机械振动和机械波

1、机械振动机械波复习一、机械振动质点沿着直线或弧线绕平衡位置往复运动叫做机械振动.1产生振动的必要条件1 有回复力（回复力是效果力）2阻力很小回复力：振动的质点所受诸外力在指向平衡位置方向（振动方向）上的合力.例如；弹簧振子；弹簧的弹力提供振动的回复力单摆；重力在切线方向上的分力mgsin 0提供振动的回复力2. 描述振动的物理量（1）振幅（A）:振动质点离开平衡位置的最大距离振幅是标量，是表示质点振动强 弱的物理量.（2） 周期（T）:振动质点经过一次全振动所需的时间.表示质点振动快慢的物理量 全振动：振动质点经过一次全振动后其振动状态又恢复到原来的状态.（3）频率（f）:一秒钟内振动质点完成

2、全振动的次数.（4）相位（拍）：表示质点振动的步调的物理量3. 简谐振动（1）简谐振动的特点：指向1）回复力的特点：F=-kx 是周期性变化的.可作为判别一个物体是否作简谐振动的依据 振动物体所受回复力的大小跟振动中的 位移（x）成正比，方向始终与位移方向相反， 平衡位置.注意：.位移必须从平衡位置起向外指向（2）加速度的特点振动物体的加速度跟位移大小成正比，方向与位移方向相反.（加速度方向和回复力 方向一样永远指向平衡位置.），简谐振动是一种变加速运动.3）振动质点速度的特点：v=sin （3 t+ 2 ）（超纲）振动物体的速度的大小总是随位移的增大而减小，随位移的减小而增大.在平衡位置时，

3、振动物体的速度最大如表所示.4） 振动中位移随时间变化规律：按正弦（或余弦）曲线变化x=Acos （3 t+ ）（超纲）5）振动物体能量的特点：机械能是恒量，遵守机械能守恒定律振幅越大，能量越大.（2）简谐振动的规律：1）振动图象：振动位移-时间的函数图象.物理意义：a）从图象上可知振动的振幅 A; b ）从图象上可知振动的周期；c）从图象上可知质点在不同时刻的位移，d） 从图象上可比较质点在各个时刻速度大小及符号（表示方向）；e）从图象上可比较质点在各个时刻加速度的大小及符号f）从图象可看出质点在不同时刻间的相差.2）简谐振动的周期：在单摆摆角0 亍条件下,单摆运动为简谐振动.由于k二字,&

4、#39;L4. 受迫振动（1 ）受迫振动产生条件：质点在周期性驱动力作用下的振动.（2 ）受迫振动特点：受迫振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关.（3）共振受迫振动特例.当策动力的频率等于受迫振动物体本身的固有频率时, 受迫振动的振幅达到最大值，、机械波机械振动在弹性媒质中的传播运动叫机械波.我们应特别注意，在振动的传播过程中，每个参与传播振动的质点不沿振动传播方向 定向移动（质点不随之迁移），它们只在各自的平衡位置附近振动.1. 产生条件（1 ）振动振动振源（2）传播振动的媒质2. 波的分类（1）横波：振动方向与波的传播方向垂直；横波波型有波峰和波谷.只有在固体中传播（2）纵波：

5、质点振动方向与波的传播方向在一条直线上；纵波波型有密部和疏部. 在固体,液体，气体中均能传播3. 描述波的物理量（1）频率（f）:波的频率与波源的振动频率相同在传播过程中是不变的（2） 波速（v）:波速是波传播的速度一一质点振动状态传播的速度.取决于媒质的性质. 同种媒质传播不同频率的同类机械波时，传播速度是相同的.（3）波长（入）：两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相同的质点间的距离.或者说，在一个周期内波传播的距离的大小.波长是标量.（4）波长、频率和波速的关系:4. 波的图象波传播过程中，在某一时刻媒质各质点的位移末端连线，图线上各质点均为媒质中振 动的质点，横坐标表示质点的平

