机械振动和机械波【图象专题】
武鸣高中：黄文博
高考地位：高考对本章主要以选择题和计算题为 主，考察以图象为主，强调数形结合，难度中等， 分值在6~9分左右。
主题 内容 要求 Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
简谐运动 简谐运动的公式和图像 单摆、周期公式 受迫振动和共振 机械振动 机械波、横波和纵波 与机械波 横波的图像 波速、波长和频率(周期)的关系 波的干涉和衍射现象 多普勒效应
波的图象
用相机把波的形状拍摄下来，就是各个质点离开各自 平衡位置时的情形。我们就把这些质点连成曲线，就 是该时刻的波的图象。
复习：从波动图象上可获得哪些信息
⑴直接描述量：
①振幅A:图像的峰值. ②波长λ:相邻两个波峰 或波谷之间的距离.
上面的图是一个什么图像？ 波动图象 ③各个质点的位移x:对应于图像上某一点的坐标（y，x） 另外要掌握的物理量：周期T、波速V、频率f 关系：
振动方程：
x A sin(t )
1. A叫简谐运动的振幅，表示简谐运动的强弱。 2. 叫角速度，表示简谐运动的快慢。 它与频 2 率、周期的关系： T 2f 3.“ t+” 叫简谐运动的相位，表示简谐运动所 处的状态。 叫初相位，即t=0时的相位。
相位
x A sin(t )
图象的变化 （T/4后 的图象） y 0 T t 的振动方向，反之亦然。 y v 0 x
联系
原图像延伸T/4 图象沿传播方向平移λ/4 振动图像可表示波动中某个质点的振动规律
例 3.[2014• 新课标Ⅰ， 34(1)] 图（ a）为一列简谐
横波在 t=2s 时的波形图，图（ b ）为媒质中平衡
位置在 x=1.5m 处的质点的振动图象， P 是平衡位
Y
V
v
C B
V V
O
A
D
V
X
思考：如果这列波是向左传播的，则这四个质点的振 动方向又如何？
2.求波在任意时刻的波形图 ⑴ 特殊点法 先找出两点（平衡位置和波峰及波谷特殊点）并确定 其运动方向；然后确定经△t时间内这两点所达到的 位置；最后按正弦规律画出新的波形。 画出再经t=T/4时的波形图 y/m P′ v 0
⑴直接描述量： ①振幅A:图象的峰值. ②波长λ:相邻两个波峰 或波谷之间的距离.
5 y/cm x/m 2
0
-5
4
6
③各个质点的位移x:对应于图象上某一点的坐标（y，x） ⑵间接描述量 ①已知波的传播方向可求各个质点的振动方向。反之 亦然。（同侧法） ②可判断质点的位移、速度、加速度的大小和方向。 ③质点在一段时间内通过的路程和位移。 ④经过一段时间后的波形图
置为x=2m的质点，下列说法正确的是（
A．波速为0.5m/s B．波的传播方向向右 C．0～2s时间内，P运动的路程为8cm D．0～2s时间内，P向y轴正方向位置
反思总结
巧解波动图象与振动图象综合问题的基本方法：
求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、 二找”的方法：
O ，在 A 、 B 间做简谐运动，如图 (a) 所示，它的振动
图象如图(b)所示，设向右为正方向，下列说法正确
的是________ ACE 。
A.OB＝5 cm B.第0.2 s末质点的速度方向是A→O C.第0.4 s末质点的加速度方向是A→O D.第0.7 s末时质点位置在O点与A点之间 E.在4 s内完成5次全振动
例2[2017•肇庆二模]如图所示为一列简谐横波在t0时 刻的波形图，已知波速为0.2m/s，以下说法正确的是 （CDE ） A．波源的振动周期为0.6s B．经过0.1s，质点a通过的 路程为10cm C．在t0时刻，质点a的加速度比质点b的加速度小 D．若质点a比质点b先回到平衡位置，则波沿x轴 负方向传播 E．若该波沿x轴正方向传播，在t0时刻c点的运动 方向垂直x轴向上
通过波的图像还能间接描述哪些物理量呢？
1. 波的传播方向、波的图象和质点的振动方向之间 的关系。 方法（1）：同侧法 波形图上任意一点表示波传播方向和质点振动方向 的箭头在图线同侧。
Y
A
B
O
X
方法（2）：微平移法:
方法（3）：上下坡法: “上坡下，下坡上”
2.图所示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图 试求出波形图上A、B、C、D四个质点的振动方向.
