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1、2019-2020 年高三物理第二轮复习教学案机械振动与机械波人教版 高考要求 1、弹簧振子，简谐运动，简谐运动的振幅，周期和频率，简谐运动的振动图象 2、单摆，在小振幅条件下单摆作简谐运动，周期公式 3、振动中的能量转化 4、自由振动和受迫振动，受迫振动的振动频率，共振及其常见的应用 5、振动在介质中的传播波，横波和纵波，横波的图象，波长，频率和波速的关系 6、波的叠加，波的干涉，衍射现象 7、声波，超声波及其应用 8、多普勒效应 知识整合： 机械振动和机械波这一部分概念较多，考点较多，对图象要求层次较高，因而高考试题对 本部分内容考查的特点是试题容量较大，综合性较强，一道题往往要考查力学的
2、多个概念或者 多个规律。因此，在复习本部分时，应注意概念的理解和记忆、应注意机械振动与牛顿定律、 动量守恒定律、机械能守恒定律的综合应用。在理解和掌握简谐运动的运动学特征和动力学特 征的基础上，进而掌握机械波的相关知识。本部分高考题多以选择题出现，但试题信息量大， 一道题中考查多个概念、规律，尤其注重对波的考查 互动课堂： 问题再现 问题 1：简谐运动的判断方法和运动过程 例1、两根质量均可不计的弹簧，劲度系数分别为K1、K2，它们 与一个质量为m 的小球组成的弹簧振子，如图1所示。试证明弹簧振 子做的运动是简谐运动。 课堂提升 周期： 机械振动 简谐运动 物理量： 振幅、 周期、 频率 运动
3、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： 受迫振动共振 在 介 质 中 的 传 播 机械波 形 成 和 传 播 特 类型横波纵波 描述方法 波的图象 波的公式：x=vt 特性声波，超声波及其应用 波的叠加干涉衍射 多普勒效应 实例 例 2、弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动，在振子向平衡位 置运动的过程中： A振子所受的回复力逐渐增大 B振子的位移逐渐增大 C振子的速度逐渐减小 D振子的加速度逐渐减小。 问题 2：简谐运动的对称性和周期性 例 3、 如图 2 所示，一轻质弹簧竖直放置，下端固定在水平面上， 上端处于a 位置，当
4、一重球放在弹簧上端静止时，弹 簧上端被压缩到b 位置。现将重球（视为质点）从高 于位置的c 位置沿弹簧中轴线自由下落，弹簧被重球 压缩到最低位置d. 以下关于重球运动过程的正确说法 应是 A 、重球下落压缩弹簧由a 至 d 的过程中， 重球做 减速运动。 B 、重球下落至b 处获得最大速度。 C 、重球下落至d 处获得最大加速度。 D 、 由 a 至 d过程中重球克服弹簧弹力做的功等于 小球由 c 下落至 d 处时重力势能减少量。 例4、有人利用安装在气球载人舱内的单摆来确定气球的高度。 已知该单摆在海平面处的周期是T0。当气球停在某一高度时，测得该 单摆周期为 T. 求该气球此时离海平面的高
5、度h。把地球看作质量均匀 分布的半径为R的球体。 问题再现 例5、一弹簧振子作简谐运动，周期为T ，则下列说法中正确的 是： A 、 若t 时刻和 (t+ t) 时刻振子运动位移的大小相等、方向相同， 则 t 一定等于 T的整数倍； B 、 若t 时刻和 (t+ t) 时刻振子运动速度的大小相等、方向相反， 则 t 一定等于 T/2 的整数倍； C 、若 t=T，则在 t时刻和 (t+ t) 时刻振子运动的加速度一定 相等； D 、 若 t=T/2 ，则在 t 时刻和 (t+ t) 时刻弹簧的长度一定相等。 问题 3：用简谐运动图象分析问题 课堂提升 X O X 图 1 C a b d 图 2