6、衡位置，纵坐标表示质点的位移.物理意义:a）能表示出质点振动的振幅（A） ; b ）能表示各质点振动的位移（y）;c）能表示出波长（入）；d ）能表示出各质点的振动方向、加速度大小及符号;e）能表示出各质点间的相位关系.特别注意：波的图象与振动图象的区别.5. 波的一般性质（1 ）波的反射：（2）波的折射：（3）波的干涉：1）产生条件：相干波一一两列波频率相同；（相差恒定）；2）现象：在相干区域内，增强区与减弱区相间.増强区：片加才减弱区.As=（2n + l） （n = 0. 1, 2, 3.其中 s为该点至两波源的距离差（波程差）.3）对干涉现象应注意：a）增强是指振动质点的能量增大，即振

7、幅增大，并不是速度增大；减弱是振幅减小.b）增强区或减弱区位置是确定的，即增强点（域）始终增强；减弱区的点始终减弱.c）不论增强区或是减弱区，各质点都作与相干波源周期相同的振动，各质点振动的位 移是周期性变化的.（4）波的衍射：波在煤质传播，可以绕过障碍物或小孔到继续传播形成明显衍射的条件 障碍物或小孔的大小和波长相差不多或比波长小（5 ）波的共振：波在媒质中传播时，如果遇到的物体的固有周期和波的周期相同时， 能够引起物体振幅最大的振动.6波的多解问题1波的空间，时间的周期性 2波的 称性 3波的双向性一.机械振动和机械波的联系与区别1. 从产生条件看：振动是波动的成因，波动是振动在介质中的传

8、播,2. 从运动现象看：振动是单个质点在平衡位置的往复运动；波动是介质中大量质点依次振动而形成的，而且质点并不随波的传播而迁移。3. 从运动性质看：振动是非匀速周期性运动，其位移、速度、加速度随时间作周期性 变化；而波的传播是匀速运动，波速只与传播振动的介质有关，与振动本身无关，二.振动图象与波动图象的区别与联系1. 物理意义：振动的一个质点在不同时刻离开平衡位置的位移，振动图象随时间的延 长而延伸，但原有的图象不变波动图象表示介质中在波的传播方向上一系列质点在同一时刻离开平衡位置的位移， 随着时间的推移，波的图象是在更多的质点参与下延伸，且原有图象要随之变化。2. 由图象可确定的物理量：振动

9、图象振幅、周期；可确定质点在某时刻的位移、速度、加速度的方向。 波动图象振幅、波长；可确定该时刻各个质点的位移，速度、加速度的方向。3. 质点振动方向的判定：振动图象中质点的速度方向与图象的起伏方向一致，波动图 象中质点振动的速度方向可用“上下坡”法则判定：。机械振动和机械波一单选题1 如图所示，实线与虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷。此刻M点波峰与波峰相遇，下列说法中正确的是（）A 该时刻质点 0正处于平衡位置B P、N两质点始终处在平衡位置C .随着时间的推移，质点M将向0点处移动D 从该时刻起，经过二分之一周期，质点M到达平衡位置2 .如图所示为两列波叠加后得到的干涉图样

10、，其中实线表示波峰、虚 线表示波谷，则A 此时刻a点振动减弱，再经半个周期，该点振动将加强 B 此时刻b点振动加强，再经半个周期，该点振动仍加强C此时刻b点振动加强，再经半个周期，该点振动将减弱D 此时刻c点振动减弱，再经半个周期，该点振动将加强3、2011年3月11日，在日本近海地震引 发海啸，造成了重大的人员伤亡，海啸实际上是 一种波浪运动，也可称为地震海浪，下列说法中正确的是A 波源停止振动时，海啸和地震波的传播立即停止B .地震波和 海啸都是由机械振动引起的机械波C .地震波和海啸都只有纵波D .地震波和海啸具有能量，随着传播将愈来愈强4. 一列简谐横波在介质内传播，若波源质点突然停止