课后练习1、一列横波沿x轴正向传播，a、b、c、d为 介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置。某时刻 的波形如图1所示，此后，若经过3/4周期开始计时， 则图2描述的是 B A. a处质点的振动图象 B. b处质点的振动图象 C. c处质点的振动图象 D. d处质点的振动图象
复习：从振动图象可以得到哪些物理量? ⑴直接描述量：
①振幅A:图像的峰值
②周期T:相邻两个位移 为正的最大值或负的最 大值之间的时间间隔。
简谐运动振动图象 上面的图是一个什么图像？
③任意时刻的位移x:对应于图像上某一点的纵坐标x
⑵间接描述量:
①频率:f=1/T
②位移系列：回复力、加速度、势能 ③速度系列：动能
振幅 角速度
2 2f T
初相位
2 x A sin( t ) A sin( 2ft ) T
对点小练 ：写出振动方程
s
s
y=10sin(2π t) cm
x=10sin(2πt+π/2) (cm) 或：x=10cos(2πt) (cm)
例1.[2017·深圳一调，34(1)]一个质点经过平衡位置
波动图象与振动图象的比较
比较内容 图象形状 研究对象
y 0
振动图象
y t 0
波动图象
v x
一个质点 时间
介质中的各个质点 各个质点的平衡位置
描述介质中各个质点在某 时刻相对平衡位置的位移
横轴表示
描述一个质点相对平衡位 物理意义 置的位移随时间的变化规律
振幅、波长；该时刻各质 周期、振幅、任意时 图象提供的 刻的位移、加速度方向、 点的位移、加速度；已知波的 物理信息 传播方向可确定该时刻各质点 振动方向
P 1
． Q′ ．． ．
2 Q
3
4
x/m
2.求波在任意时刻的波形图 ⑵图象平移法 经过时间 t ，波在传播方向移动的距离 x Vt ,因 此，把图象沿传播方向平移 x 即得到相对应的图象. y/m 0
v
1
2
3
4
x/m
机械波的振动状态和波形以波速匀速传播。
复习：从波动图象上可获得哪些信息
第十三章 机械振动与机械波1 第1讲 机械振动-2024-2025学年高考物理一轮复习课件
对点练1．(多选)如图甲所示，悬挂在 竖直方向上的弹簧振子，在C、D两点 之间做简谐运动，O点为平衡位置。振 子到达D点时开始计时，以竖直向上为 正方向，一个周期内的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是
√A．振子在O点受到的弹簧弹力等于小球的重力
B．振子在C点和D点的回复力相同
√C．t＝0.3 s时，振子的速度方向为竖直向上
√√BC．．小弹球簧的振质子量的为频率F1为－2gF432t0
D．若弹簧振子的振幅为A，则从计时开始到13t0时，小球的路程为36A
由题图乙可知，t＝0时刻小球所受弹力最 大，方向竖直向上，所以小球处于最低点， 故A错误；根据对称性，小球在最高点和 最低点的加速度大小相等、方向相反，根 据 F解1－得牛mf顿＝g第＝43t二m0 ，a定；故律解C，得正小m确球＝；在F由1最－2于g高F132点，t0＝，故9有BT正F＋2确＋34；Tm，由g＝所题m以图a小；乙球小可的球知路在34T程最＝为低t0s，点＝T，9＝·4有A1f ， ＋3A＝39A，故D错误。故选BC。
位移大小相等
对称性 (2)物体由P到O所用的时间等于由O到P′所用的时间，即tPO＝tOP′
(3)物体往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用的时间相等，即tOP
＝tPO
(4)相隔
T 2
或
（2n＋1）T 2
(n为正整数)的两个时刻，物体位置关于平
衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等、方向相反
考向1 简谐运动的基本物理量 例1 如图所示，在光滑水平面上有一质量为m的小物块与左端固定的轻 质弹簧相连，构成一个水平弹簧振子，弹簧处于原长时小物块位于O点。 现使小物块在M、N两点间沿光滑水平面做简谐运动，在此过程中 A．小物块运动到M点时回复力与位移方向相同
专题六 机械振动与机械波
