高考物理二轮复习 专题八 振动和波 光 电磁波 第26课时 机械振动 机械波课件1

1、第第26课时机械振动机械波课时机械振动机械波知识点一简谐运动简谐运动的回复力和能量知识点一简谐运动简谐运动的回复力和能量(/b)1对简谐运动的回复力公式对简谐运动的回复力公式fkx的理解，正确的是的理解，正确的是()ak只表示弹簧的劲度系数只表示弹簧的劲度系数b式中的负号表示回复力总是负值式中的负号表示回复力总是负值c位移位移x是相对平衡位置的位移是相对平衡位置的位移d回复力只随位移变化，不随时间变化回复力只随位移变化，不随时间变化解析位移解析位移x是相对平衡位置的位移；是相对平衡位置的位移；fkx中的负号表示中的负号表示回复力总是与振动物体的位移方向相反。回复力总是与振动物体的位移方向相反。

2、答案答案c2沿水平方向振动的弹簧振子在做简谐运动的过程中，下列说沿水平方向振动的弹簧振子在做简谐运动的过程中，下列说法正确的是法正确的是()a在平衡位置，它的机械能最大在平衡位置，它的机械能最大b在最大位移处，它的弹性势能最大在最大位移处，它的弹性势能最大c从平衡位置向最大位移处运动过程中，它的弹性势能减小从平衡位置向最大位移处运动过程中，它的弹性势能减小d从最大位移处向平衡位置运动的过程中，它的机械能减小从最大位移处向平衡位置运动的过程中，它的机械能减小解析弹簧振子在振动过程中机械能守恒，故解析弹簧振子在振动过程中机械能守恒，故a、d错误；位错误；位移越大，弹簧的形变量越大，弹性势能越大，故

3、移越大，弹簧的形变量越大，弹性势能越大，故b正确，正确，c错错误。误。答案答案b知识点二简谐运动的描述知识点二简谐运动的描述(/c)3(多选多选)一质点做简谐运动，其位移一质点做简谐运动，其位移x与时间与时间t的关系图象如图的关系图象如图1所示，由图可知所示，由图可知()图图1a质点振动的频率是质点振动的频率是4 hzb质点振动的振幅是质点振动的振幅是2 cmct3 s时，质点的速度最大时，质点的速度最大d在在t3 s时，质点的振幅为零时，质点的振幅为零解析由题图可以直接看出振幅为解析由题图可以直接看出振幅为2 cm，周期为，周期为4 s，所以频率，所以频率为为0.25 hz，所以选项，所以选

4、项a错误，错误，b正确；正确；t3 s时，质点经过平衡时，质点经过平衡位置，速度最大，所以选项位置，速度最大，所以选项c正确；振幅等于质点偏离平衡位正确；振幅等于质点偏离平衡位置的最大位移，与质点的位移有着本质的区别，置的最大位移，与质点的位移有着本质的区别，t3 s时，质时，质点的位移为零，但振幅仍为点的位移为零，但振幅仍为2 cm，所以选项，所以选项d错误。错误。答案答案bc4(多选多选)物体物体a做简谐运动的振动方程是做简谐运动的振动方程是xa3sin 100t(m)，物，物体体b做简谐运动的振动方程是做简谐运动的振动方程是xb5sin 100t(m)。比较。比较a、b的的运动运动()a

5、振幅是矢量，振幅是矢量，a的振幅是的振幅是6 m，b的振幅是的振幅是10 mb周期是标量，周期是标量，a、b周期相等，都为周期相等，都为100 sca振动的频率振动的频率fa等于等于b振动的频率振动的频率fbda、b的周期都为的周期都为6.28102 s答案答案cd知识点三单摆知识点三单摆(/c)5对于单摆振动，以下说法中正确的是对于单摆振动，以下说法中正确的是()a单摆振动时，摆球受到的向心力大小处处相等单摆振动时，摆球受到的向心力大小处处相等b单摆运动的回复力就是摆球受到的合力单摆运动的回复力就是摆球受到的合力c摆球经过平衡位置时所受回复力为零摆球经过平衡位置时所受回复力为零d摆球经过平衡

