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1、高三物理教案：机械振动和机械波教学设计高考物理机械振动与机械波复习 第十四章机械振动与机械波 1.本章主要描述的是机械振动的公式和图象，波的图象，波长，频率，波速关系。2.高考中以选择题形式考查为主，考查对基础学问的驾驭与理解。复习时要真正搞懂振动与波的关系及两个图象的物理意义，明确振动与波的关系，留意其空间和时间上的周期性。 第一课时简谐振动和图象 【教学要求】1会用简谐运动的公式和图象描述简谐运动2驾驭简谐运动各物理量的改变规律【学问再现】一机械振动1定义：物体（或物体的一部分）在某一中心位置旁边所做的往复运动2回复力：使振动物体返回平衡位置的力回复力是以命名的力，时刻指向回复力可能是几个
2、力的合力，可能是某一个力，还可能是某一个力的分力因而回复力不肯定等于物体的合外力3平衡位置：振动过程中回复力为零的位置二简谐运动1定义：物体在跟成正比，并且总是指向的回复力作用下的振动2简谐运动的特征受力特征：回复力满意F=运动特征：加速度工实力3表达式：x=Asin(t+),其中表示初相,表示相位。4描述简谐运动的物理位移：由指向振动质点所在位置的有向线段，它是量振幅：振动物体离开平衡位置的，它是量周期T和频率f：物体完成所需的时间叫周期，单位时间内完成的次数叫频率，二者的关系。学问点一简谐振动的平衡位置平衡位置的特点：(1)平衡位置的回复力为零；(2)平衡位置不肯定是合力为零的位置，如单摆
3、当摆球运动到平衡位置时受力是不平衡；(3)同一振子在不同振动系统中平衡位置不肯定相同：如弹簧振子水平放在光滑静止地面上的平衡位置，弹簧的平衡位置处于原长，在竖直方向的弹簧振子，平衡位置是其弹力等于重力的位置【应用1】简谐运动的平衡位置是指（）A.速度为零的位置B.回复力为零的位置C.加速度为零的位置D.位移最大的位置 学问点二简谐运动的周期性和对称性简谐运动的特点1动力学特点：F=-kx，负号表示回复力方向跟位移方向相反，k表示回复力系数。2.运动学特征：简谐运动是变加速运动，运动物体的位移、速度、加速度的改变具有周期性和对称性(1)位移：振动物体的位移是物体相对平衡位置的位移；它总是由平衡位
4、置指向物体所在位置的有向线段。留意：区分振动物体的某时刻的位移跟某段时间内的位移，两者“起始点”的意义不同(2)速度：简谐运动是变加速运动物体经平衡位置时速度最大，物体在最大位移处时速度为零，且物体的速度在最大位移处变更方向(3)加速度：由力与加速度的瞬时对应关系可知，加速度与回复力的改变步调相同，即物体处在最大位移处时加速度最大，物体处于平衡位里时加速度最小（为零）物体经平衡位里时，加速度方向发生改变【应用2】一弹簧振子做简谐运动周期为T，下列说法正确的有（）A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肯定等于T/2的整数倍B若t时刻和（t+t）时刻振子运动位移的大小相等
5、、方向相同，则t肯定等于T的整数倍C若tT2，则在t时刻和（tt）时刻弹簧的长度肯定相等D若tT，则在t时刻和（t+t）时刻振子运动的加速度肯定相同导示:若tT2或tnTT/2，（n1，2，3），则在t和（tt）两时刻振子必在关于干衡位置对称的两位置（包括平衡位置），这两时刻振子的位移、回复力、加速度、速度等均大小相等，方向相反。但在这两时刻弹簧的长度并不肯定相等（只有当振子在这两时刻均在平衡位置时，弹簧长度才相等）反过来若在t和（t+t），两时刻振子的位移（回复力、加速度）和速度（动量）均大小相等，方向相反，则t肯定等于tT2的奇数倍。假如仅仅是振子的速度在t和（tt），两时刻大小相等方向相