专题六 机械振动和机械波【基本内容】 一、机械振动1、物体在它的平衡位置附近所作的往复运动．如声源的振动、钟摆的摆动等．2、产生振动的条件：有恢复力的作用且所受阻力足够小．3、回复力：物体离开平衡位置时所受到的指向平衡位置的力． 二、简谐振动1、简谐振动：如果一个物体振动的位移按余弦（或正弦）函数的规律时间变化,称这种运动为简谐振动．2、周期与频率：物体进行一次全振动（振动物体运动状态完全重复一次）所需要的时间,称为振动的周期T ；单位时间的全振动次数称为频率ν,2π秒内的全振动次数称为圆频率ω．3、振幅A ：质点离开平衡位置的最大位移的绝对值,称为振幅．4、相位：振动方程中的t ωϕ+称为相位．5、简谐振动的振动曲线：振动位移时间的变化关系曲线称为振动曲线．如图所示．6、旋转矢量表示法如图所示,当矢量OM 绕其始点（坐标原点）以角速度ω做匀速转动时,其末端在x 轴上的投影点P 的运动简谐振动．三、简谐振动的能量与共振1、以弹簧振子为例,简谐振动的能量为 222212121kA kx mv E E E P K =+=+=2、阻尼振动：在阻尼作用下振幅逐渐减少的振动称为阻尼振动,其振动方程为0cos()t x A e t βωϕ-=+式中, β为阻尼因子, ω为振动的圆频率,它与固有圆频率0ω和阻尼因子β关系为ω=3、受迫振动：在周期性外力作用下的振动,称为受迫振动,在稳定情况下,受迫振动是简谐振动,振动频率等于外力的频率,与振动系统的固有频率无关,其振幅为22'22'220(2)()h A βωωω=+- 当强迫力的频率等于系统固有频率时,系统将有最大的振动振幅,这种现象称为共振．强迫力的频率偏离系统的固有频率越大,振幅则越小． 四、两个简谐振动的合成有如下四种形式的合成：1、同方向、同频率的简谐振动合成,合成的结果仍然是与分振动同方向、同频率的简谐振动,合振动的振幅和相分别为A =11221122sin sin tan cos cos A A A A ϕϕϕϕϕ+=+2、同方向、频率相近的简谐振动的合成,合成的结果不再是简谐振动,合振动的振幅随时间缓慢地周期性变化,称为“拍”的频率．拍的频率12ννν=-3、相互垂直的同频率简谐振动的合成,合成运动的轨迹方程是22221212212122cos()sin ()x y xy A A A A ϕϕϕϕ+--=- 4、相互垂直、频率之比为整数比的两简谐振动合成,这时是有一定规律的稳定闭合曲线,形成李萨如图形．五、机械波1、机械振动在弹性媒质中的传播,称为机械波．当质点振动方向和波的传播方向垂直时,称为横波；当振动方向与波的传播方向一致时,称为纵波．2、波的周期（频率）、波长和波速一个完整波通过媒质中某点所需的时间,称为波的周期,在波源和观察（接收）者相对媒质静止时,波的周期就是各媒质元的振动周期,用符号T 表示．单位时间内通过媒质中某点的完整波的数目,称为波的频率,波的频率就是各媒质元的振动频率,用符号ν表示,周期和频率反映了波在时间上的周期性,有关系式 1T ν=．沿波的传播方向上相位差为2π的两点间的距离,一个完整波形的长度,称为波的波长,用符号λ表示,波长反映了波在空间的周期性．单位时间内某振动状态传播的距离,称为波速,又称相速,用符号u 表示,上述各量之间有如下关系u Tλλν==．3、波面和波线波动过程中,介质中振动相位相同的点连成的面称为波阵面,简称波面,而某一时刻,最前面的波面,称为该时刻的波前．沿波的传播方向所作的有向曲线称为波射线,简称波线．六、平面简谐波若波源和波线上各质点都作简谐振动的连续波称为简谐波,简谐波是最基本的波,各种复杂的波都可以看成许多不同频率的简谐波的合成．在波动中,每一个质点都在进行振动,对一个波的完整的描述,应该是给出波动中任一质点的振动方程,这种方程称为波函数,平面简谐在理想的无吸收的均匀无限大介质中传播的波函数表达式为2cos ()cos 2()cos ()x t xy A tA A x ut u T πωϕπϕϕλλ⎡⎤⎡⎤⎡⎤=+=+=+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦ 式中,“-”代表沿轴正方向传播的波,“+”代表沿轴反方向传播的波． 七、波的能量、能流和能流密度波的能量包括媒质中质元的振动动能和因媒质形变产生的弹性势能,可以采用能量密度表示,即媒质单位体积内的波动能量,称为波的能量密度,用ω表示,有222sin dE x A t dV u ωρωω⎛⎫==- ⎪⎝⎭考虑一个周期内能量的平均值,称为平均能量,用ω表示,则有220112T dt A T ωωρω==⎰伴随波的传播,波的能量也在传播,将单位时间通过传播方向上单位面积的(平均)能量,称为平均能流密度,又称波的强度．