福建省高考物理二輪專題總復(fù)習(xí) 專題5 振動(dòng)與波課件.ppt

專題五振動(dòng)和波 一 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述此類題目主要涉及5個(gè)知識(shí)點(diǎn) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)方程 f kx a x 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征 周期性 其位移 回復(fù)力 速度和加速度都隨時(shí)間按 正弦 或 余弦 的規(guī)律變化 變化周期相同 兩種典型的物理模型 彈簧振子和單擺 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)方程 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象的物理意義及內(nèi)含息 提高解答準(zhǔn)確率的關(guān)鍵是對(duì)上述知識(shí)點(diǎn)的正確理解 例1一列簡(jiǎn)諧橫波以1m s的速度沿繩子由a向b傳播 質(zhì)點(diǎn)a b間的水平距離x 3m 如圖5 1 1所示 若t 0時(shí)質(zhì)點(diǎn)a剛從平衡位置開(kāi)始向上振動(dòng) 其振動(dòng)方程為y 2sintcm 則b點(diǎn)的振動(dòng)圖象為下圖中的 圖5 1 1 b 解析 本題以繩波為背景 考查振動(dòng)圖象和機(jī)械波的形成及傳播 解題關(guān)鍵在于各質(zhì)元的起振方向都是相同的 解 由振動(dòng)方程可得振幅為2cm 周期為4s 波速為1m s 則波由a傳到b處用了3秒的時(shí)間 從0時(shí)刻起3秒后b點(diǎn)開(kāi)始起振 振動(dòng)方向向上 b選項(xiàng)正確 答案 b 解振動(dòng)與波的問(wèn)題時(shí) 確定周期和波長(zhǎng)是解題的基礎(chǔ) 一般情況下 涉及到振動(dòng)圖象的要找周期 涉及到波形圖的要找波長(zhǎng) 而波速把周期和波長(zhǎng)聯(lián)系起來(lái) 變式訓(xùn)練1 2010 福建質(zhì)檢 一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播 在t 0時(shí)刻的波形圖如圖5 1 2所示 已知x 0 8m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程y 0 01sin 5t m 則下列波的傳播方向和波速大小分別是 a a 沿x軸正方向 4m sb 沿x軸正方向 2m sc 沿x軸負(fù)方向 4m sd 沿x軸負(fù)方向 2m s 圖5 1 2 解析 由振動(dòng)方程可知t 0時(shí)刻 x 0 8m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向向上 由此知該波應(yīng)該沿x軸正方向傳播 因w 5 又t 可得t 0 4s 由圖知 1 6m 故波速v 4m s 答案 a 二 波形圖和波的多解問(wèn)題此類題目主要涉及幾個(gè)問(wèn)題 機(jī)械波的產(chǎn)生條件及傳播特點(diǎn) 波的圖象物理意義及內(nèi)含信息 波傳播方向和振動(dòng)方向之間的相互判斷 波在傳播過(guò)程中時(shí)間 空間的周期性及傳播方向上的雙向性導(dǎo)致波動(dòng)問(wèn)題多解等 提高思維的廣闊性是得分的關(guān)鍵 例2 2010 福建卷 一列簡(jiǎn)諧橫波在t 0時(shí)刻的波形如圖5 1 3中的實(shí)線所示 t 0 02s時(shí)刻的波形如圖中虛線所示 若該波的周期t大于0 02s 則該波的傳播速度可能是 a 2m sb 3m sc 4m sd 5m s b 圖5 1 3 解析 本題考查提取橫波圖象內(nèi)含信息的能力和波速公式 若波向右傳播 則波的傳播距離為x1 0 02m 則波速v1 m s 1m s 若波向左傳播 則波傳播的距離為x2 0 06m 則波速v2 m s 3m s 故正確的選項(xiàng)為b 答案 b 由于本題已限制該波的周期t大于0 02s 故只要進(jìn)行傳播方向的多解的分析 而不必進(jìn)行空間周期性的分析 題目難度中等 本題也可以用t 0 02s及v 求解 變式訓(xùn)練2如圖5 1 4所示 為一列橫波的圖象 在此時(shí)刻p的振動(dòng)速度為v 經(jīng)過(guò)0 2s p的振動(dòng)速度仍為v 再經(jīng)過(guò)0 2s p的振動(dòng)方向改變 速度大小還是v 從而可以斷定 a 若波向右傳播 p質(zhì)點(diǎn)的加速度正在減小b 若波向右傳播 q質(zhì)點(diǎn)比p質(zhì)點(diǎn)先到達(dá)波峰c 若波向左傳播 波速可能為5m sd 若波向左傳播 波速可能為10m s 圖5 1 4 c 解析 由圖象得波長(zhǎng) 4m 若波向右傳播 p點(diǎn)的振動(dòng)方向向上 位移增大 加速度a增大 q點(diǎn)振動(dòng)方向向下 p先到達(dá)波峰 ab錯(cuò) 若波向左傳播 p點(diǎn)的振動(dòng)方向向下 周期t 0 8s 則波速v 5m s c對(duì) d錯(cuò)答案 c 三 波動(dòng)與振動(dòng)關(guān)系的分析振動(dòng)圖象和波的圖象均為正 余弦圖象 都具有空間周期性 且內(nèi)含信息十分豐富 在振幅 位移 加速度等物理量上交叉點(diǎn)較多 屬于易混淆的問(wèn)題 關(guān)鍵是要從三個(gè)方面抓住它們的不同 圖象坐標(biāo)軸所表示的物理意義不同 圖象描述的對(duì)象不同 隨著時(shí)間的推移 振動(dòng)圖象原來(lái)的形狀不再發(fā)生變化 