6、反，那么不能得出t与T/2的关系，依据以上分析A、C选项均错若t和（tt）时刻，振子的位移（回复力、加速度）、速度（动量）等均相同，则tnT（n1，2，3），但仅仅依据两时刻振子的位移相同，不能得出tnT所以B这项错，D选项正确。（1）简谐运动的物体经过1个或n个周期后，能回复到原来的状态，各物理量均又相同因此，在解题时要留意到多解的可能性或须要写出解答结果的通式（2）在关于平衡位置对称的两个位置，动能、势能对应相等，回复力、加速度大小相等，方向相反；速度大小相等，方向可相同，也可相反，以及运动时间的对称性。 学问点三简谐运动的图象1物理意义表示振动物体偏离平衡位置的位移x随时间t的改变规律留
7、意：振动图象不是质点的运动轨迹2.图象的特点简谐运动的图象是正弦（或余弦）曲线3.振动图象的应用(1)可直观地读取振幅A、周期T及各时刻的位移x及各时刻振动速度方向(2)判定回复力、加速度方向（总指向时间轴）(3)判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的改变状况(4)某段时间内振子的路程 类型一简谐振动的证明问题【例1】证明竖直方向的弹簧振子所做的运动是简谐振动。导示:设物体的重为G，弹簧的劲度系数为k，物体处于平衡位置时弹簧的伸长量为l1，则G=kl1当物体偏离平衡位置的位移为l时，弹簧的伸长量为l2，则l=l2-l1取竖直向下为正，此时弹簧振子的回复力为F回=G-kl2=kl
8、1-kl2=-kl所以，竖直方向的弹簧振子所做的运动是简谐振动。推断某振动是否属于简谐运动，关键在于受力分析先找出回复力的来源，然后取平衡位置为坐标原点，并规定正方向，得出回复力的表达式；再比照判别式F=一kx作出推断在推断时要留意，回复力是指振动物体在振动方向上的合外力。类型二振动的表达式及相位考查【例2】物体沿x轴做简谐运动，振幅为8cm，频率为05Hz，在t=0时，位移是4cm，且向x轴负方向运动，试写出用正弦函数表示的振动方程。导示:A=0.08m，=2f=Hz，所以x=0.08sin(t+）（m），将t=0时x0.04m代入得0.04=0.08sin，初相=/6或5/6，因为t=0时
9、速度方向沿x轴负方向，即位移在减小，所以取=5/6。所以振动方程x=008sin(t+5/6)(m)同一振动用不同函数表示时，相位不同，而且相位t+是随时间t改变的一个变量。类型三简谐振动的图象问题【例3】（山东省沂源一中08高三物理检测试题）劲度系数为20Ncm的弹簧振子，它的振动图象如图所示，在A图中A点对应的时刻，振子所受的弹力大小为05N，方向指向x轴的负方向B图中A点对应的时刻，振子的速度方向指向x轴的正方向C在04s内振子作了175次全振动D在04s内振子通过的路程为3cm，位移为0导示:由图可知A在t轴上方，位移x025cm，所以弹力Fkx5N，即弹力大小为5N，方向指向x轴负方
10、向，选项A不正确；由图可知过A点作图线的切线，切线斜率为正值，即振子的速度方向指向x轴的正方向，选项B正确由图可看出，振子振动T=2s，在04s内完成两次全振动，选项C错误同理在04s内振子的位移为零，又A=05cm，所以在这段时间内振子通过的路程为24050cm4cm，故选项D错误综上所述，该题的正确选项为B1一质点做简谐运动的图象如图所示，该质点在t=3.5s时刻（）A速度为正、加速度为正B速度为负、加速度为负C速度为负、加速度为正D速度为正、加速度为负2(2022年苏锡常镇四市一模)一个作简谐运动的物体，位移随时间的改变规律x=Asint，在1/4周期内通过的路程可能是()A小于AB等于