用符号I 表示,有 I u ω= 八、波的干涉和衍射1、惠更斯原理在波的传播过程中,波阵面上的一点都可以看做是发射子波的波源,在其后的任一时刻,这些子波的包迹就成为新的波阵面,这就是惠更斯原理．2、波的叠加原理几列波在同一介质空间相遇时,每一列波都将独立地保持自已原有的特性,并不会因其他波的存在而改变,在它们重叠区域内,一点的振动是各列单独在该点引起振动的矢量和,波的这种性质称为波的叠加原理．3、波的干涉满足相干条件的波在空间相遇叠加时,某些点的振动始终加强,另一些点的振动始终减弱,在空间形成一个稳定的分布,这种现象称为波的干涉,两束相干波的合振幅为A =其中21212()r r πϕϕϕλ∆=---4、波的衍射波在传播中遇到障碍物时改变传播方向,传到障碍“阴影”区域的现象叫做波的衍射．发生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小,或者跟波长相差不多． 九、驻波由两列同振幅,相向传播的相干波叠加而成的波,称为驻波,相应的驻波方程为 22cos cos 2y A x ππνλ=十、声波弹性媒质中,各质点振动的传播过程称为“声波”,它是一种机械波．起源于发声体的、振动频率在2020000Hz 的声波能引起人的听觉,又称可听声波,频率在41020Hz -的机械波称为次声波,频率在48210210Hz ⨯⨯的机械波称为超声波．1、声波的反射、干涉和衍射声波遇到障碍物而改变原来传播方向的现象称为声波的反射．围绕发生的音叉转一周听到忽强忽弱的声音,这种现象实际上就是声波的干涉． 由于声波的波长在17cm 17m 之间,声波很容易绕过障碍物进行传播．我们把这一现象叫声波的衍射．2、声音的共鸣共鸣就声音的共振现象． 3乐音与噪音好听、悦耳的声音叫乐音,是由周期性振动的声源发出的．嘈杂刺耳的声音为噪音,是由非周期性振动的声源产生的．4、音调、响度和音品是乐音的三要素 音调：基音频率的高低,基频高则称音调高．响度：声音强弱的主观描述,跟人、声强（单位时间内通过垂直于声波传播方向的单位面积的能量）等有关．音品：俗称音色,它反映了不同声源发出的声音具有不同的特色,音品由声音所包含的语言的强弱和频率决定． 十一、多普勒效应当波源、观察者相对传播波的介质运动时,观察接受到的频率偏离波源频率的现象,称为多普勒现象,有如下关系RR sR u u νννν±=式中,R ν为观察接收的频率,依赖于观察者相对于媒质的速率(R v )和波源相对于媒质的速率(s v ),s v 为波源的频率,u 为波速．【例题】例1 如图所示，弹簧下端固定在水平桌面上，当质量为1m 的A 物体连接在弹簧的上端并保持静止时，弹簧被压缩了长度a 。
高考物理最新力学知识点之机械振动与机械波图文解析
高考物理最新力学知识点之机械振动与机械波图文解析一、选择题1．弹簧振子以O点为平衡位置，在水平方向上的A、B两点间做简谐运动，以下说法正确的是 ( )A．振子在A、B两点时的速度和加速度均为零B．振子在通过O点时速度的方向将发生改变C．振子的加速度方向总跟速度方向相反D．振子离开O点运动总是减速运动，靠近O点的运动总是加速运动2．做简谐运动的物体，下列说法正确的是A．当它每次经过同一位置时，位移可能不同B．当它每次经过同一位置时，速度可能不同C．在一次全振动中通过的路程不一定为振幅的四倍D．在四分之一周期内通过的路程一定为一倍的振幅3．如图为一弹簧振子做简谐运动的位移﹣时间图象，在如图所示的时间范围内，下列判断正确的是（）A．0.2s时的位移与0.4s时的位移相同B．0.4s时的速度与0.6s时的速度相同C．弹簧振子的振动周期为0.9s，振幅为4cmD．0.2s时的回复力与0.6s时的回复力方向相反4．如图所示，A、B两物体组成弹簧振子，在振动过程中，A、B始终保持相对静止，下列给定的四幅图中能正确反映振动过程中物体A所受摩擦力F f与振子对平衡位置位移x关系的图线为A．B．C．D．5．如图是一弹簧振子做简谐运动的图像，下列说法中正确的是（）A．质点振动的振幅为2cmB．质点振动的频率为4HzC．在2s末，质点的加速度最大D．在2s末，质点的速度最大6．一洗衣机在正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动再逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是（）①正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大；②正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小；③正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率；④当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率．