第12章 第1单元 机械振动 机械波.ppt

第十二章 机械振动　机械波 简谐运动Ⅰ 简谐运动的公式和图象Ⅱ 单摆、周期公式Ⅰ 受迫振动和共振Ⅰ 机械波Ⅰ 横波和纵波Ⅰ 横波的图象Ⅰ 波速、波长和频率(周期)的关系Ⅱ 波的干涉和衍射现象Ⅱ 实验：研究单摆的运动、用单摆测重力加速度Ⅰ ●怎么考 对本章知识重点考查的内容有：(1)简谐运动、单摆、受迫运动、用单摆测重力加速度，多以选择题、实验题形式考查；(2)机械波、波的图象，多以选择题、填空题形式出现；(3)波长、频率和波速的关系以及波的干涉和衍射、多普勒效应，多以选择题或计算题的形式出现．总体难度中等偏下 ●怎么办 在复习时应认识到机械振动和机械波的特点和规律，以及它们的联系和区别 师说： 高考对本节内容的单独考查几率较小，多数情况是将本节内容与机械波结合起来考查，考查的题型有选择、填空、计算等，考查的难度中等偏下. 1．机械振动 (1)回复力：使振动物体 的力． (2)平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置． (3)位移x：由 指向振动质点所在位置的有向线段，是 ． 对回复力的理解 (1)回复力是以效果命名的力，时刻指向平衡位置； (2)回复力是振动物体在振动方向上的合外力； (3)回复力可能是几个力的合力，可能是某一个力，还可能是某一个力的分力．因而回复力不一定等于物体的合外力． 简谐运动的五个特征 1．动力学特征：F＝－kx，“－”表示回复力的方向与位移方向相反，k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数． 2．运动学特征：简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比而方向相反，为变加速运动，远离平衡位置时，x、F、a、Ep均增大，v、Ek均减小，靠近平衡位置时则相反． (2)如图所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等． (3)振子由P到O所用时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′. (4)振子往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOP＝tPO. 5．能量特征：振动的能量包括动能Ek和势能Ep，简谐运动过程中，系统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒． (1)简谐运动的图象并非振动质点的运动轨迹． (2)做简谐运动的质点经过平衡位置时，回复力一定为零，但所受合外力不一定为零． (3)由于简谐运动具有周期性和对称性，因此涉及简谐运动时往往出现多解，分析时应特别注意．位移相同时回复力、加速度、动能和势能等可以确定，但速度可能有两个方向，由于周期性运动时间也不能确定． 1．如右图所示，两木块的质量为m、M，中间弹簧的劲度系数为k，弹簧下端与M连接，m与弹簧不连接，现将m下压一段距离释放，它就上下做简谐运动，振动过程中，m始终没有离开弹簧，试求： (1)m振动的振幅的最大值； (2)m以最大振幅振动时，M对地面的最大压力． 思路点拨：要使m振动过程中始终不离开弹簧，m振动的最大振幅对应m振到最高点时弹簧处于原长状态．m振动到最低点时，弹簧对M的压力最大，M对地面的压力也最大． 描述简谐运动的图象 1．对简谐运动图象的认识 (1)简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线，其形状与计时起点及正方向的规定有关． (2)图象反映的是位移随时间的变化规律，随时间的增加而延伸，图象不代表质点运动的轨迹． (3)任一时刻图线上过该点切线的斜率数值表示该时刻振子的速度大小．正负表示速度的方向，正时沿x正方向，负时沿x负方向． 2．简谐运动图象的应用 从图象可以读出以下信息： (1)振幅A、周期T(注意单位)、频率． (2)某一时刻振动质点离开平衡位置的位移． (3)某时刻质点所受的回复力、加速度和速度的方向． 方向判定方法： ①因回复力总是指向平衡位置，故回复力和加速度在图象上总是指向t轴． ②速度方向可以通过下一时刻位移的变化来判定，下一时刻位移如增加，振动质点的速度方向就是远离t轴，下一时刻位移如减小，振动质点的速度方向就是指向t轴． 2．一质点简谐运动的振动图象如图所示． (1)该质点振动的振幅是________cm.周期是________s. (2)求出当t＝1 s时质点的位移及1 s内通过的路程． 答案：(1)8　0.2　(2)8 cm　1.6 m 1．弹簧振子的理解 (1)水平方向的弹簧振子，回复力是弹簧的弹力，振动过程中动能和弹性势能间相互转化． (2)竖直方向的弹簧振子，回复力是弹簧的弹力和重力的合力，振动过程中动能、弹性势能以及重力势能间相互转化． 3．一弹簧振子做简谐运动，周期为T，则(　　) A．若t时刻和(t＋Δt)时刻振子运动的位移大小相等、方向相同，则Δt一定等于T的整数倍 B．若t时刻和(t＋Δt)时刻振子运动的速度大小相等、方向相反，则Δt一定