而波的圖象由于各質(zhì)點(diǎn)總在不斷地振動(dòng) 因此隨著時(shí)間的推移 原有的圖象將發(fā)生周期性變化 例3 2010 福州質(zhì)檢 質(zhì)點(diǎn)以坐標(biāo)原點(diǎn)o為中心位置在y軸上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 其振動(dòng)圖象如圖5 1 5所示 振動(dòng)在介質(zhì)中產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波向x軸正方向傳播 波速為1 0m s 0 4s后 此質(zhì)點(diǎn)立即停止運(yùn)動(dòng) 再經(jīng)過(guò)0 1s后的波形圖是下圖中的 d 解析 本題要正確理解振動(dòng)圖象和波形圖的關(guān)系 由振動(dòng)圖看出波源起振方向是從平衡位置開(kāi)始沿y軸正方向 解 由振動(dòng)圖象知質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期為0 4s 因此該波的波長(zhǎng)為本題考查對(duì)振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象信息的 vt 1 0 0 4m s 0 4m t 0 5s時(shí)振動(dòng)傳到x 0 5m處 該質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向沿y軸正方向 故a b錯(cuò)誤 由于0 4s后波源已停止振動(dòng) 所以0 0 1m之間的質(zhì)點(diǎn)由于沒(méi)有振動(dòng)能量 均靜止在平衡位置 故c錯(cuò)d對(duì)答案 d 本題考查對(duì)振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象信息的正確提取能力 錯(cuò)誤原因有兩個(gè) 一是不能從振動(dòng)圖象中分析質(zhì)點(diǎn)的起振方向 二是不能理解波傳播振動(dòng)形式和能量的涵義 變式訓(xùn)練3 2010 福州市模擬 已知一列平面簡(jiǎn)諧波在x軸上傳播 t時(shí)刻波的圖象如圖5 1 6甲所示 原點(diǎn)o的振動(dòng)圖象如圖5 1 6乙所示 根據(jù)這兩個(gè)圖象無(wú)法求出的是 a 波的頻率b 波速大小c t 0時(shí)刻原點(diǎn)o的加速度方向d t 0時(shí)刻x 3m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向 d 解析 從波動(dòng)圖象知 4m 由振動(dòng)圖象知t 0 4s 因此v 10m s t 0時(shí)刻原點(diǎn)o處于波峰 加速度方向指向y軸負(fù)方向 t 0時(shí)刻x 3m處質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置 由于不知道傳播方向 因此無(wú)法確定振動(dòng)方向 答案 d 四 電磁振蕩和電磁波本類題目經(jīng)常同時(shí)出現(xiàn)機(jī)械波和電磁波比較的問(wèn)題 也會(huì)從干涉 衍射現(xiàn)象 以及波速 波長(zhǎng)和頻率關(guān)系等共同知識(shí)點(diǎn)方面進(jìn)行考查 關(guān)鍵是能理解麥克斯韋電磁理論 從生活實(shí)際出發(fā)了解電磁波譜 認(rèn)識(shí)電磁波的產(chǎn)生 發(fā)射和接收的原理 例4 2010 天津卷 下列關(guān)于電磁波的說(shuō)法正確的是 a 均勻變化的磁場(chǎng)能夠在空間產(chǎn)生電場(chǎng)b 電磁波在真空和介質(zhì)中傳播速度相同c 只要有電場(chǎng)和磁場(chǎng) 就能產(chǎn)生電磁波d 電磁波在同種介質(zhì)中只能沿直線傳播 a 解析 本題考查電磁波的產(chǎn)生及傳播 麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論認(rèn)為 變化的磁場(chǎng) 電場(chǎng) 周圍產(chǎn)生電場(chǎng) 磁場(chǎng) 均勻變化的電場(chǎng) 磁場(chǎng) 周圍產(chǎn)生穩(wěn)定的磁場(chǎng) 電場(chǎng) 變化電場(chǎng)和變化磁場(chǎng)交替產(chǎn)生 且由近及遠(yuǎn)地向周圍傳播 形成了電磁波 a對(duì)c錯(cuò) 電磁波在真空中傳播速度最大等于光速 在其他介質(zhì)中速度小于光速 b錯(cuò) 電磁波具有波的干涉 衍射等特性 d錯(cuò) 故選a 答案 a 電磁波比機(jī)械波抽象 有些性質(zhì)相同 有些性質(zhì)不同 且記憶性的內(nèi)容較多 在學(xué)習(xí)中要善于類比和區(qū)別 變式訓(xùn)練4類比是一種有效的學(xué)習(xí)方法 通過(guò)歸類和比較 有助于掌握新知識(shí) 提高學(xué)習(xí)效率 在類比過(guò)程中 既要找出共同之處 又要抓住不同之處 某同學(xué)對(duì)機(jī)械波和電磁波進(jìn)行類比 總結(jié)出下列內(nèi)容 其中不正確的是 a 機(jī)械波的頻率 波長(zhǎng)和波速三者滿足的關(guān)系 對(duì)電磁波也適用b 機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生干涉和衍射現(xiàn)象c 機(jī)械波的傳播依賴于介質(zhì) 而電磁波可以在真空中傳播d 機(jī)械波既有橫波又有縱波 而電磁波只有縱波 d 解析 波長(zhǎng) 波速 頻率的關(guān)系對(duì)任何波都是成立的 對(duì)電磁波當(dāng)然成立 故a選項(xiàng)正確 干涉和衍射是波的特性 機(jī)械波 電磁波都是波 這些特