高一物理机械振动和机械波PPT教学课件
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一列简谐横波沿x轴传播,波速为10 m/s,t=0时刻的波 形如图8-1-3甲所示,图中质点M此时正经过平衡位置 沿y轴正方向运动.
图8-1-3
(1)判断波的传播方向.
(2)求质点M从t=0到t=0.5 s时刻通过的路程.
(3)在图乙中画出t=0.5 s时刻的波形图.
解析 (1)波的传播方向向左.
L
式为T=2π 重力加速度
g
,可以用该公式4 π测2 L定某个4 π 天2 (l 体 d2表) 面的
,表达式为:g= T 2 =
( t )2 N
,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 介质.
(2)机械波的特点 ①机械波传播的是振动的T 形式和 能量,质点在各
自的平衡位置附近振动,并不随波迁移.
解题关键 1.当x=4 m处的波谷传到Q时,质点Q第一 次到达波谷. 2.质点Q起振后做的是简谐振动,其起振方向与波源的 起振方向一致,也与此列波最前沿质点(x=5 m处质点) 的起振方向一致.
解析 (1)由图象知波长λ=4 m,而P点两次出现波峰
的最短时间是0.4 s,所以这列波的周期T=0.4 s.
移随时间变化的表达式为:x= A sin (ωt+φ)或x= Acos (ωt+φ).
3.简谐运动的能量特征是:振动的能量与 振幅有关, 随 振幅 的增大而增大.振动系统的动能和势能相
互转化1 ,总机械能守恒,能量的转化周期是位移周
期的 2 .
弹簧振子
4.简谐运动的两种模型是
和单摆.当单摆摆
动的角度α<10°时,可以看成简谐运动,其周期公
基础回扣
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 平衡 位置.其表达式为:F= -kx,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
实质:通过传播振动的形式而将振源的能量传播出去.
②介质中各质点的振动周期和波的传播周期都与
波源的振动周期
相同. 介质
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= =f·λ
6.振动图象和波动图象的物理意义不同:振动图象反
映的是 一个质点在各个时刻的位置 ,而波动图象 是 某时刻各质点的位移 .振动图象随时间推移图
(2)由题意 可知,v =10 m/s,λ=4 m,A=10 cm
所以T= v =0.4 s
t=
5 4
T
5
解得s =4 ×4A=50 cm
(3)t=0.5 s时刻的波形如下图所示
答案 (1)向左 (2)50cm (3)见解析
3.对于起始时刻在平衡位置或最大位移处的质 点,Δt时间内的路程为s=n·4A(n为完成全振动的次
思路方法
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 微平移法(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 正向 负向
时,要考虑到波可沿x轴
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.
预测演练1 (20011·苏州市模拟)一列简谐横波沿x
轴正方向传播,波速为4 m/s.在x轴上的A、B、C、
D…各相邻质点间距都为1 m,如图8-1-2甲所示.其中
D质点的振动图象如图乙所示 .则在t=1.25 s时的波
等于这几列波分别在该质点处引起的位移的
.
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
或
传播的两
种可能性.
题型1 振动和波动图象的理解及应用 例1 (2011·泰安市高考适应性训练) 一列沿x轴正
方向传播的简谐波,在t=0时刻的波形如图8-1-1所示, 此时波传到了x=5 m的质点.已知x=1 m的质点P先后两 次出现波峰的最短时间间隔是0.4s.
图8-1-1
(1)求这列波的波速. (2)再经过多少时间质点Q第一次到达波谷? (3)在给出的坐标系中画出质点Q起振后的振动图线 (至少画一个周期,标出振幅和周期).
象延续,但是已有的形态不变,而波动图象随时间
的推移,图象沿传播方向 平移 .
7.简谐运动和波动都具有对称性和 周期 性,而波的
传播还具有 双向 性.简谐运动是变速运动,波动
匀速
在同种均匀介质中是
运动,所以满足x=v·t.
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,任何一个质点的位移矢,都量和
形为
（）
图8-1-2
解析 由振动图象知T=1 s,据波速公式v = ,得
λ=4×1 m=4 m,SCD=14
.t=1.25 s=114
T
T,经1
14T的时
间D点应在平衡位置,且向下振动,由于波沿x轴正向传
播,C点应在负向最大位移处,故B正确.
答案 B
题型2 波动与振动关系的应用 例2 (2011·辽宁省普通高校招生统一考试测试)
波速v= 4m/s=10 m/s
T 0.4
(2)由t=0时刻到Q点第一次出现波谷,波传播的距离
x=(9-4)
m=5
x m,t=v
wk.baidu.com
5 10
s=0.5
s
(3)质点Q起振后的振动图线如下图所示
答案 (1)10 m/s (2)0.5 s (3)见解析
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
图8-1-3
(1)判断波的传播方向.