6、 例6、如图 3中两单摆摆长相同，平衡时两摆球刚 好接触， 现将摆球 A在两摆线所在平面内向左拉开一小 角度后释放，碰撞后，两摆球分开各自做简谐运动， 以mA、mB分别表示摆球A、B 的质量，则 A 、 如果 mAmB， 下一次碰撞将发生在平衡位置右侧； B 、 如果 mAmB， 下一次碰撞将发生在平衡位置左侧； C 、无论两摆球的质量之比是多少，下一次碰撞不 可能在平衡位置右侧； D 、无论两摆球的质量之比是多少，下一次碰撞不可能在平衡位 置左侧。 例 7、如图 4 所示为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长约为多 少？共振时摆球的最大速度大小是多 少？（ g 取 10m/s 2） 问题再现 问
7、题 4：波的基本概念 例8、简谐机械波在给定的媒质中传播时，下列说法中正确的是 （） A振幅越大，则波传播的速度越快； B振幅越大，则波传播的速度越慢； C在一个周期内，振动质元走过的路程等于一个波长； D 振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短。 例 9、关于机械波的概念，下列说法中正确的是（） A质点振动的方向总是垂直于波的传播方向 B 简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两个质点振动位移 的大小相等 C任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长 D相隔一个周期的两个时刻的波形相同 问题 5：波形、波的传播方向与质点的振动方向 例 10、一简谐横波在x 轴上传播，在
8、某时刻的波形如图5 所示。已 知此时质点F 的运动方向向下，则 A此波朝x 轴负方向传播 B质点 D此时向下运动 课堂提升 A B 图 3 o A/cm f/Hz 0.25 0.5 0.75 图 4 8 4 C质点 B将比质点C先回到平衡 位置 D质点 E的振幅为零 例 11、简谐横波某时刻的波形图 如图 6 所示。由此图可知（） A若质点a 向下运动，则波是从 左向右传播的 B若质点b 向上运动，则波是从左向右传播的 C若波从右向左传播，则质点c 向下运动 D若波从右向左传播，则质点d 向上运动 问题 6：波的图象问题 例 12、一列简谐横波向右传播， 波速为 v。沿波传播方向上有相距为L
9、的 P、Q两质点，如图7 所示。 某时刻 P、Q两质点都处于平衡位置，且P、Q间仅有一个波峰，经 过时间 t ，Q质点第一次运动到波谷。则t 的可能值（） A1 个 B2 个 C3 个D4 个 问题再现 例 13、一根张紧的水平弹性长绳上的a、b 两点，相距14.0 m ，b 点 在 a 点的右方，如图8 所示。当一列简谐横波沿此长绳向右传播时， 若 a 点的位移达到正极大时，b 点的位移恰为零，且向下运动，经过 1.00s 后，a 点的位移为零， 且向下运动， 而 b 点的位移达到负极大， 则这简谐横波的波速可能等于( ) A4.67m/s B6m/s C10m/s D 14m/s 例 14
10、、图 9 甲所示为一列简谐波在t=20s 时的波形图， 图 19 乙是这 列波中 P点的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是： AV=25cm/s, 向左传播； 课堂提升 图 5 图 6 a b 图 8 B V=50cm/s, 向左传播； C V=25cm/s, 向右 传播； D V=50cm/s, 向右 传播。 问题再现 例 15、一列机械波沿直线ab 向右传播， ab=2m,a、b 两点的振动情 况如图 10 所示，下列说法中 正确的是： A波速可能是 B波长可能是 C波长可能大于 D波长可能大于。 问题 6：波的叠加问题 例 16、如图 11 所示，在半径 为 R=45m的圆心 O和
11、圆周 A处，有两个功率 差不多的喇叭， 同时发出两列完全相同的声 波，且波长 =10m 。若人站在B处，正好听不 到声音；若逆时针方向从B走到 A，则时而 听到时而听不到声音。 试问在到达A点之前， 还有几处听不到声音？ 例 17、如图 12 甲所示，两列相同的波相向传播，当它们相遇时，图 12 乙中可能的波形是： A图（ a）和图 (b); B图（ b）和图 (c); C图（ c）和图 (d); D图（ a）和图 (d). 课堂提升 图 7 t/s y/cm 0.2 0 1 2 3 4 5 图 9(乙) 图 9(甲) x/cm y/cm 0.2 0 50 100 150 200 P t/s