11、AC等于2AD等于1.5A3一个做简谐运动的物体连续通过某一位置的时间间隔为1s，紧接着再经过0.4s到达平衡位置，则简谐运动的周期为（）A1.2sB2.4sC3.6sD4.8s 4如下图所示的简谐运动图象中，在t1和t2时刻，运动质点相同的量为（）A加速度B位移C速度D回复力 5水平放置作简谐运动的弹簧振子，质量为m，振动过程中的最大速率为v，下列正确的有（BC）A任半个周期内，弹力做的功可能是0mv2/2之间的某个值B任半个周期内，弹力做的功肯定为零C任半个周期内，速度的改变量大小可能为02v间的某个值D任半个周期内，速度改变量大小肯定为零 5如图所示，一个劲度系数为k的轻弹簧竖直立在桌面
12、上，下端固定在桌面上，上端与质量为M的金属盘固定连接，金属盘内放一个质量为m的砝码。先让砝码随金属盘一起在竖直方向做简谐运动。为使砝码不脱离金属盘，振幅最大不能超过多少？振动过程中砝码对金属盘的最大压力是多少？ 参考答案1D2ABC3AC4C5BC6；2mg 机械振动与机械波机械振动1、推断简谐振动的方法简谐运动：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动。特征是：F=-kx,a=-kx/m.要判定一个物体的运动是简谐运动，首先要判定这个物体的运动是机械振动，即看这个物体是不是做的往复运动；看这个物体在运动过程中有没有平衡位置；看当物体离开平衡位置时，会不会
13、受到指向平衡位置的回复力作用，物体在运动中受到的阻力是不是足够小。然后再找出平衡位置并以平衡位置为原点建立坐标系，再让物体沿着x轴的正方向偏离平衡位置，求出物体所受回复力的大小，若回复力为F=-kx,则该物体的运动是简谐运动。2、简谐运动中各物理量的改变特点简谐运动涉及到的物理量较多，但都与简谐运动物体相对平衡位置的位移x存在干脆或间接关系：假如弄清了上述关系，就很简单推断各物理量的改变状况3、简谐运动的对称性简谐运动的对称性是指振子经过关于平衡位置对称的两位置时，振子的位移、回复力、加速度、动能、势能、速度、动量等均是等大的（位移、回复力、加速度的方向相反，速度动量的方向不确定）。运动时间也
14、具有对称性，即在平衡位置对称两段位移间运动的时间相等。理解好对称性这一点对解决有关问题很有帮助。4、简谐运动的周期性5、简谐运动图象简谐运动图象能够反映简谐运动的运动规律，因此将简谐运动图象跟详细运动过程联系起来是探讨简谐运动的一种好方法。6、受迫振动与共振(1)、受迫振动：物体在周期性驱动力作用下的振动，其振动频率和固有频率无关，等于驱动力的频率；受迫振动是等幅振动，振动物体因克服摩擦或其它阻力做功而消耗振动能量刚好由周期性的驱动力做功赐予补充，维持其做等幅振动。(2)、共振：1共振现象：在受迫振动中，驱动力的频率和物体的固有频率相等时，振幅最大，这种现象称为共振。2产生共振的条件：驱动力频
15、率等于物体固有频率。3共振的应用：转速计、共振筛。（3）理解共振曲线的意义单摆考点分析：一、周期公式的理解1、周期与质量、振幅无关2、等效摆长3、等效重力加速度二、摆钟快慢问题三、利用周期公式求重力加速度，进而求高度四、单摆与其他力学学问的综合机械波二、考点分析:.波的波速、波长、频率、周期和介质的关系：.判定波的传播方向与质点的振动方向方法一：同侧原理波的传播方向与质点的振动方向均位于波形的同侧。方法二：逆描波形法用笔沿波形逆着波的传播方向描，笔势向上该处质点振动方向即向、已知波的图象，求某质点的坐标,波速,振动图象等已知波速V和波形，作出再经t时间后的波形图方法一、平移法：先算出经t时间波
16、传播的距离x=Vt，再把波形沿波的传播方向平移x即可。因为波动图象的重复性，若已知波长，则波形平移n个时波形不变，当x=n+x时，可实行去n留零x的方法，只需平移x即可。方法二、特别点法：在波形上找两特别点，如过平衡位置的点和与它相邻的峰（谷）点，先确定这两点的振动方向，再看t=nT+t,由于经nT波形不变，所以也实行去整nT留零t的方法，分别作出两特别点经t后的位置，然后按正弦规律画出新波形。已知某质点的振动图象和某时刻的波动图象进行分析计算已知某两质点的振动图象进行分析计算已知某两时刻的波动图象进行分析计算。高考物理学问网络复习机械振动和机械波教案 第七章机械振动和机械波 本章综合运用运动