6、位置时所受合外力为零摆球经过平衡位置时所受合外力为零答案答案c6发生下列哪一种情况时，单摆周期会增大发生下列哪一种情况时，单摆周期会增大()a增大摆球质量增大摆球质量 b缩短摆长缩短摆长c减小单摆振幅减小单摆振幅 d将单摆由山下移至山顶将单摆由山下移至山顶答案答案d知识点四外力作用下的振动知识点四外力作用下的振动(/b)7.如图如图2所示的装置，弹簧振子的固有频率是所示的装置，弹簧振子的固有频率是4 hz。现匀速转动。现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为到稳定时的频率为1 hz，则把手转动的频率为，则

7、把手转动的频率为()图图2a1 hz b3 hz c4 hz d5 hz解析因把手每转动一周，驱动力完成一次周期性变化，把手解析因把手每转动一周，驱动力完成一次周期性变化，把手转动频率即为驱动力的频率。弹簧振子做受迫振动，而受迫振转动频率即为驱动力的频率。弹簧振子做受迫振动，而受迫振动的频率等于驱动力的频率，与振动系统的固有频率无关，故动的频率等于驱动力的频率，与振动系统的固有频率无关，故a正确。正确。答案答案a8(多选多选)如图如图3所示，在一根张紧的水平绳上悬挂五个摆，其中所示，在一根张紧的水平绳上悬挂五个摆，其中a、e的摆长为的摆长为l，b的摆长为的摆长为0.5l，c的摆长为的摆长为1.

8、5l，d的摆长为的摆长为2l，先使，先使a振动起来，其他各摆随后也振动起来，则摆球振动振动起来，其他各摆随后也振动起来，则摆球振动稳定后稳定后()图图3ad的振幅一定最大的振幅一定最大be的振幅一定最大的振幅一定最大cb的周期一定最短的周期一定最短d四个摆的周期相同四个摆的周期相同解析解析a振动起来后，使得振动起来后，使得b、c、d、e做受迫振动，振动的频做受迫振动，振动的频率都等于率都等于a振动的频率，即各摆振动的周期都相等，选项振动的频率，即各摆振动的周期都相等，选项c错误，错误，d正确；由于正确；由于d与与a的摆长相差最大，的摆长相差最大，e与与a的摆长相等，所以的摆长相等，所以d的振幅

9、最小，的振幅最小，e发生共振，振幅最大，选项发生共振，振幅最大，选项a错误，错误，b正确。正确。答案答案bd知识点五波的形成和传播波的图象知识点五波的形成和传播波的图象(/b)9(多选多选)关于机械波的以下说法中，正确的是关于机械波的以下说法中，正确的是()a发生波动需要两个条件：波源和介质发生波动需要两个条件：波源和介质b波动过程是介质质点由近及远移动的过程波动过程是介质质点由近及远移动的过程c波动过程是能量由近及远传递的过程波动过程是能量由近及远传递的过程d波源与介质质点的振动都是自由振动波源与介质质点的振动都是自由振动解析波源解析波源(即振源即振源)振动时，依靠介质中的相互作用力带动周围

10、振动时，依靠介质中的相互作用力带动周围各部分质点振动起来，形成机械波。各质点只在平衡位置附近各部分质点振动起来，形成机械波。各质点只在平衡位置附近做振动，并不随波向外迁移，仅把振源的振动和能量传播开来。做振动，并不随波向外迁移，仅把振源的振动和能量传播开来。波源和介质质点之间的相互作用力阻碍波源的振动，是一种阻波源和介质质点之间的相互作用力阻碍波源的振动，是一种阻力，所以波源的振动不可能是自由振动。相邻的介质质点间存力，所以波源的振动不可能是自由振动。相邻的介质质点间存在相互作用，故介质质点也不是自由振动。在相互作用，故介质质点也不是自由振动。答案答案ac10(多选多选)(2016浙江联考浙江

11、联考)简谐横波某时刻波形图如图简谐横波某时刻波形图如图4所示。所示。a为介质中的一个质点，由图象可知为介质中的一个质点，由图象可知()a质点质点a加速度方向一定沿加速度方向一定沿y轴负方向轴负方向b质点质点a的速度方向一定沿的速度方向一定沿y轴负方向轴负方向c经过半个周期，质点经过半个周期，质点a的位移一定为负值的位移一定为负值d经过半个周期，质点经过半个周期，质点a通过的路程一定为通过的路程一定为2a图图4解析质点解析质点a做简谐运动，其回复力指向平衡位置，故其加速度做简谐运动，其回复力指向平衡位置，故其加速度一定沿一定沿y轴负方向。速度方向与波的传播方向有关，若波向右传轴负方向。速度方向与