A．①B．③C．①④D．②④7．下列说法中正确的是（）A．只有横波才能发生干涉，纵波不能发生干涉B．“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射C．在受迫振动中，物体振动的频率一定等于自身的固有频率D．发生多普勒效应时，观察者接收的频率发生了变化，是波源的频率变化的缘故8．如图所示是一弹簧振子在水平面做简谐运动的图像，那么振动系统在( )A．t3 和t5具有相同的动能和动量B．t3 和t4具有相同的动能和不同的动量C．t2 和t5时刻振子所受的回复力大小之比为 2:1D．t1 和t4时刻具有相同的加速度和速度9．两个弹簧振子，甲的固有频率是100Hz ，乙的固有频率是400Hz ，若它们均在频率是300Hz 的驱动力作用下做受迫振动，则 （ ）A ．甲的振幅较大，振动频率是100HzB ．乙的振幅较大，振动频率是300HzC ．甲的振幅较大，振动频率是300HzD ．乙的振幅较大，振动频率是400Hz10．图甲所示为以O 点为平衡位置、在A 、B 两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图象，由图可知下列说法中正确的是A ．在t ＝0.2s 时，弹簧振子运动到O 位置B ．在t ＝0.1s 与t ＝0.3s 两个时刻，弹簧振子的速度相同C ．从t ＝0到t ＝0.2s 的时间内，弹簧振子的动能持续地减小D ．在t ＝0.2s 与t ＝0.6s 两个时刻，弹簧振子的加速度相同11．如图所示，质量为m 的物块放置在质量为M 的木板上，木板与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐振动，周期为T ，振动过程中m 、M 之间无相对运动，设弹簧的劲度系数为k 、物块和木板之间滑动摩擦因数为μ，A ．若t 时刻和()t t +∆时刻物块受到的摩擦力大小相等，方向相反，则t ∆一定等于2T 的整数倍 B ．若2T t ∆=，则在t 时刻和()t t +∆时刻弹簧的长度一定相同 C ．研究木板的运动，弹簧弹力充当了木板做简谐运动的回复力 D ．当整体离开平衡位置的位移为x 时，物块与木板间的摩擦力大小等于m kx m M+ 12．下列关于简谐振动和简谐机械波的说法正确的是（ ）A ．简谐振动的平衡位置一定是物体所受合外力为零的位置。
高中物理机械振动和机械波PPT课件
练习2：
有两个简谐运动：
x1
3a sin(4bt
4
)和x2
9a sin(8bt
)
2
它们的振幅之比是多少？它们的周期各是
多少 ？t =0时它们的相位差是多少？
五、简谐运动的几何描述—参考圆
匀速圆周运动在x轴上的投影为简谐运动。
五、简谐运动的几何描述—参考圆
用旋转矢量图画简谐运动的 x t 图
t 1 t 2 1 2
同相：频率相同、初相相同(即相差为0） 的两个振子振动步调完全相同。
反相：频率相同、相差为π 的两个振子 振动步调完全相反。
练习1：
下图是甲乙两弹簧振子的 x – t 图象，两
振动振幅之比为_2__∶___1，频率之比为_1_∶___1 ，
甲和乙的相差为_____ 。
实验器材
带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球，不易伸长的细线(约 1 米)、秒表、毫米刻度尺和游标卡尺．
实验步骤
(1)用细线和金属小一个球制作单摆。 (2)把单摆固定悬挂在铁架台上，让摆球自然下垂，在单摆平衡位 置处作上标记。 (3)用毫米刻度尺量出摆线长度 l′，用游标卡尺测出摆球的直径， 即得出金属小球半径 r，计算出摆长 l＝l′＋r. (4)把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度(不超过 5°)，然后放 开金属小球，让金属小球摆动，待摆动平稳后测出单摆完成 30～ 50 次全振动所用的时间 t，计算出金属小球完成一次全振动所用时 间，这个时间就是单摆的振动周期，即 T＝Nt (N 为全振动的次数).
