机械振动机械波知识点归纳(含过关题训练及答案)

1、机械振动机械波知识点归纳一、简谐运动:如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律,即它的振动图象(x t 图象是一条正弦曲线,这样的振动叫做简谐运动。如:弹簧振子的运动。 二、振幅 (A:1、定义:振动物体离开平衡位置的最大距离,叫做振动的振幅。 2、物理意义 :振幅是描述振动强弱的物理量。振幅的两倍表示的是做振动的物体运动范围的大小。 振幅和位移的区别和联系 :(1振幅等于最大位移的数值;(2对于一个给定的振动,振子的位移是时刻变化的,但振幅是不变的; (3位移是矢量,振幅是标量。 三、简谐运动的表达式:做简谐运动的质点在任意时刻 t 的位移 四、简谐运动的回复力由于力 F 的方向总是与位

2、移 X 的方向相反, 即总是指向平衡位置。 它的作用总是要把物 体拉回到平衡位置,所以称为回复力。 五、简谐运动中振子的受力、运动及能量情况分析 六、周期公式的理解 :1、摆长 L =细绳长度+小球半径2、单摆周期与摆长和重力加速度有关,与振幅和质量无关。3、摆长、重力加速度都一定时,周期和频率也一定,通常称为单摆的固有周期和固有频 率。kx F -=g l T 2=单摆周期公式的应用: 七、阻尼振动:1、阻尼振动:振幅逐渐减小的振动 2、阻尼振动的图像:八、受迫振动的特点:受迫振动的频率总等于驱动力的频率,与系统的固有频率无关。共振:驱动力的频率等于系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大,这种

3、现象叫做共振。 共振曲线: 图象特点:f 驱 = f固 时,振幅有最大值f 驱 与 f固 差别越大时,振幅越小九、波的形成和传播: 1、 介质各个质点不是同时起振, 但起振方向与振源方向相同; 2、离振源近的质点先起振;3、质点只在平衡位置附近振动,并不随波迁移; 4、波传播的是振动形式和能量 , 且能传递信息;5、传播过程中各质点的振动都是受迫振动,驱动力来源于振源,各质点起振时与振源起振 时的情况完全相同,其频率等于振源频率. 十、 机械波的分类 横波 :质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波 . 横波有凸部 (波 峰和凹部(波谷 。 纵波 :质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫

4、纵波 . 纵波有密部和疏部 .十一、波长、波速和频率及其关系(1波长 :两个 相邻 的且在振动过程中对平衡位置的位移 总是相等 的质点间的距离叫波 长 . 振动在一个周期里在介质中传播的距离等于一个波长 .(2波速 :波的传播速率 . 机械波的传播速率由介质决定,与波源无关 . (3频率 :波的频率始终等于波源的振动频率,与介质无关 . (4三者关系 :v=f十二、波的特有现象:(1波的叠加原理(独立传播原理 (2波的衍射:波绕过障碍物的现象(3波的干涉:频率相同的两列波叠加发生干涉现象,则介质中某点 P 的振动是加强或是 减弱,取决于该点到达两波源的距离之差:若距离之差恰等于半波长的偶(奇数

5、倍,则 P 处的质点振动必然是加强(减弱的。g lT 2 = 两列波在空间相遇发生干涉,两列波的波峰相遇点为加强点, 波峰和波谷的相遇点是减弱的点,加强的点只是振幅大了,并非 任一时刻的位移都大 ; 减弱的点只是振幅小了, 也并非任一时刻的位移都最小 . 如图若 S1、 S2为振动方向同步的相干波源,当 PS 1-PS 2=n时, 振动加强;当 PS 1-PS 2=(2n+1 /2时,振动减弱。十三、波动图像与振动图像的比较: 振动图象 波动图象 研究对象 一个振动质点沿波传播方向所有的质点 研究内容一个质点的位移随时间变化规 律某时刻所有质点的空间分布 规律图象 物理意义 表示一质点在各时刻

6、的位移表示某时刻各质点的位移 图象变化随时间推移图象延续, 但已有形 状不变随时间推移, 图象沿传播方向 平移 一个完整曲线占横坐标 距离表示一个周期表示一个波长十四、波的传播方向 质点的振动方向 上下坡法:十五、多普勒效应 :由于波源和观察者之间有相对运动使观察者感到频率发生变化的现象 . 其特点是 :当波源与观察者有相对运动, 两者相互接近时, 观察者接收到的频率增大 ; 两者相 互远离时,观察者接收到的频率减小。必会题训练1、 如图所示 , 在张紧的绳上挂了 a 、 b 、 c 、 d 四个单摆 , 四个单摆的摆长关系为 l c >l b =ld >l a , 先让 d 摆摆

7、动起来 (摆角不超过 5°,则下列说法中正确的是 ( C A . b 摆发生振动 , 其余摆均不动 B.所有摆均以相同摆角振动 C.摆动过程中, b 摆的振幅最大 D.摆动过程中, c 摆的周期最大2、 某质点做简谐运动,其位移随时间变化的关系式为 x =5sin4t(cm , 则下列关于质点运动的说法中正确的是 ( C A .质点做简谐运动的振幅为 10cm B.质点做简谐运动的周期为 4s C .在 t = 4 s时质点的速度最大 D .在 t = 4 s时质点的加速度最大3、 振源 A 带动细绳上各点上下做简谐运动, t = 0时刻绳上形成的波形如图所 示。 规定绳上质点向上运

