福建省届高考物理二轮专题总复习课件专题振动与波.pptVIP

专题五 振动和波 一、简谐运动的描述 此类题目主要涉及5个知识点：①简谐运动的动力学方程：F=-kx，a= - x；②简谐运动的运动学特征：周期性，其位移、回复力、速度和加速度都随时间按“正弦”或“余弦”的规律变化，变化周期相同；③两种典型的物理模型：弹簧振子和单摆；④简谐运动方程；⑤简谐运动图象的物理意义及内含息. 提高解答准确率的关键是对上述知识点的正确理解． 例1 一列简谐横波以1m/s的速度沿绳子由A向B传 播.质点A、B间的水平距离x=3m,如图5-1-1所示．若t=0时质点A刚从平衡位置开始向上振动,其振动方程为y=2sin t cm.则B 点的振动图象为下图中的( ) 图5-1-1 B 【解析】本题以绳波为背景，考查振动图象和机械波的形成及传播．解题关键在于各质元的起振方向都是相同的． 解：由振动方程可得振幅为2cm，周期为4s，波速为1m/s，则波由A传到B处用了3秒的时间，从0时刻起3秒后B点开始起振,振动方向向上. B选项正确． 答案：B 解振动与波的问题时，确定周期和波长是解题的基础．一般情况下，涉及到振动图象的要找周期，涉及到波形图的要找波长，而波速把周期和波长联系起来． 变式训练1：(2010·福建质检)一列简谐横波沿x轴 传播, 在 t=0时刻的波形图如图5-1-2所示.已知x=0.8m处质点的振动方程 y=0.01sin(5 t)m，则下列波的传播方向和波速大小分别是( ) A A．沿x轴正方向，4m/s B．沿x轴正方向，2m/s C．沿x轴负方向，4m/s D．沿x轴负方向，2m/s 图5-1-2 【解析】由振动方程可知t=0时刻，x=0.8m处质点的振动方向向上，由此知该波应该沿x轴正方向传播．因w=5 ，又T= ，可得T=0.4s.由图知 =1.6m，故波速v= =4m/s. 答案：A 二、波形图和波的多解问题 此类题目主要涉及几个问题：①机械波的产生条件及传播特点，②波的图象物理意义及内含信息，③波传播方向和振动方向之间的相互判断，④波在传播过程中时间、空间的周期性及传播方向上的双向性导致波动问题多解等．提高思维的广阔性是得分的关键． 例2 (2010·福建卷)一列简谐横波在t=0时刻的波形如图5-1-3中的实线所示，t=0.02s时刻的波形如图中虚线所示．若该波的周期T大于0.02s，则该波的传播速度可能是(　　) A．2m/s B．3m/s C．4m/s D．5m/s B 图5-1-3 【解析】本题考查提取横波图象内含信息的能力和波速公式． 若波向右传播，则波的传播距离为x1=0.02m，则波速v1= = m/s =1m/s；若波向左传播，则波传播的距离为x2=0.06m，则波速v2= = m/s=3m/s，故正确的选项为B. 答案：B 由于本题已限制该波的周期T大于0.02s，故只要进行传播方向的多解的分析，而不必进行空间周期性的分析，题目难度中等．本题也可以用T=0.02s及v= 求解． 变式训练2 如图5-1-4所示，为一列横波的图象，在此时刻P的振动速度为v；经过0.2s，P的振动速度仍为v；再经过0.2s，P的振动方向改变，速度大小还是v，从而可以断定( ) A．若波向右传播，P质点的 加速度正在减小 B．若波向右传播，Q质点比 P质点先到达波峰 C．若波向左传播，波速可能 为5m/s D．若波向左传播，波速可能 为10m/s 图5-1-4 C 【解析】由图象得波长 =4m.若波向右传播，P点的振动方向向上，位移增大，加速度a增大；Q点振动方向向下，P先到达波峰，AB错．若波向左传播，P点的振动方向向下，周期T=0.8s，则波速v=5m/s，C对，D错 答案：C 三、波动与振动关系的分析 振动图象和波的图象均为正、余弦图象，都具有空间周期性，且内含信息十分丰富，在振幅、位移、加速度等物理量上交叉点较多，属于易混淆的问题．关键是要从三个方面抓住它们的不同：①图象坐标轴所表示的物理意义不同，②图象描述的对象不同，③随着时间的推移，振动图象原来的形状不再发生变化，而波的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． 　 例3 (2010·福州质检)质点以坐标原点O为中心位置在y轴上做简谐运动，其振动图象如图5-1-5所示，振动在介质中产生的简谐横波向x轴正方向传播，波速为1.0m/s.0.4s后，此质点立即停止运动，再经过0.1s后的波形图是下图中的(