11、振动，则()(A )所有质点立即停止振动(B) 已经振动的质点将继续振动，未振动的质点不可能再振动(C) 能量继续向远处传递(D)能量立即停止传递5.列简谐横波沿x轴正方向传播，其振幅为A，波长为周期为T。t=0时刻的波形如图所示，此时刻质点P的位置坐标为(，0)。则t23T3T时刻，P质点的位置坐标为4(A )(，-A)(B)(C)( ，(D)/ 5 ,0)4(,-A)46 一摆长为I的单摆做简谐运动，从某时刻开始计时，经过11 大加速度，下面图像分别记录了该单摆从计时时刻开始到匹的振动图像，正确的2xxxxOTt。一t O3T/2 t otT/23T/2T/23T/2T/2 TT/2 T3

12、T/2(A)(B)(C)(D)7列沿x正方向传播的简谐波t = 0时刻的波形如图所示，t= 0.2s时C点开始振动，则()(A) t = 0.3s时，质点B将到达质点C的位置(B )t= 0.15s时，质点B的加速度方向沿 y轴负方向(C)t= 0到t= 0.6s时间内，B质点的平均速度大小为1i y/m1A1J1C * 0123456 x/m-1B10m/s(D) t = 0.15s时，质点A的速度方向沿y轴正方向8 单摆在山顶时测得其振动周期为T,将该单摆移到山脚下(海平面处)测得其周期减小了 T,设地球半径为 Ro,不考虑温度变化，则山的高度H可表示为(B)H=Ro ：T/T(B)(C)

13、T RoT 汀(D)T RoT _ . ：T9. 一列简谐横波沿直线传播，在波的传播方向上有A、B两点。在t时刻，A、B两点间形成如图甲所示波形，在（t + 3s）时刻，A、B两点间形成如图乙所示波形。已知A、B两点间距离a= 9m,则以下说法中正确的是（A .若周期为4s,波一定向左传播B .若周期大于4s,波可能向右传播C. 若波速为2.5m/s，波一定向右传播D. 该波波速可能的最小值为0.5m/10 .如图所示，位于介质I和n分界面上的波源S,产生两列分别沿 x轴负方向与正方向传播的机械波。若在两种介质中波的频率及传播速度分别为fi、f2和W、V2,则A. f1 = 2f2B . f1

14、 = f2C . f1 = f2D. f1 = 0.5f2V1 = V2V1 = 2V2V1 = 0.5V2V1 = V211 .在波的传播方向上相距 s的M、N两点之间只有一个波谷的四种可能情况如图所 示，波速为v,向左传播，则从图示时刻开始计时，M点最晚出现波谷的是 （）y/cm12、如图所示，在x轴上传播的一列简谐横波，实线表示t = 0时刻的波形图，虚线表示在 t = 0.2s 时刻的波形图。已知该波的波速是80m/s，则下列说法正确的是A.波长是10mB .波一定沿x轴负方向传播C .波可能沿x轴正方向传播D. t = 0时，x = 4m处的质点速度可能沿y轴正方向20 JV110y

15、/cm1 3V2-0.5-0.3-0.1O甲波-10-200.10.30.5 x/mM乙波虚线为t=0.3s(该波的周期T>0.3s)多选题1如图为两列简谐横波在同一绳上传播时某时刻的波 形图，质点M位于x= 0.2m处，则()(A) 这两列波不会发生干涉现象(B) M点的振动总是加强(C) M点将做振幅为30cm的简谐振动再经过5/4甲波周期，M将位于波峰(D) 由图示时刻开始，2.如图所示，某列波在t=0时刻的波形如图中实线所示,时刻的波形图。已知t=0时刻质点P正在做加速运动，则下列说法正确的是()(A) 波速为10m/s(B) 周期为1.2s(C) t=0.3s时刻质点P正向下运