12、波的传播方向有关，若波向右传播，则质点播，则质点a向向y轴正方向运动；若波向左传播，则质点轴正方向运动；若波向左传播，则质点a向向y轴轴负方向运动。经半个周期后，质点负方向运动。经半个周期后，质点a到了到了x轴下方对称点，故轴下方对称点，故a、c、d项都正确。项都正确。答案答案acd知识点六波长频率和波速知识点六波长频率和波速(/c)11(20169月绍兴适应性考试月绍兴适应性考试)一列沿一列沿x轴正方向传播的简谐横轴正方向传播的简谐横波，在波，在t0时刻的波形如图时刻的波形如图5所示。已知波的传播速度为所示。已知波的传播速度为1 m/s，下列说法正确的是下列说法正确的是()图图5a此时此时p

13、质点正向质点正向y轴正方向运动轴正方向运动b经过经过0.1 s，p、q两质点的位移可能相同两质点的位移可能相同c经过经过0.2 s，q质点运动的路程为质点运动的路程为30 cmd经过经过0.4 s，p质点向质点向x轴正方向移动了轴正方向移动了40 cm答案答案ac12(多选多选)一列简谐横波在某时刻的波形图如图一列简谐横波在某时刻的波形图如图6所示，已知图所示，已知图中质点中质点b的起振时刻比质点的起振时刻比质点a延迟了延迟了0.5 s，b和和c之间的距离是之间的距离是5 m，以下说法正确的是，以下说法正确的是()图图6a此列波的波长为此列波的波长为2.5 mb此列波的频率为此列波的频率为2

14、hzc此列波的波速为此列波的波速为5 m/sd此列波的传播方向为沿此列波的传播方向为沿x轴正方向传播轴正方向传播答案答案cd知识点七波的干涉和衍射多普勒效应知识点七波的干涉和衍射多普勒效应惠更斯原理惠更斯原理(/b)13下列物理现象：下列物理现象：在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；“闻其闻其声而不见其人声而不见其人”；学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；强忽弱的声音；当正在鸣笛的火车向着我们疾驶而来时，当正在鸣笛的火车向着我们疾驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高。我们听到汽笛声的音调变高。分别属于波的分别属

15、于波的()a反射、衍射、干涉、多普勒效应反射、衍射、干涉、多普勒效应b折射、衍射、多普勒效应、干涉折射、衍射、多普勒效应、干涉c反射、折射、干涉、多普勒效应反射、折射、干涉、多普勒效应d衍射、折射、干涉、多普勒效应衍射、折射、干涉、多普勒效应解析在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，属于声波解析在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，属于声波的反射；的反射；“闻其声而不见其人闻其声而不见其人”属于声波的衍射；学生围绕振属于声波的衍射；学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音属于声波的干涉；当正动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音属于声波的干涉；当正在鸣笛的火车向着我们疾驶而来时，我们听到汽

16、笛声的音调变在鸣笛的火车向着我们疾驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高属于多普勒效应。正确选项是高属于多普勒效应。正确选项是a。答案答案a14(多选多选)如图如图7所示是两个完全相同的波源在介质中形成的波所示是两个完全相同的波源在介质中形成的波相叠加而发生的干涉的示意图，实线表示波峰，虚线表示波相叠加而发生的干涉的示意图，实线表示波峰，虚线表示波谷，则下列说法正确的是谷，则下列说法正确的是()图图7aa点为振动加强点，经过半个周期，这一点振动仍加强点为振动加强点，经过半个周期，这一点振动仍加强bb点为振动减弱点，经过半个周期，这一点振动加强点为振动减弱点，经过半个周期，这一点振动加强cc点为振动

17、加强点，经过半个周期，这一点振动仍加强点为振动加强点，经过半个周期，这一点振动仍加强dd点为振动减弱点，经过半个周期，这一点振动加强点为振动减弱点，经过半个周期，这一点振动加强解析解析a、c连线所在区域为振动加强区域，经过任意时间，该连线所在区域为振动加强区域，经过任意时间，该区域仍然是振动加强区域，选项区域仍然是振动加强区域，选项a、c正确；正确；b、d连线所在区域连线所在区域为振动减弱区域，经过任意时间，该区域仍然是振动减弱区域，为振动减弱区域，经过任意时间，该区域仍然是振动减弱区域，选项选项b、d错误。错误。答案答案ac易错点一简谐运动的五个特征易错点一简谐运动的五个特征1动力学特征：动

