doc

高二物理选修 机械振动和机械波 综合、总结与拓展 一、知识地图 二、应考指要 本章知识在近几年高考中以选择题、填空题为主，在振动图象和波的图象上出题的概率比较大，而图象又是概念的集中体现，所以要高度重视对图象的理解和应用。 在振动部分，首先要掌握简谐运动在一个周期时间内，回复力、位移、加速度、速度的变化规律；单摆作为简谐运动的一个典型实例要较高，周期的计算、等效法的运用（等效摆长、等效重力加速度）是难点。在波的部分，要着重理解波的周期性和对称性的特征，这一点在波的图象上尤其得到体现，还要掌握波的图象与振动图象的互推。干涉、衍射、多普勒效应在概念上、产生条件和方式上要理解到位，看似很小的知识点可能被引申为综合计算题，如2004年的多普勒效应问题。 本章知识具有一定的可综合性，在力、运动、动量、能量等方面可以进行综合，第一轮复习时可以适当展开，以加强综合能力的培养。 三、好题精析 例1 两个单摆摆长相同，一个静止于地面，一个个静止在悬浮于高空的气球中。地面上的单摆摆动了n次全振动时，气球中的单摆摆动了n-1次全振动。已知地球半径为R，求气球的高度？ 〖解析〗 T==2π T’==2π 所以 == 所以 h= 〖点评〗要了解全振动的次数与周期的反比关系，同时要掌握周期受重力加速度的影响，重力加速度随高度改变而发生变化。 例2 图7-5-1所示为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长约为多少？共振时单摆的振幅是多大？共振时单摆的最大速度和最大加速度各是多大？（g取10m/s2） 〖解析〗由图可知，单摆的固有频率为0.5Hz，所以周期为2s. T=2π 得 l==1(m) 共振时的振幅A=8cm. 设最大偏角为θ，摆球能下降的最大高度为h，则 mvm2=mgh h=l(1-cosθ) 1-cosθ=2sin2 又因为θ很小， sin≈ 所以 vm==0.25m/s 摆球在端点时加速度最大 am=gsinθ≈g=0.8m/s2. 〖点评〗在单摆这个近似的简谐运动系统中，应用到了许多三角函数的近似计算，需要很好得掌握。 例3 如图7-5-2所示，两东西向放置的相干声源S1和S2相距25m,在S1和S2中垂线上正北方距离S1和S2连线12m处有一点A，某人站在A处听到声音很响，此人自A向正西方走，听到声音逐渐减弱，走到距离A3.5m的B处，完全听不到声音，求声波的波长。 〖解析〗A为振动加强点，波程差为d=0. B为振动减弱点，波程差为 d= 由三角计算得 S2B-S1B=5m, 所以 =10m 〖点评〗掌握振动加强和减弱的条件是解决词类问题的关键。 例4 如图7-5-3所示，虚线和实线分别为一列简谐横波上两质点P、Q的振动图象，两质点相距30m,则 ⑴若P质点离波源近，则波速多大？ ⑵若Q质点离波源近，则波速多大？ 〖解析〗 ⑴若P先振动，则波由P传到Q用时为t=(n+T)=8n+2 (s) 所以，v==(m/s) (n=0,1,2,3,......) ⑵若Q先振动，则波由Q传到P用时为 t=(n+T)=8n+6 (s) 所以，v==(m/s) (n=0,1,2,3,......) 〖点评〗波速可由匀速直线运动规律求得。同时要注意机械波的周期性带来的多解讨论。 例5 如图7-5-4所示，有一长度为S=1.6m的水平轨道AB，在B点处与半径为250m的光滑弧形轨道BC相切，A处为一竖直墙壁。一质量为0.99kg的木块静止于B处，现有一质量为10g的子弹以500m/s的水平速度从左边射入木块且未穿出。已知木块与该水平轨道间的动摩擦因数μ=0.1，木块与墙壁的碰撞无机械能损失，g取10m/s2，求：子弹射入木块后，木块需经多长时间才能停下来？ 〖解析〗运动时间由tBC和tAB组成，设在AB面上滑行了n个来回，则tBC=（n+1），而tAB可由动量定理求出,n则可由动能定理求出。 mv0=(m+M)v v=5m/s μ(m+M)gtAB =(m+M)v tAB=5s (m+M)v2=μ(m+M)gS×2n 解得n4，取3，所以，木块在水平面上跑了4个来回 tBC=（n+1）=4×π=62.8S 所以 t=tAB+tBC=