学案10机械振动和机械波.ppt

知识回顾 1.物体做简谐运动的动力学特征:回复力及加速度与位移大小成正比,方向总是与位移的方向相反,始终 指向 位置.其表达式为:F= , a= , 回复力的来源是物体所受到的合力.;2.物体做简谐运动的运动学特征是周期性运动,位移、 回复力、加速度、速度、动量都随时间按 “正弦” 或“余弦”的规律变化,它们的周期均相同.其位移随 时间变化的表达式为: x = 或 x = . 3.简谐运动的能量特征是:振动的能量与 有关, 随 的增大而增大.振动系统的动能和势能相 互转化 , 总机械能守恒 ,能量的转化周期是位移 周期的 .;4.简谐运动的两种模型是 和单摆.当单摆摆动的角度α10°时,可以看成简谐运动,其周期公式为T=2π ,可以用该公式测定某个天体表面的 ,表达式为:g= = , l′为摆线长 , d为球的直径.; 5. 机械波 （1）机械波的产生条件: ①波源; ② . （2）机械波的特点; 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 = = fλ;8.波的叠加原理（独立传播原理） 几列波相遇时能够保持各自的状态而不互相干扰.在几列波重叠的区域里,任何一个质点的总位移,都等于这几列波分别引起的位移的 . 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、减弱区的条件与上相反.;方法点拨 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 （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时,要考虑到波可沿x轴 或 传播的两种可能性.;类型一 振动与波图象的理解及应用 例1 一列简谐横波沿x轴传播,周期为T, t=0时刻的波形如图1所示,此时平衡位置位于x=3 m处的质点正在向上运动,若a、b两质点平衡位置的坐标分别为xa=2.5 m , xb=5.5 m,则 （ ）; A.当a质点处在波峰时,b质点恰在波谷 B.t=T/4时, a质点正在向y轴负方向运动 C.t=3T/4时, b质点正在向y轴负方向运动 D.在某一时刻, a、b两质点的位移和速度可能相同;一样,即处于平衡位置上方并向y轴正方向运动,B错;将图象整体向左平移3 m,即波传播 时,b的振动状态与t=0时刻平衡位置在8.5 m处的质点振动状态一样,即处在平衡位置上方并向y轴负方向运动,C对;a、b质点相隔3 m,即相差 ,速度相同的质点应该在半周期内才会出现,D错. 答案 C;解题归纳 振动图象与波动图象都具有空间周期性. ①两个图象的坐标轴所表示的物理意义不同.振动图象的横坐标表示时间,而波动图象的横坐标表示介质中各振动质点的平衡位置;②两个图象所描述的对象不同,振动图象描述的是一个质点的位移随时间的变化情况,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点总在不断地振动,因此随着时间的推移,原有的图象将发生周期性变化.; 预测1 （2009·全国Ⅰ·20）一列简谐横波在某一 时刻的波形图如图2甲所示,图中P、Q两质点的横 坐标分别为x=1.5 m和x=4.5 m.P点的振动图象如 图乙所示. 在下列四幅图中，Q点的振动图象可能是（ ）;; 解析 从波形图可知该波波长是4 m，PQ间的距为 3 m,即 λ，若波沿x轴负方向传播，当P点在平衡位置向上运动时，Q在负向最大位移处；若波沿x轴正方向传播，当P点在平衡位置向上运动时，Q点在正的最大位移处.综上所述选项