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文檔簡介

第六章機械振動和機械波

復習建議一、新課程版高大綱要求34彈簧振子。簡諧運動。簡諧振動的振幅、周期和頻率。簡諧振動的振動圖像Π1.不要求會推導單擺的周期公式。2.對于振動圖像和波的圖像,只要求理解他們的物理意義,并能識別它們。3.波的干涉和衍射,只要求定性了解。35單擺,在小振幅條件下,單擺作簡諧振動。振動的周期公式Π36自由振動和受迫振動。受迫振動的振動頻率。共振及其常見的應用Ι37振動中的能量轉化Ι38振動在介質中的傳播——波。橫波和縱波。橫波的圖像。波長、頻率和波速的關系Π39波的疊加。波的干涉、衍射現(xiàn)象Ι40聲波

超聲波及其應用

41.多普勒效應ΙΙ二、復習要求(一).簡諧運動1.需要掌握的知識與技能(1)要求掌握兩個簡諧振動模型:(1)彈簧振子,(2)單擺;(2)力學特征:F=-kx

簡諧運動的物體受到恢復力的大小與位移大小始終正比,方向與位移方向相反;(3)運動學特征:位移、速度、加速度、動量、沖量;(4)能量特征:動能、勢能、機械能守恒;簡諧運動過程力學、運動學、能量各物理量的變化特點,運動圖像與其對應的過程分析;(5)單擺的周期公式:T=2;(6)受迫振動的頻率,共振及其應用;2.需要落實的過程與方法(1).運動過程對應的物理量:對應練習教材P961(2).簡諧運動的對稱性。教材P94例1、P97例1,對應練習教材P963(3).單擺的等效加速度。教材P95例2。對應練習教材P962(4).利用圖像判斷簡諧運動物理量及物理量的變化。教材P97例2。P98對應練習1、2、3。(二)、機械波1.需要掌握的知識與技能(1)機械波的形成過程及波長、周期、波速等概念;(2)波的圖像;(3)波的干涉、衍射;(4)聲波,超聲波及其應用;(5)多普勒效應。2.需要落實的過程與方法(1)機械波的形成過程,每經(jīng)過一個周期波向前推進一個波長。(2)波的圖像:①已知介質質點的振動方向,判斷波的傳播方向(或者條件、結果互換);②已知t時刻的波形圖和經(jīng)過Δt時間后的波形圖,求波速或波的傳播方向;③已知波在某時刻的波形圖及其介質中某質點的振動圖像,求波長、波速或頻率。④已知某時刻t的波形,求經(jīng)過Δt時間后的波形。(3)波的特有現(xiàn)象①波的疊加②波的干涉、衍射,波的干涉③波的衍射④聲波(20Hz~20000Hz)、超聲波,多普勒效應:考察特點,多以聲波為例進行考察,超聲波反射的應用和多普勒效應的理解。對多普勒效應的理解:a由于波源和觀察者之間有相對運動,使觀察者感到波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。b.當波源和觀察者相對于介質均靜止時,單位時間內波源發(fā)出的完全波個數(shù)等于觀察者接收到的完全波的個數(shù),即接收頻率等于波源頻率。c.當波源相對于介質靜止,觀察者向著(或背離)波源運動時,相當于波通過觀察者速度增大[v波相對觀=v波對介+v介對人](或減?。?,而波長不變(相對于慣性系),故單位時間內觀察者接收到的完全波個數(shù)多于(或少于)波源發(fā)出的完全波的個數(shù),即接收頻率大于(或小于)波源頻率。[f=v波相對觀/]同理,觀察者相對于介質靜止,波源相對于介質運動時,接收到的頻率也要發(fā)生變化。d.當波源與觀察者相對于介質同時運動時,接收頻率與波源及觀察者相對介質的速度均有關。三、復習建議1.復習課設計指導思想設置問題情境,啟發(fā)學生思考,討論表述點撥,歸納反饋運用(一)基本概念和對規(guī)律復習設置問題情境:彈簧振子模型彈簧振子(二)基本概念和對規(guī)律運用落實簡諧運動的對稱性。

單擺的等時性機械波的形成過程問題:0`1`2`3`4`5`6`7`8`9`101112131415169`10`11`12`圖a圖b圖c圖6-11搭臺階:(1)若每兩個質點間隔為10cm,則波長為多少?(2)畫出此時刻0至8質點的位置和運動方向。(3)若波傳播到第12個質點所用時間2s,T=?v=?及時反饋落實例1.在某介質中,質點O在t=0時刻由平衡位置開始向上振動。經(jīng)0.1s第一次向上振動到最大位移處。同時,產(chǎn)生的橫波水平向右傳播了50cm。在O點右側有一點P,與O點相距8m。求:(1)這列波的周期和波長各是多少;(2)這列橫波的波速;(3)波動傳播到P點,P點剛開始振動時的速度方向;(4)從O點開始振動到P點第一次到達波峰位置所需時間?例2.在均勻介質中,各質點的平衡位置在同一直線上,相鄰兩質點的距離均為s,如圖6-10甲所示。振動從質點1開始向右傳播,質點1開始運動時的速度方向向上。經(jīng)過時間t,前13個質點第一次形成如圖6-10乙所示的波形。關于這列波的周期和波速有如下說法,其中正確的是()A.這列波的周期B.這列波的周期C.這列波的傳播速度D.這列波的傳播速度圖6-1012345678910111213甲乙圖6-1012345678910111213甲乙波動圖像(1)波動圖像和振動圖像的關系問題:圖6-21甲為一列波在某時刻的波形圖,圖6-21乙為此波中平衡位置坐標為10cm的質點從該時刻起的振動圖象,則:(1)此波的波長為

