工学章末总结.pptx

热点讲座热点讲座 1111 .振动和波动关系的应用振动和波动关系的应用热点解读热点解读 “机机械械振振动动、机机械械波波”这这一一章章知知识识点点不不是是很很 多多,高高考考要要求求也也比比较较低低,但但是是高高考考每每年年必必考考,每每卷卷 一一题题,并并且且多多是是以以基基础础题题和和中中档档题题为为主主,注注重重学学 生生能能力力的的考考查查.高高考考在在这这一一章章出出题题最最多多的的是是:振振 动动在在介介质质中中的的传传播播波波,横横波波和和纵纵波波,横横波波的的 图图象象,波波长长、频频率率和和波波速速的的关关系系,而而且且考考纲纲对对这这 几几个个考考点点的的要要求求也也是是比比较较高高的的.这这几几个个考考点点的的内内 容容是是历历年年高高考考必必考考,其其中中命命题题率率最最高高的的知知识识点点就就 是是波波的的图图象象、频频率率、波波长长、振振动动与与波波动动相相结结合合 的的问问题题,所所以以下下面面谈谈谈谈这这个个考考点点中中的的热热点点题题型型.章末总结专题讲座专题讲座专题一专题一 已知波的传播方向已知波的传播方向(或质点的振动方向或质点的振动方向)判断质点的振动方向判断质点的振动方向(或波的传播方向或波的传播方向)1.1.已知波的传播方向判断质点的振动方向已知波的传播方向判断质点的振动方向【例例1 1】一列波形图如图一列波形图如图1 1所示所示,波沿波沿x x轴正方向传播轴正方向传播,则则P P点和点和 Q Q点的振动方向向哪？点的振动方向向哪？解法一解法一 特殊点法特殊点法 在质点在质点P P靠近波源一方附近靠近波源一方附近(不超过不超过 )图象上找图象上找 另另一一点点P P,若若P P在在P P上上方方,则则P P向向上上运运动动,若若P P 在在P P下下方方,则则P P向向下下运运动动.(即即“顺顺着着波波的的传传播播方方向向,下下山山抬抬头头,上上山山低低头头”).如如图图所所示示,所所以以P P点点向向上上 振振,Q Q点向下振点向下振.图图1 解法二解法二 微平移法微平移法 做出经微小时间做出经微小时间t t(t t )1 10 0 m m/s s,故故B B错错误误;t t=0 0时时刻刻,1 1.4 4 m m处处质质点点加加速速度度为为零零;各各质质点点仅仅在在 平衡位置附近上下振动平衡位置附近上下振动,并不随波迁移并不随波迁移.答案答案 A2.2.(2008(2008天津，天津，21)21)一列简谐横波沿直线由一列简谐横波沿直线由a a向向b b 传播传播,相距相距10.5 m10.5 m的的a a、b b两处的质点振动图象如两处的质点振动图象如 图图6 6中中a a、b b所示所示,则则 ()()A.A.该波的振幅可能是该波的振幅可能是20 cm20 cm B.B.该波的波长可能是该波的波长可能是8.4 m8.4 m C.C.该波的波速可能是该波的波速可能是10.5 m/s10.5 m/s D.D.该波由该波由a a传播到传播到b b可能历时可能历时7 s7 s图图6 解解析析 由由图图知知振振幅幅A A=1 10 0 c cm m；=1 10 0.5 5,则则不不 论论n n取取任任何何非非负负整整数数都都不不可可能能得得到到8 8.4 4 m m,B B不不对对;由由图图可可以以看看出出T T=4 4 s s,v v=,显显然然波波速速不不可可能能是是1 10 0.5 5 m m/s s.由由图图象象分分析析可可知知,经历时间可能为经历时间可能为t t=T T.所以可能为所以可能为7 s.7 s.答案答案 D3 3.(2 20 00 08 8全全国国1 16 6)一一列列简简谐谐横横波波沿沿x x轴轴传传播播,周周期期为为T T.t t=0 0时时刻刻的的波波形形如如图图7 7所所示示.此此时时平平衡衡位位 置置位位于于x x=3 3 m m处处的的质质点点正正在在向向上上运运动动,若若a a、b b两两 质质点点平平衡衡位位置置的的坐坐标标分分别别为为x xa a=2 2.5 5 m m,x xb b=5 5.5 5 m m,则则 ()A.A.当当a a质点处在波峰时质点处在波峰时,b b质点恰在波谷质点恰在波谷 B.B.t t=T T/4/4时时,a a质点正在向质点正在向y y轴负方向运动轴负方向运动 C.C.t t=3=3T T/4/4时时,b b质点正在向质点正在向y y轴负方向运动轴负方向运动 D.D.