18、力学特征：fkx，“”表示回复力的方向与位移方表示回复力的方向与位移方向相反，向相反，k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数。是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数。2运动学特征：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，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，均增大，v、ek均减小，靠近平衡位置时则相反。均减小，靠近平衡位置时则相反。3运动的周期性特征：运动的周期性特征：相隔相隔t或或nt的两个时刻振子处于同一位的两个时刻振子处于同一位置且振动状态相同。置且振动状态

19、相同。(2)如图如图8所示，振子经过关于平衡位置所示，振子经过关于平衡位置o对称的两点对称的两点p、p(opop)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于时，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。平衡位置的位移大小相等。图图8(3)振子由振子由p到到o所用时间等于由所用时间等于由o到到p所用时间，即所用时间，即tpotop。(4)振子往复过程中通过同一段路程振子往复过程中通过同一段路程(如如op段段)所用时间相等，所用时间相等，即即toptpo。5能量特征：能量特征：振动的能量包括动能振动的能量包括动能ek和势能和势能ep，简谐运动过程，简谐运动过程中，系统动能与势能相互转化

20、，系统的机械能守恒。中，系统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒。【练【练1】 如图如图9，一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块构成弹，一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块构成弹簧振子，该物块是由簧振子，该物块是由a、b两个小物块粘在一起组成的。物块两个小物块粘在一起组成的。物块在光滑水平面上左右振动，振幅为在光滑水平面上左右振动，振幅为a0，周期为，周期为t0。当物块向。当物块向右通过平衡位置时，右通过平衡位置时，a、b之间的粘胶脱开；以后小物块之间的粘胶脱开；以后小物块a振动振动的振幅和周期分别为的振幅和周期分别为a和和t，则，则()图图9aaa0tt0 baa0tt0caa0tt0 daa0

21、tt0答案答案 d易错点二不能正确运用简谐运动的规律及图象处理问题易错点二不能正确运用简谐运动的规律及图象处理问题1简谐运动的数学表达式简谐运动的数学表达式：xasin(t)2振动图象提供的信息振动图象提供的信息(1)由图象可以看出质点振动的振幅、周期。由图象可以看出质点振动的振幅、周期。(2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移。可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移。(3)可以确定各时刻质点的振动方向。可以确定各时刻质点的振动方向。(4)可以确定某时刻质点的回复力、加速度和速度的方向。可以确定某时刻质点的回复力、加速度和速度的方向。(5)比较不同时刻质点的速度、加速度的大小。比较不同时刻质点

22、的速度、加速度的大小。【练【练2】 (多选多选)(2016浙江瑞安测试浙江瑞安测试)一一水平弹簧振子做简谐运动的振动图水平弹簧振子做简谐运动的振动图象如图象如图10所示，已知弹簧的劲度系所示，已知弹簧的劲度系数为数为20 n/cm，则，则 ()图图10a图中图中a点对应的时刻振子所受的回复力大小为点对应的时刻振子所受的回复力大小为5 n，方向，方向指向指向x轴的负方向轴的负方向b图中图中a点对应的时刻振子的速度方向指向点对应的时刻振子的速度方向指向x轴的正方向轴的正方向c在在04 s内振子做了内振子做了1.75次全振动次全振动d在在04 s内振子通过的路程为内振子通过的路程为3.5 cm解析解

23、析 由简谐运动的特点和弹簧弹力与伸长量的关系可知，图由简谐运动的特点和弹簧弹力与伸长量的关系可知，图中中a点对应的时刻振子所受的回复力大小为点对应的时刻振子所受的回复力大小为fkx200.25 n5 n，方向指向，方向指向x轴的负方向，并且现在正在远离轴的负方向，并且现在正在远离o点向点向x轴的轴的正方向运动，正方向运动，a、b正确；由图可读出周期为正确；由图可读出周期为2 s，4 s内振子做内振子做两次全振动，通过的路程是两次全振动，通过的路程是s24a240.5 cm4 cm，c、d错误。错误。答案答案ab【练【练3】 (多选多选)某单摆做小角度摆动，其振动图象如图某单摆做小角度摆动，其振