12、y/cm 0 2 4 a 图 10（甲） b a b 图 11 图12 问题再现 例 18、如图 13 所示，一波源在绳的左端发生半个波1，频率为 f1, 振幅为A1；同时另一波源 在绳的右端发生半个波2，频 率 为f2, 振 幅 为A2. 图 中 AP=PB ，由图可知（） A、 两列波同时到达P点； B、两列波相遇时，P 点 的波峰可达（A1+A2） ； C、两列波相遇后各自保持原来波形独立传播； D、两列波相遇时，绳上振幅可达（A1+A2）的质点只有一点。 例 19、. 两列沿相反方向传播的振幅和波长都相同的半波，如图 14（甲）所示，在相遇的某一时刻两列波“消失”, 如图14（乙） ，
13、 此时图中a、b 质点的振动方向是： Aa 向上， b 向下； B. a向下， b 向上； C. a 、b 都静止； D. a、 b 都向上。 例 20、两列简谐波均沿x 轴传播，传播速度的大小相等，其中 一列沿 x 轴正方向传播，如图32 中实线所示。一列波沿x 负方向传 播，如图 15 中虚线所示。 这两列波的频率相等，振动方向均沿y 轴， 则图中x=1,2,3,4,5,6,7,8各点中振幅最大的是x= 的 点，振幅最小的是x= 的点。 课堂提升 图 12乙 a b c d A B P 1 2 图 13 a b 甲 乙 图 14 1 2 1 2 问题再现 问题 7：易出错的几个地方 例 2
14、1、 如图 16 所示，一列简谐横波沿x 轴正方向传播，从波传到 x=5m的 M点时开始计时，已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为 0.4s ，下面说法中正确的是 （） A这列波的波长是4m B 这列波的传播速度是10m/s C质点 Q （x=9m ）经过 0.5s 才第一次到达波峰 DM点以后各质点开始振动时的方向都是向下 例 22、如图 17 所示 ,S 为上下振动的 波源，振动频率为100Hz，所产生的 横波左右传播，波速为 80m/s，已知 P、 Q 两 质 点 距 波 源S 的 距 离 为 SP=17 4m ， SQ=16 2m 。当 S通过平 衡位置向上振动时，P、Q两质点的位置是
15、： AP在波峰， Q在波谷； B都在波峰； C都在波谷； DP在波峰， Q在波峰。 例 23、在均匀介质中，各质点的平衡位置在同一直线上，相邻两质 点的距离均为s，如图 18 甲所示。振动从质点1 开始向右传播，质 点 1 开始运动时的速度方向竖直向上。经过时间t ，前 13 个质点第 一次形成如图38 乙所示的波形。关于这列波的周期和波速有如下说 法 A.这列波的周期T=2t/3 B这列波的周期T=t/2 课堂提升 x V x V x y 0 x 1 2 3 4 5 6 7 8 图 15 图 16 图 17 C. 这列波的传播速 度 v=12s/T D. 这列波的传播速 度 v=16s/T
16、点击高考 1、 一个单摆做简谐运动，其振动图象如图所示， 则该单摆的周期T s；在 2.0s 末， 摆球对于平衡位置的位移x cm。 2、图中实线和虚线分别是x轴上传播的一列简谐横波在t=0 和t=0.03s 时刻的 波形图，x=1.2m 处的质点在t=0.03s 时刻向y轴正方向运动，则 该波的频率可能是125HZ 该波的波速可能是10m/s t=0 时x=1.4m 处质点的加速度方向沿y轴正方向 各质点在0.03s 内随波迁移0.9m 3、一列简谐机械横波某时刻的波形图如图所示，波源的平衡位置坐标为x=0。 当波源质点处于其平衡位置上方且向下运动时，介质中平衡位置坐标x=2m的质 点所处位置及运动情况是 A.在其平衡位置下方且向上运动 B.在其平衡位置下方且向下运动 C.在其平衡位置上方且向上运动 D.在其平衡位置上方且向下运动