在某一时刻在某一时刻,a a、b b两质点的位移和速度可能两质点的位移和速度可能 相同相同图图7 解析解析 a a、b b两质点的平衡位置间的距离为两质点的平衡位置间的距离为x=x=x xb b-x xa a=5.5 m-2.5 m=3 m,=5.5 m-2.5 m=3 m,从波的图象可知：从波的图象可知：=4 m,4 m,所以所以x x=.若若x x=且且n=0,1,2,n=0,1,2,3 3时两质点的振动反相时两质点的振动反相,故故A A项错项错.由由x x=3 m=3 m处的处的 质点在质点在t t=0=0时刻的速度方向可判断出波速方向为时刻的速度方向可判断出波速方向为 -x x方向方向,可判断质点可判断质点a a、b b的速度方向分别为的速度方向分别为+y+y、-y y方向方向,可知可知B B错错,C,C对对.若若x x=n n且且n n=1,2,3=1,2,3时时 两个质点的振动同相两个质点的振动同相,故故D D错错.答案答案 C4.4.一列简谐横波在一列简谐横波在x x轴上传播轴上传播,某时刻的波形如图某时刻的波形如图8 8 所示所示,a a、b b、c c为三个质元为三个质元,a a正向上运动正向上运动.由此可由此可 知知 ()()A.A.该波沿该波沿x x轴正方向传播轴正方向传播 B.B.c c正向上运动正向上运动 C.C.该时刻以后该时刻以后,b b比比c c先到达平衡位置先到达平衡位置 D.D.该时刻以后该时刻以后,b b比比c c先到达平衡位置最远处先到达平衡位置最远处图图8阅卷现场阅卷现场阅卷手记阅卷手记 本本章章基基本本知知识识考考点点包包括括机机械械振振动动、回回复复力力、振振 幅幅、周周期期、频频率率、简简谐谐运运动动、受受迫迫振振动动、共共 振振、机机械械波波、波波长长、波波速速、横横波波、纵纵波波、波波的的 干干涉涉和和衍衍射射等等基基本本概概念念,以以及及单单摆摆振振动动的的周周期期规规 律律、简简谐谐运运动动的的图图象象、简简谐谐运运动动中中的的能能量量转转化化 规规律律、波波的的图图象象、波波长长和和频频率率与与波波速速之之间间的的关关 系系等等规规律律.涉涉及及到到的的基基本本方方法法有有：利利用用图图象象法法对对 物物体体做做简简谐谐运运动动的的运运动动规规律律及及振振动动在在介介媒媒中中的的 传传播播过过程程进进行行描描述述与与研研究究；对对物物理理过过程程进进行行理理 想化处理形成物理模型的方法等想化处理形成物理模型的方法等.本本章章中中的的常常见见的的错错误误主主要要有有：对对于于诸诸如如机机械械振振 动动、简简谐谐运运动动、受受迫迫振振动动、共共振振、阻阻尼尼振振动动、等等 幅幅振振动动等等众众多多的的有有关关振振动动的的概概念念不不能能深深刻刻的的理理 解解,从从而而造造成成混混淆淆；不不能能从从本本质质上上把把握握振振动动图图象象 和和波波的的图图象象的的区区别别和和联联系系,或或者者忽忽略略了了图图象象中中坐坐 标标轴轴所所表表示示的的物物理理意意义义造造成成将将两两个个图图象象相相混混 淆淆;对对波波的的形形成成过过程程理理解解不不够够深深刻刻,导导致致对对于于波波 在在传传播播过过程程中中时时间间和和空空间间的的周周期期性性不不能能真真正正的的 理理解解和和把把握握；对对干干涉涉和和衍衍射射现现象象不不能能准准确确地地把把 握握相相关关的的知知识识内内容容,抓抓不不住住现现象象的的主主要要特特征征、产产 生的条件混淆不清生的条件混淆不清.易错点实例分析易错点实例分析35.35.忽略简谐运动的周期性造成的错误忽略简谐运动的周期性造成的错误【试题回放试题回放】如如图图1 1所所示示,光光滑滑圆圆弧弧轨轨道道的的半半径径为为R R,圆圆弧弧底底部部 中中点点为为O O,两两个个相相同同的的小小球球分分别别在在O O正正上上方方h h处处的的A A 点点和和离离O O很很近近的的轨轨道道B B点点,现现同同时时释释放放两两球球,使使两两 球正好在球正好在O O点相碰点相碰.问问h h应为多高？应为多高？图图1 1【错解分析错解分析】对对B B球球,可视为单摆可视为单摆,延用单摆周期公式可求延用单摆周期公式可求B B球球 到达到达O O点的时间点的时间:T TB B=t tB B=对对A A球球,它做自由落体运动它做自由落体运动,自自h h高度下落至高度下落至O O点点 h h=gt gtA A2 2,t tA A=要求两球相碰要求两球相碰,则应有则应有t tA A=t tB B.