解析 作一条过原点的与 AB 线平行的直线，所作的直线就是准确测
量摆长时所对应的图线．过横轴上某一点作一条平行纵轴的直线，则 和两条图线的交点不同，与准确测量摆长时的图线的交点对应的摆长
高考物理力学知识点之机械振动与机械波图文解析(5)
高考物理力学知识点之机械振动与机械波图文解析(5)一、选择题1．如图，实线为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形，虚线是该波在t=0.20s时刻的波形，则此列波的波速可能为A．25m/s B．20m/s C．35m/s D．55m/s2．一质点做简谐运动，则下列说法中正确的是（）A．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值B．质点通过平衡位置时，速度为零，加速度最大C．质点每次通过平衡位置时，加速度不一定相同，速度也不一定相同D．质点每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同3．一列波在传播过程中遇到一个障碍物，发生了一定程度的衍射，一定能使衍射现象更明显的措施是A．增大障碍物尺寸，同时增大波的频率。
B．缩小障碍物尺寸，同时增大波的频率。
C．增大障碍物尺寸，同时减小波的频率。
D．缩小障碍物尺寸，同时减小波的频率。
4．沿x轴正向传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，M为介质中的一个质点，该波的传播速度为40m/s，则t=s时A．质点M对平衡位置的位移一定为负值B．质点M的速度方向与对平衡位置的位移方向相同C．质点M的加速度方向与速度方向一定相同D．质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相同5．在平静的水面上激起一列水波，使漂浮在水面上相距6.0m的小树叶a和b发生振动，当树叶a运动到上方最大位移处时，树叶b刚好运动到下方最大位移处，经过1.0s后，树叶a的位移第一次变为零。
则该波的波速可能是A．1.5m/sB．2m/sC．3m/sD．6m/s6．下图表示一简谐横波波源的振动图象．根据图象可确定该波的（）A．波长，波速B．周期，振幅C．波长，振幅D．周期，波速7．一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示，已知图中的质点b比质点a晚0. 5s起振，质点b和质点c平衡位置之间的距离为5m，则该波的波速为A．1m/s B．3m/s C．5m/s D．8m/s8．若单摆的摆长不变，摆球的质量由20g增加为40g，摆球离开平衡位置的最大角度由4°减为2°，则单摆振动的( )A．频率不变，振幅不变B．频率不变，振幅改变C．频率改变，振幅不变D．频率改变，振幅改变9．一列简谐横波沿x轴传播,a、b为x轴上的两质点,平衡位置分别为 x=0,x=x b（x b>0）.a 点的振动规律如图所示。
机械振动和机械波
(人教版·新课标)
(人教版·新课标)
(人教版·新课标)
(1)l——等效摆长：摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离． (2)g——等效重力加速度：与单摆所处物理环境有关． (3)等效单摆：
(人教版·新课标)
振动类型 项目
受力情况
振动周期或频 率
振动能量
常见例子
自由振动
仅受回复力
由系统本身 性质决定， 即固有周期 或固有频率 振动物体的 机械能不变 弹簧振子或 单摆(θ<5°)
(人教版·新课标)
一简谐振子沿 x 轴振动，平衡位置在坐标原点．t
＝0 时刻振子的位移 x＝－0.1 m；t＝43 s 时刻 x＝0.1 m；t
＝4s 时刻 x＝0.1 m．该振子的振幅和周期可能为( AD )
A．0.1 m，83 s
B．0.1 m,8 s
C．0.2 m，83 s
D．0.2 m,8 s
(人教版·新课标)
跟踪训练2 一质点做简谐运动的图象如图所示，下列说 法正确的是( B )
A．质点运动频率是4 Hz B．在10秒内质点经过的路程是20 cm C．第4秒末质点的速度是零 D．在t＝1 s和t＝3 s两时刻，质点位移大小相等、方向相 同