17、学、动力学和能的转化等方面的学问探讨了两种常见的运动形式机械振动和机械波的特点和规律，以及它们之间的联系与区分。对于这两种常见的运动，既要相识到它们的共同点，又要搞清它们之间的区分。其中振动的周期、能量、波速、波长与频率的关系，机械波的干涉、衍射等学问对后面的沟通电、电磁波等的复习都具有较大帮助。 本章及相关内容学问网络 专题一振动简谐运动 【考点透析】 一、本专题考点：弹簧振子、简谐运动及其描述是II类要求，即能够准确理解其含义及其它学问的联系，能够进行叙述和说明，并能在实际问题的分析、综合、推理和推断等过程中运用。高考中主要考查方向是对简谐运动中概念的描述和运动过程的理解。在题目中往往与动
18、量、机械能、图象等相联系。振动中的能量、受迫振动和共振为类要求，要对相关学问点有所了解 二、理解和驾驭的内容 1描述简谐运动的物理量振幅A：物体离开平衡位置的最大距离；周期T：物体完成一次全振动所需时间；频率f：振动物体在单位时间内完成的全振动的次数，f=1/T 2对简谐运动的理解 （1）回复力与位移成正比、且总指向平衡位置（即与物体离开平衡位置的位移反向）的振动，符合F回kx，其中k是常数,不肯定弹簧的劲度系数。 （2）简谐振动实例：弹簧振子的振动和单摆在摆角小于5时的运动。 （3）F回是依据力的作用效果命名的，简谐运动物体的受到的合外力就是振动的回复力，是变加速运动。 （4）简谐运动的图象
19、是位移时间图象，即反映了做简谐运动的物体离开平衡位置的位移随时间改变的规律；从图象中可反映出简谐运动的振幅、周期、各时刻物体的位移、速度方向和加速度方向。 3对全振动的理解物体完成一个全振动的过程必需同时满意两个条件：即物体回到原位置和具有与起先时相同的速度（大小和方向） 4难点释疑 （1）只有简谐振动的图象才是正、余弦函数图象 （2）振幅与位移的区分 振幅是标量，没有负值；位移是矢量，正负表示方向 在简谐振动中，振幅与位移的最大值相等，大小不变；而位移却随时间改变而改变 【例题精析】 例1假如下表中给出的是做简谐振动的物体的位移或速度与时刻的对应关系，是振动的周期，下列选项中正确的是 若甲表
20、示位移，则丙表示相应的速度 若丁表示位移，则甲表示相应的速度 若丙表示位移，则甲表示相应的速度 若乙表示位移，则丙表示相应的速度 0T/4T/23T/4T 甲零正向最大零负向最大零 乙零负向最大零正向最大零 丙正向最大零负向最大零正向最大 丁负向最大零正向最大零负向最大 解析：正确答案：、如图91所示，是做简谐运动物体的平衡位置在物体由的过程中，物体的速度改变是由正向最大负向最大O正向最大所以选向正确采纳同样的方法分析，选项也是正确 思索与拓宽：此题可以通过位移和速度的关系做出判定，位移减小（或增加）时，速度必定增加（或减小）位移增大时，速度的方向跟位移方向相同；位移减小时，速度方向跟位移相反
21、 例一弹簧振子作简谐振动，周期为，则 若时刻和（）时刻振子运动位移的大小相等、方向相同，则肯定等于的整数倍 若时刻和（）时刻振子运动速度的大小相等、方向相反，则肯定等于T/2的整数倍 若，则在时刻和（）时刻振子运动的加速度肯定相等 若T/2，则在时刻和（）时刻弹簧的长度肯定相等 解析：如图92是某一物体的振动图线，对选项图中的、两点振动位移的大小、方向相同，但不正确、两点速度大小相等，方向相反，T/2,所以不正确对选项，因为所以和（）时刻，则振子的位移速度、加速度等都重复改变，加速度相同，正确对于，T/2振子位移大小相同方向相反，弹簧的形变相同，但弹簧的长度不肯定相同，不正确，故正确答案为 思