即即 解得解得h h=上述答案并没有完全错上述答案并没有完全错,分析过程中有一点没有分析过程中有一点没有 考虑考虑,即振动的周期性即振动的周期性,因为因为B B球在圆形轨道上自球在圆形轨道上自 B B点释放后可以做往复的周期性运动点释放后可以做往复的周期性运动,除了经过除了经过 时间可能与时间可能与A A相碰外相碰外,经过经过 的时间都可以与的时间都可以与A A相相 碰碰.所以上述解答漏掉一些解所以上述解答漏掉一些解,即上述解答只是即上述解答只是 多个解答中的一个多个解答中的一个.【正确答案正确答案】对对A A球的分析同上球的分析同上.B B球振动周期球振动周期T TB B=.=.到达到达O O点的时间为点的时间为 t tB B=n Tn T(n n=0,1,2,)=0,1,2,)t tB B=要求两球相碰要求两球相碰,则则t tA A=t tB B,即即 解得解得:h h=2 2R R(n n=0,1,2,)=0,1,2,)显然显然,前面的解仅仅是当前面的解仅仅是当n n=0=0时的其中一解而已时的其中一解而已.正确答案为正确答案为h h=2 2R R(n n=0,1,2,3,)=0,1,2,3,)【举一反三举一反三】在在解解决决与与振振动动有有关关的的问问题题时时,要要充充分分考考虑虑到到振振 动动的的周周期期性性,由由于于振振动动具具有有周周期期性性,所所以以此此类类问问 题题往往往往答答案案不不是是一一个个而而是是多多个个.周周期期性性包包括括时时间间 的的周周期期性性和和空空间间的的周周期期性性,不不仅仅是是机机械械振振动动,机机 械械波波也也具具有有这这两两个个周周期期性性,所所以以在在机机械械振振动动和和 机机械械波波的的问问题题中中一一定定要要审审清清题题意意,注注意意是是否否考考虑虑 多解多解.36.36.因不明确机械振动与机械波之间的联系和区别因不明确机械振动与机械波之间的联系和区别 而出错而出错【试题回放试题回放】一列简谐横波沿一列简谐横波沿x x轴正方向传播轴正方向传播,图图2 2甲是波传播甲是波传播 到到x x=5 m=5 m的的MM点时的波形图点时的波形图,图乙是质点图乙是质点N N(x x=3=3 m)m)从此时刻开始计时的振动图象从此时刻开始计时的振动图象,Q Q是位于是位于x x=10 m=10 m 处的质点处的质点,则则:(1)(1)Q Q点开始振动时点开始振动时,振动方向如何？振动方向如何？(2)(2)经过多长时间经过多长时间,Q Q点第一次到达波峰？点第一次到达波峰？图图2 2【错解分析错解分析】导导致致产产生生错错解解的的主主要要原原因因有有:不不清清楚楚波波的的实实 质质,不不清清楚楚由由于于“带带动动作作用用”介介质质中中每每个个质质点点的的 起起振振方方向向都都与与波波源源起起振振方方向向相相同同;忽忽略略波波形形会会 随随着着时时间间的的变变化化而而变变化化,直直接接将将图图甲甲所所示示给给出出的的 波波形形延延伸伸,画画出出如如图图所所示示的的波波形形图图,得得出出从从图图甲甲 时时刻刻到到Q Q点点第第一一次次出出现现波波峰峰的的时时间间为为5 5T T/4 4=5 5 s s 的错误结论的错误结论.【正确答案正确答案】(1 1)在在图图甲甲所所示示的的时时刻刻,处处于于波波前前的的质质点点MM振振动动 方向向下方向向下,故故Q Q点开始振动时点开始振动时,振动方向也向下振动方向也向下.(2 2)由由图图甲甲可可以以看看出出波波长长=4 4 m m,由由图图乙乙可可以以看看 出出周周期期T T=4 4 s s,所所以以波波速速v v=1 1 m m/s s.由由图图甲甲还还可可 以以看看出出,最最前前面面的的波波峰峰距距Q Q点点的的距距离离x x=8 8 m m,故故 最最前前面面的的波波峰峰传传播播到到Q Q点点也也就就是是Q Q点点第第一一次次出出现现 波峰的时间为波峰的时间为t t=s=8 s.=s=8 s.机机械械振振动动在在介介质质中中的的传传播播形形成成机机械械波波,单单个个质质点点 的的机机械械振振动动和和整整列列机机械械波波的的传传播播规规律律既既关关系系密密 切切又又有有质质的的不不同同.所所以以要要特特别别注注意意区区分分两两种种图图 象象,正正确确发发掘掘所所包包含含的的信信息息,找找到到信信息息的的结结合合 点点.下下面面几几个个问问题题常常是是解解题题的的关关键键:介介质质中中每每个个 质质点点的的起起振振方方向向都都与与波波源源的的起起振振方方向向相相同同；波波 形形随随时时间间的的变变化化而而变变化化；由由振振动动图图象象可可以以判判断断 出周期出周期;由波的图象可以得出波长由波的图象可以得出波长.返回返回