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(2010·福建理综)一列简谐横波在t＝0时刻的波形如
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跟踪训练1 一弹簧振子做简谐运动，O为平衡位置，当 它经过O点时开始计时，经过0.3 s，第一次到达M点，再经过 0.2s第二次到达M点，则弹簧振子的周期为多少？
答案：1.6 s或185 s
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一质点做简谐运动，其位移和时间关系如图所 示．
(1)求t＝0.25×10－2 s时的位移； (2)在t＝1.5×10－2 s到2×10－2 s的振动过程中，质点的位 移、回复力、速度、动能、势能如何变化？ (3)在t＝0到8.5×10－2 s时间内，质点的路程、位移各多 大？
机械振动、机械波
机械振动和机械波知识网络：单元切块：按照考纲的要求，本章内容可以分成两部分，即：机械振动；机械波。
其中重点是简谐运动和波的传播的规律。
难点是对振动图象和波动图象的理解及应用。
机械振动学习目标：1．掌握简谐运动的动力学特征和描述简谐运动的物理量；掌握两种典型的简谐运动模型——弹簧振子和单摆。
掌握单摆的周期公式；了解受迫振动、共振及常见的应用2．理解简谐运动图象的物理意义并会利用简谐运动图象求振动的振幅、周期及任意时刻的位移。
3．会利用振动图象确定振动质点任意时刻的速度、加速度、位移及回复力的方向。
学习重点：简谐运动的特点和规律学习难点：谐运动的动力学特征、振动图象学习内容：一、简谐运动的基本概念1．定义 周期：g L T π2=机械振动 简谐运动 物理量：振幅、周期、频率 运动规律 简谐运动图象 阻尼振动 无阻尼振动 受力特点 回复力：F= - kx 弹簧振子：F= - kx 单摆：x L mg F -= 受迫振动 共振 在介质中 的传播机械波 形成和传播特点 类型 横波 纵波 vT =λ x=vt 干涉 衍射物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫简谐运动。
表达式为：F = -kx（1）简谐运动的位移必须是指偏离平衡位置的位移。
也就是说，在研究简谐运动时所说的位移的起点都必须在平衡位置处。
（2）回复力是一种效果力。
是振动物体在沿振动方向上所受的合力。
（3）“平衡位置”不等于“平衡状态”。
平衡位置是指回复力为零的位置，物体在该位置所受的合外力不一定为零。
（如单摆摆到最低点时，沿振动方向的合力为零，但在指向悬点方向上的合力却不等于零，所以并不处于平衡状态）（4）F=-kx 是判断一个振动是不是简谐运动的充分必要条件。
凡是简谐运动沿振动方向的合力必须满足该条件；反之，只要沿振动方向的合力满足该条件，那么该振动一定是简谐运动。
2．几个重要的物理量间的关系要熟练掌握做简谐运动的物体在某一时刻（或某一位置）的位移x 、回复力F 、加速度a 、速度v 这四个矢量的相互关系。
机械振动与机械波图像专题
机械振动与机械波图像专题1．一质点做简谐运动的位移-时间图线如图所示．关于此质点的振动，下列说法中正确的是（）A. 质点做简谐运动的振幅是10cmB. 在0.5s~1.0s时间内，质点向x轴正向运动C. 在1.0s~1.5s内，质点的动能在增大D. 在1.0s~1.5s内，质点的加速度在增大2．图1为一列简谐横波在t=0时的波形图，P是平衡位置在x=1cm处的质元，Q是平衡位置在x=4cm处的质元。
图2为质元Q的振动图像。