16、动(D) 在00.1s内质点P运动的平均速度大于0.4 m/s3如图所示，甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质内相向传播并发生相遇。沿传播方向上有两个质点P和M，其平衡位置的坐标分别为xp=o.2m，T甲和 T乙，贝U()(A) 这两列波不能产生干涉现象(B) 质点M在图示时刻的振动速度为零(C) 从图示时刻开始，再经过3t乙的时间，质点 M的4位移为30cm(D )从图示时刻开始，在5T甲的时间内，质点 P运动的路程为50cm44、关于波的干涉和衍射现象，下列说法中正确的是A. 切种类的波只要满足一定条件都能产生干涉和衍射现象B. 波只要遇到障碍物就能够发生明显的衍射现象C. 只要是两列波叠加，

17、都能产生稳定的干涉图样D. 发生干涉现象的两列波频率一定相同5 一根张紧的水平弹性长绳上有A、B两点，相距14m， B点在A点的右方.一列简谐横波沿此长绳向右传播，当A点的位移达到正方向最大时，B点的位移恰好为零，且向下运动.经过1s后，A点的位移为零，且向下运动，而B点的位移恰好达到负方向最大，则这列简谐横波的波速可能为14A. 4m/sB. m/sC. 10m/s D. 14m/s36.如图2所示，图（a）表示一列简谐波在沿 点，那么图（b）的振动图线应表示的是x轴传播时的波形图，若以图示情况为计时起A. 当这列波沿x轴正方向传播时，是表示质点B. 当这列波沿x轴负方向传播时，是表示质点C

18、. 当这列波沿x轴正方向传播时，是表示质点D. 当这列波沿x轴负方向传播时，是表示质点a的振动; a的振动; b的振动; b的振动。7）个波源在绳的左端发出半个波：频率为f1,振幅为A1；同时另一个波源在绳由图可知，下列说法中正的右端发出半个波：频率为f2,振幅为A2.P为两波源的中点,确的是（）A. 两列波同时到达两波源的中点PB. B .两列波相遇后，P点波峰值可达 A1 + A2C. 两列波相遇后，各自仍保持原来的波形独立传播D .两列波相遇时，绳上波峰可达A1 + A2的点只有8如图是观察水面波衍射的实验装置，AB和CD是两块挡板，BC是一个孔,O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播

19、情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间的距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况下列描述中正确的 是（ ）A. 此时能明显观察到波的衍射现象B. 挡板前后波纹间距相等C. 如果将孔BC扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D. 如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显观察到衍射现象9. A、B两列简谐横波均沿 x轴正向传播，在某时刻的波形分别如图甲、乙所示，经过 时间t (t小于A波的周期Ta),这两列简谐横波的波形分别变为图丙、丁所示，则 A B两 列波的波速Va、Vb之比可能为A.'em10. 某质点正在作周期为 T的简谐运动，下列说法中正确的是()(A) 质点从平衡位置起第1次到达

20、最大位移处所需时间为-4(B) 质点走过一个振幅那么长的路程所用的时间总是-4(C) 质点在-时间内走过的路程可以大于、也可以小于一个振幅的长度4(D) 质点在-时间内走过的路程可能等于一个振幅的长度2y/em三填空题1如图，实线为一列简谐波在t= 0时的波形，虚线表示经过=t= 0.2s后它的波形图，已知 T v.'tv 2T,则这列波传播速度可能的最小值v=这列波的频率是Hzm/s;-1 0 1x/m2342.如图所示为一列沿 x轴正方向传播的简谐横波的图像，波的频率为50Hz，振幅为0.02m,此时P点恰好开始振动。P、Q两质点平 衡位置坐标分别为P (12, 0)、Q ( 56, 0),则波源刚开始振动时的运动方向沿y轴方向，当Q点刚开始振动时，P点相对平衡位置的位移为m。3 A、B两列脉冲波相向而行，在t=0时刻的波形与位置如图所示，已知波的传播速度v=1.0m/s，图中标尺每格宽度为l=0.1m。请在图中画出t=0.6s时刻的波形图。4弹簧振子做简谐运动，通过M点时的速度为v,经1s第一次以相同的速度通过P点，又经过1s,振子第二次通过 P点，振子在2s内的总路程为