24、动图象如图11所示，所示，则以下说法正确的是则以下说法正确的是()at1时刻摆球速度最大，摆球向心加速度最大时刻摆球速度最大，摆球向心加速度最大bt2时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大ct3时刻摆球速度为零，摆球所受回复力最大时刻摆球速度为零，摆球所受回复力最大dt4时刻摆球速度为零，摆球处于平衡状态时刻摆球速度为零，摆球处于平衡状态图图11解析在解析在t1、t3时刻，摆球位于最大位移处，摆球的速度为零，时刻，摆球位于最大位移处，摆球的速度为零，所受的回复力最大，向心加速度为零，所受的回复力最大，向心加速度为零，a错误，错误，c正确；在正确；在t2、t4时

25、刻，摆球位于平衡位置，速度最大，向心加速度最大，悬线时刻，摆球位于平衡位置，速度最大，向心加速度最大，悬线对摆球的拉力最大，对摆球的拉力最大，b正确，正确，d错误。错误。答案答案bc易错点四波动图象与波速公式的应用易错点四波动图象与波速公式的应用1波动图象的信息波动图象的信息(如图如图12所示所示)(1)直接读取振幅直接读取振幅a和波长和波长，以及该时刻各质点的位移。，以及该时刻各质点的位移。(2)确定某时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小。确定某时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小。(3)结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的

26、振动方向确定波的传播方向。振动方向确定波的传播方向。图图12【练【练4】 一列沿一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4 m/s。某时刻波形如图某时刻波形如图13所示，下列说法正确的是所示，下列说法正确的是()a这列波的振幅为这列波的振幅为4 cmb这列波的周期为这列波的周期为2 sc此时此时x4 m处质点沿处质点沿y轴负方向运动轴负方向运动d此时此时x4 m处质点的加速度为处质点的加速度为0图图13答案答案bd易错点五波的多解问题易错点五波的多解问题1造成波动问题多解的主要因素有造成波动问题多解的主要因素有(1)周期性周期性时间周期性：时间间隔时间周期性

27、：时间间隔t与周期与周期t的关系不明确。的关系不明确。空间周期性：波传播距离空间周期性：波传播距离x与波长与波长的关系不明确。的关系不明确。(2)双向性双向性传播方向双向性：波的传播方向不确定。传播方向双向性：波的传播方向不确定。振动方向双向性：质点振动方向不确定。振动方向双向性：质点振动方向不确定。【练【练5】 (多选多选)一列横波在一列横波在x轴上沿轴上沿x轴正方向传播，其中轴正方向传播，其中t时刻时刻和和t0.4 s时刻在时刻在x轴上轴上3 m至至3 m区间内的波形图如图区间内的波形图如图14中中同一条图线所示，则下列说法中正确的是同一条图线所示，则下列说法中正确的是()图图14a质点振

28、动周期一定为质点振动周期一定为0.4 sb该波最小波速为该波最小波速为10 m/sc从从t时刻开始计时，时刻开始计时，x2 m处的质点比处的质点比x2.5 m处的质点先处的质点先回到平衡位置回到平衡位置d在在t0.8 s时刻，时刻，x2 m处的质点位移为零处的质点位移为零答案答案bc真题示例真题示例图图15答案答案abc【例【例2】 (多选多选)(201510月浙江选考月浙江选考)沿沿x轴正方向传播的简谐横轴正方向传播的简谐横波，振幅为波，振幅为5 cm，质点，质点a、b的平衡位置离的平衡位置离o点的距离分别为点的距离分别为1.8 m和和3.0 m。t0时的波形如图时的波形如图16所示，所示，

29、t0.6 s时质点时质点a恰恰好第二次到达波峰。下列说法正确的是好第二次到达波峰。下列说法正确的是()图图16a波速为波速为3 m/sb频率为频率为2 hzc质点质点b在在00.6 s内路程为内路程为25 cmd质点质点b在在t0.6 s时沿时沿y轴正方向运动轴正方向运动答案答案bd【例【例3】 (多选多选)(20164月浙江选考月浙江选考)摆球质量相等的甲、乙两单摆球质量相等的甲、乙两单摆悬挂点高度相同，其振动图象如图所示。选悬挂点所在水摆悬挂点高度相同，其振动图象如图所示。选悬挂点所在水平面为重力势能的参考面，由图平面为重力势能的参考面，由图17可知可知()图图17答案答案ac冲刺训练冲刺训练1平静湖面传播着一列水面波平静湖面传播着一列水面波(横波横波)，在波的传播方向上有相，在波的传播方向上有相距距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分钟都上下钟都上下30次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰。这列水面波个波峰。这列水