则A．t=0.3s时，质元Q的加速度达到正向最大B．波的传播速度为20m/sC．波的传播方向沿x轴负方向D．t=0.7s时，质元P的运动方向沿y轴负方向3．甲、乙两图分别表示一简谐横波在传播方向上相距3.0m的两质点的振动图象，如果波长大于1.5m，则该波的波速大小可能是（）A．5m/s B．10m/s C．15m/s D．20m/s4．一列横波某时刻的波形图如图甲所示，图乙表示介质中某质点此后一段时间内的振动图象．下列说法正确的是（）A. 若波沿x轴正方向传播，则图乙表示的是质点N的振动图象B. 若波沿x轴负方向传播，则图乙表示的是质点K的振动图象C. 若图乙表示的是质点L的振动图象，则波沿x轴正方向传播D. 若图乙表示的是质点M的振动图象，则波沿x轴负方向传播5．如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，下列说法中正确的是()A. 甲、乙两单摆的摆长相等B. 甲单摆的振幅比乙的大C. 甲单摆的机械能比乙的大D. 在t＝0.5s时有正向最大加速度的是甲单摆6．一列沿x 轴正方向传播的简谱横波在t=0时刻的波形如图所示，质点P 的x 坐标为3m 。
已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0．4s 。
下列说法正确的是 。
A ．波速为4m/s B ．波的周期为0．8sC ．x 的坐标为22m 的质点在t=0．2s 时恰好位于波峰D ．x 的坐标为15m 的质点在0．2s 内会随波前进0．8mE ．当质点P 位于波峰时，x 坐标为17m 的质点恰好位于波谷7．一列沿x 轴传播的简谐横波，t ＝0时刻的波形如图所示，此时质点P 恰在波峰，质点Q 恰在平衡位置且向下振动。
2023届高考物理一轮复习课件：机械振动 机械波
3
B．振动 A 的相位滞后振动 B 的相位 π
4
5
C．振动 A 的相位滞后振动 B 的相位 π
4
D．两个振动没有位移相等的时刻
+ )cm，x B＝8sin(4π
x
t
4.周期T：①1T走4A。 1T后回到原位置
②T/2走2A。T/2后到达O点对称位置
x.v.a大小相等方向相反
③T/4不一定走A
A
A/2
示，下列说法正确的是(
C)
A．t＝0.6 s时，振子在O点右侧6 cm处
B．振子在t＝0.2 s和t＝1.0 s时的速度相同
C．t＝1.2 s时，振子的加速度方向水平向右
D．t＝1.0 s到t＝1.4 s的时间内，振子的加速度和速度都逐渐增大
考点2
[典例 2]
机械波
一振动片以频率 f 做简谐振动时，固定在振动片上的两根细
平衡位置：mg=kx0
F回=kx1-mg =kx1-kx0
mg
二、简谐运动
ɵ
1.动力学：
T
2.运动学：
3.振幅A：
x
4.周期T：
mg
5.种类：
①弹簧振子 T=2π
②单摆 ɵ<50 T=2π
注意：简谐运动T与振幅无关。受迫振动时=f驱的周期。
驱动力的周期等于简谐运动的固有周期时振幅
最大，即发生共振。
)
C
A．小球振动的固有频率是4 Hz
B．小球做受迫振动时周期一定是4 s
C．圆盘转动周期在4 s附近时，小球振幅显著增大
D．圆盘转动周期在4 s附近时，小球振幅显著减小
3．如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在光滑水平面上的A
机械振动和机械波精品PPT课件
多大？T 0.8 s;v 0.34n 1m/s (n 0,1,2,3,)
4n y/1cm
10
0 12 -10
24 36
48
x/cm
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
△x=v·△t
二、振动图象和波动图像的区别：
振动图象
波动图像
研究对象 一个质点
传播方向上所有质点
物理意义
一个质点不同时刻 的位移
横 坐 标 不同时间
图线变化
随时间延续，前面 的不变
同一时刻不同质点 的位移
不同质点的平衡位 置
随时间变化
三、常见问题 （一）关于振动方向和波的传播方向
1、如右图所示，为一列简谐横波某一
P
时刻的图象，若已知P点的振动方向向上，
则这列波正在向 传右播。
2.如图为一简谐横波的波形图，已知B质点先于A质
点0.08s到达波峰，由此可知波的传播方向是-x方向 ，
y/cm
波的传播速度为25m/s 。 10
0
4
8
A
12 x/m
-10
B
3、如图，沿波的传播方向上有间隔均为1m的六个 质点a、b、c、d、e、f均静止在各自的平衡位置，一 列简谐横波以2m/s的速度水平向左传播，t=0时到达质 点a，质点a开始由平衡位置向上运动。t=1s时，质点a 第一次到达最高点。则在4s<t<5s这段时间内［C ］
B、在0.1s时的速度最大 C、在0.1s时的速度向下