(2)求质点M从t=0到t=0.5 s时刻通过的路程.
(3)在图乙中画出t=0.5 s时刻的波形图.
解析 (1)波的传播方向向左.
L
式为T=2π 重力加速度
g
,可以用该公式4 π测2 L定某个4 π 天2 (l 体 d2表) 面的
,表达式为:g= T 2 =
( t )2 N
,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 介质.
(2)机械波的特点 ①机械波传播的是振动的T 形式和 能量,质点在各
自的平衡位置附近振动,并不随波迁移.
解题关键 1.当x=4 m处的波谷传到Q时,质点Q第一 次到达波谷. 2.质点Q起振后做的是简谐振动,其起振方向与波源的 起振方向一致,也与此列波最前沿质点(x=5 m处质点) 的起振方向一致.
解析 (1)由图象知波长λ=4 m,而P点两次出现波峰
的最短时间是0.4 s,所以这列波的周期T=0.4 s.
移随时间变化的表达式为:x= A sin (ωt+φ)或x= Acos (ωt+φ).
3.简谐运动的能量特征是:振动的能量与 振幅有关, 随 振幅 的增大而增大.振动系统的动能和势能相
互转化1 ,总机械能守恒,能量的转化周期是位移周
期的 2 .
弹簧振子
4.简谐运动的两种模型是
和单摆.当单摆摆
动的角度α<10°时,可以看成简谐运动,其周期公
基础回扣
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 平衡 位置.其表达式为:F= -kx,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
实质:通过传播振动的形式而将振源的能量传播出去.
②介质中各质点的振动周期和波的传播周期都与
波源的振动周期
相同. 介质
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= =f·λ
6.振动图象和波动图象的物理意义不同:振动图象反
映的是 一个质点在各个时刻的位置 ,而波动图象 是 某时刻各质点的位移 .振动图象随时间推移图
(2)由题意 可知,v =10 m/s,λ=4 m,A=10 cm
所以T= v =0.4 s
t=
5 4
T
5
解得s =4 ×4A=50 cm
(3)t=0.5 s时刻的波形如下图所示
答案 (1)向左 (2)50cm (3)见解析
3.对于起始时刻在平衡位置或最大位移处的质 点,Δt时间内的路程为s=n·4A(n为完成全振动的次
思路方法
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 微平移法(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 正向 负向
时,要考虑到波可沿x轴
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.
预测演练1 (20011·苏州市模拟)一列简谐横波沿x
轴正方向传播,波速为4 m/s.在x轴上的A、B、C、
D…各相邻质点间距都为1 m,如图8-1-2甲所示.其中
D质点的振动图象如图乙所示 .则在t=1.25 s时的波
等于这几列波分别在该质点处引起的位移的
.
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
或
传播的两
种可能性.
题型1 振动和波动图象的理解及应用 例1 (2011·泰安市高考适应性训练) 一列沿x轴正
方向传播的简谐波,在t=0时刻的波形如图8-1-1所示, 此时波传到了x=5 m的质点.已知x=1 m的质点P先后两 次出现波峰的最短时间间隔是0.4s.
图8-1-1
(1)求这列波的波速. (2)再经过多少时间质点Q第一次到达波谷? (3)在给出的坐标系中画出质点Q起振后的振动图线 (至少画一个周期,标出振幅和周期).
象延续,但是已有的形态不变,而波动图象随时间
的推移,图象沿传播方向 平移 .
7.简谐运动和波动都具有对称性和 周期 性,而波的
传播还具有 双向 性.简谐运动是变速运动,波动
匀速
在同种均匀介质中是
运动,所以满足x=v·t.
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,任何一个质点的位移矢,都量和
形为
（）
图8-1-2
解析 由振动图象知T=1 s,据波速公式v = ,得
λ=4×1 m=4 m,SCD=14
.t=1.25 s=114
T
T,经1
14T的时
间D点应在平衡位置,且向下振动,由于波沿x轴正向传
播,C点应在负向最大位移处,故B正确.
答案 B
题型2 波动与振动关系的应用 例2 (2011·辽宁省普通高校招生统一考试测试)
波速v= 4m/s=10 m/s
T 0.4
(2)由t=0时刻到Q点第一次出现波谷,波传播的距离
x=(9-4)
m=5
x m,t=v
wk.baidu.com
5 10
s=0.5
s
(3)质点Q起振后的振动图线如下图所示
答案 (1)10 m/s (2)0.5 s (3)见解析
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