;(2)振幅為

;(3)周期為

;(4)此波沿

方向傳播;波速為

;(5)圖6-21甲中P點從圖示時刻開始經(jīng)過

s第一次回到平衡位置。經(jīng)過T/8波推進/8-44圖6-21x/cmy/cm0P-0.0451017.50.04甲t/sy/cm0P0.01乙0.020.03(04高考題)一列簡諧橫波沿x軸負方向傳播,圖1是t=1s時的波形圖,圖2是波中某振動質元位移隨時間變化的振動圖線(兩圖用同一時間起點),則圖2可能是圖1中哪個質元的振動圖線?()A

A.x=0處的質元;B.x=1m處的質元;

C.x=2m處的質元;D.x=3m處的質元。x/m圖1Oy/m123456圖2Ot/sy/m123456波動的空間概念及多值性問題:一列簡諧橫波沿一直線在空間傳播,某一時刻直線上相距為d的A、B兩點均處在位移為零的位置,且A、B之間僅有一個波峰,若經(jīng)過時間t,質點B恰好到達波峰位置.(1)畫出波形圖,確定A、B的可能位置;(2)波傳播的周期可能是多少?(3)該波的波速可能值是多少?

(04全國高考題)如圖,一簡諧橫波在x軸上傳播,軸上a、b兩點相距12m。t

=0時a點為波峰,b點為波谷;t

=0.5s時,a點為波谷,b點為波峰。則下列判斷中正確的是A.波一定沿x軸正方向傳播()BB.波長可能是8mC.周期可能是0.5sD.波速一定是24m/sba0x(04廣西高考題)一列簡諧波沿一直線向左運動,當直線上某質點a向上運動到達最大位移時,a點右方相距0.15m的b點剛好向下運動到最大位移處,則這列波的波長可能是 ()BD A.0.6mB.0.3m C.0.2mD.0.1m左

ab右

5.波的特性(1)波的疊加問題:從一條弦線的兩端,各發(fā)生一如圖6-23所示的脈沖橫波,它們均沿弦線傳播,速度相等,傳播方向相反。已知這兩個脈沖的波長均為L,當左邊脈沖的前端到達弦中的a點時,右邊脈沖的前端正好到達與a相距L/2的b點。請畫出此時弦線上的脈沖波形。ab左右圖6—23(04年高考題)A、B兩波相向而行,在某時刻的波形與位置如圖所示.已知波的傳播速度為v,圖中標尺每格長度為L,在圖中畫出又經(jīng)過t=7L/v時的波形.(2)波的干涉問題:如圖6-25所示,S1、S2是振動情況完全相同的兩個機械波波源,振幅為A,a、b、c三點分別位于S1、S2連線的中垂線上,且ab=bc。某時刻a是兩列波的波峰相遇點,c是兩列波的波谷相遇點,則(1)a處質點的位移范圍是多少?(2)c處質點的位移始終為-2A,對嗎?(3)b處質點的振幅為0,對嗎?(4)c處質點的振幅為2A,對嗎?圖6-25S1S2abc3.在圖6-27中,S1和S2是水面上的兩個完全相同的上下振動的振源。由于它們的振動,在水面上產(chǎn)生兩組波長相同的同心圓形水波。a、b、c是兩振源連線中垂線上的三個點。而且ab=bc=λ/2。兩組水波相遇后,a、b、c三點振動疊加的情況是:a點的振動

,b點的振動

,c點的振動

。(填“加強”或“減弱”)均加強abcS1S2圖6-27如圖6-28所示,兩列頻率都是30Hz的橫波均以6m/s的速度在同一直線上沿相反方向傳播。在t=0時刻,兩列波分別傳播到S1、S2時,S1、S2都剛從平衡位置開始向上振動。S1、S2做簡諧運動的振幅分別是2cm和1cm。在S1、S2之間有一點A。S1A=2.95m,S2A=4.25m,當兩列波都傳播到A點后,A點的振幅是多少?1cmS1S2A圖6-28(3)聲波和多普勒效應①聲納(水聲測位移)向水中發(fā)出的超聲波,遇到障礙物(如魚群、潛艇、礁石等)后被反射,測出發(fā)出超聲波到接收到反射波的時間及方向,即可算出障礙物的方位,;雷達則向空中發(fā)射電磁波,遇到障礙物后被反射,同樣根據(jù)發(fā)射電磁波到接收到反射波的時間及方向,即可算出障礙物的方位。超聲波與電磁波相比較,下列說法正確的是()DA.超聲波和電磁波在傳播時,都向外傳遞能量,但超聲波不能傳遞信息B.這兩種波都可以在介質中傳播,也可以在真空中傳播C.在真空

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