8、动的方向为 x 轴的正方向, 则 P 点的振动图象是 ( B 4、一列简谐横波沿 x 轴负方向传播,图甲是 t =1 s 时的波形图,图乙是波中某振动质点位 移随时间变化的振动图线 (两图用同一时间起点 . 则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图线( A A . x =0处的质点 B . x =1 m处的质点 C . x =2 m处的质点 D . x =3 m处的质点 5、如图所示分别为一列横波 在某一时刻的图像和在 x=6m处 的质点从该时刻开始计时的振动 图像 , 则这列波 ( BC (A沿 x 轴的正方向传播 (B沿 x 轴的负方向传播 (C波速为 100m/s (D波速为 2.5m/s6、

9、如图所示 , 弹簧振子以 O 点为平衡位置作简谐振动 , 当它从C 点向 O 点运 动的过程中 , 位移方向 及其大小的变化 是 ( D A.向右 , 逐渐变大 B.向右 , 逐渐变小 C.向左 , 逐渐变大 D.向左 , 逐渐变小A B C D7、某同学在“用单摆测定重力加速度”的实验中测量了一些数据,其中的一组数据如下所 示。(1用毫米刻度尺测量摆线的长时,将摆线平放,如图 (A所示,刻度尺读数是 99.00 cm用游标卡尺测量摆球直径,卡尺游标位置如图 (B所示,可知摆球直径是 _ 1.940 _cm,如图所示测出的摆长 (偏大, 偏小 ,正确的测量方法是 将带小球的摆线悬挂 后测量 (

10、2该同学用秒表记录了单摆振动 30为 56.9 s。单摆的周期是 1.90 s(保留三位有效数字 (3为了提高实验精度,在试验中可改变几次摆长 L ,测出相应的周期 T ,从而得出一组 对应的 L 与 T 的数值,再以 l 为横坐标 2T 为纵坐标, 将所得数据连成直线如图 D 所示, 2T与 L 的关系式 2T =_4L 2/g_,利用图线可求出图线的斜率 k=_4_,再由 k 可求出g=_9.86 _ m/s2_。 (4 如果他测得的 g 值偏小,可能的原因是( A .未挂小球就测量绳长,然后与小球半径相加作为摆长B .摆线上端未牢固地系于悬点,振动中出现松动,使摆线长度增加了C .开始计

11、时,秒表过迟按下 D.实验中误将 29次全振动数记为 30次8、 如图所示， 一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波， 波速大小为 0.3m/s， P 点的横坐标为 96cm， 从图中状态开始计时，求： （1）经过多长时间，P 质点开始振动，振动时方向如何？ （2）经过多长时间，P 质点第一次到达波峰？ （3）以 P 质点第一次到达波峰开始计时，作出 P 点的振动 图象 （至少画出 1.5 个周期） 参考答案及评分标准： （1）开始计时时，这列波的最前端的质点坐标是 24cm，根据波的传播方向，可知这一点 沿 y 轴负方向运动， 因此在波前进方向的每一个质点开始振动的方向都是沿 y 轴负方向 运动

12、，故 P 点开始振动时的方向是沿 y 轴负方向，-1 分 P 质点开始振动的时间是： t= Dx 0.96 - 0.24 = s = 2.4s -1 分 v 0.3 ' （2）波形移动法：质点 P 第一次到达波峰，即从初始时刻这列波的波峰传到 P 点，因此 所用的时间是： t = 0.96 - 0.06 s = 3s -1 分 0.3 （3）由波形图知，振幅 A=10 cm，=24cm，T = 大位移开始的振动图象如图所示 l v = 0.24 s = 0.8s ，由 P 点自正向最 0.3 -2 分 【答案】 (12.4 s 沿 y 轴负方向 (23.0 s 9、一列沿 x 轴正方向

13、传播的简谐波，在 t=0 的时刻的波形图，已知这列波在 A 出现两次波 峰的最短时间是 0.4s，求： （1）这列波的波速是多少？ （2）再经过多少时间质点 B 才能第一次到达波峰？ （3）这段时间里 B 通过的路程是多少？ 6 10、右图是一列简谐波在某一时刻的波形图线。虚线是 0.2s 后它的波形图线。这列波可能 的传播速度是多大？ 2、由于波的传播方向未给定，所以必须 分别讨论波向右传播和向左传播两种情况， 又由于周期(或频率未给定， 要注意时间的周期 性，用通式表示一段时间 t。 由图线可直接读出波长 4m。 11、如图为一列简谐横波在 t1=0 时刻的图象。此时波中质点 M 的运动方向沿 y 负方向，且 到 t2=0.55s 质点 M 恰好第 3 次到达 y 正方向最大位移处。试求： （1）此波向什么方向传播？