22、索与拓宽：做简谐振动物体的位移、速度、加速度、能量等都随时间做周期性改变，解答此类问题要擅长利用图象 【实力提升】 I学问与技能 1关于简谐振动的位移，加速度和速度的关系，下列说法中正确的是() A位移减小时，加速度减小，速度减小 B位移方向总是跟加速度方向相反，跟速度方向相同 物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相反，背向平衡位置时，速度方向跟位移方向相同 物体朝左运动，加速度方向跟速度方向相同，朝右运动，加速度方向跟速度方向相反 2关于简谐振动，下列说法正确的是() 回复力的方向总是指向平衡位置时，物体的振动肯定是简谐振动 加速度和速度的方向总跟位移的方向相反 物体做简谐振动，
23、速度的方向有时与位移方向相同，有时与位移方向相反 物体做简谐振动，加速度最大时，速度也最大 如图93所示，物体可视为质点，以为平衡位置，在、间做简谐振动，下列说法中正确的是() 物体在和处的加速度为零 物体通过点时，加速度的方 向发生改变 回复力的方向总跟物体的速度 方向相反 物体离开平衡位置的运动是匀减速运动 4弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程中() A振子所受回复力渐渐增大 B振子的位移渐渐增大 C振子的速度渐渐增大 D振子的加速度渐渐增大 如图94所示，在张紧的绳子上挂了、四个单摆，摆长关系为，让摆摇摆起来（摆角不超过50），则下列说法正确的是() b摆发生振
24、动，其余摆均不动 全部的摆均以相同频率振动 全部的摆均以相同摆角振动 以上说法均不正确 如图95所示，为某物体作受迫振动的共振曲线，从图中可知该物体振动的固有频率是_z，在驱动力频率由150Hz增大到250Hz的过程中，物体振动的振幅改变状况是_. II实力与素养 如图96所示，有一弹簧振子经过、两点时动量相同，从到经验0.2s，从再回到的最短时间为0.3s，则这个振子的周期为() 1s 0.8s C0.6s D0.4s 如图97所示，质量为的物体放置在质量为的物体上，与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐振动，振动过程中、之间无相对运动，设弹簧的劲度系数为，当物体离开平衡位置的位移为时，、
25、间摩擦力的大小等于() 一个水平方向振动的弹簧振子以O为平衡位置在AB做简谐运动，从某时刻起先计时（t=0）,经过周期，振子具有正向最大的加速度，则图98中正确反映振子振动状况的是() 10一个弹簧竖直悬挂一个小球，当弹簧伸长使小球在位置O时处于平衡状态，如图99，现将小球向下拉一小段距离后释放，小球在竖直方向做简谐运动，则() 小球运动到位置O时，回复力为零 当弹簧复原到原长时，小球的速度最大 C当小球运动到最高点时，弹簧形变量最大 D在运动的过程中，小球的最大加速度肯定大于重力加速度 11如图910所示，两个木块1、2质量分别为m、M，用劲度系数为k的轻弹簧连在一起，放在水平地面上，将木块
26、压下一段距离后释放，它就上下做简谐运动，在运动过程中木块刚好始终不离开地面。则木块的最大加速度大小是_，木块对地面的最大压力大小是_. 专题二单摆 【考点透析】 一、本专题考点：单摆在小振幅条件下所做简谐运动的规律在高考中属II类要求。要求理解其准确含义及与其它学问的联系，能够进行叙述和说明，并能在实际问题的分析、综合、推理和推断等过程中运用。在考试中主要是单摆周期公式、振动图象的应用。 二、理解和驾驭的内容 1关于单摆的几个问题 （1）单摆是一个志向物理模型，只有在摆角小于时的振动才可以视为简谐运动。 （2）单摆的周期公式中的l为摆长，是悬点到摆球重心的距离，g是当地的重力加速度，单摆的周期
27、与摆球质量无关，与摇摆的振幅无关。（在一些习题中存在计算等效摆长和等效加速度的问题） （3）周期为秒的单摆叫秒摆，摆长约为米。 【例题精析】 例如图911两单摆摆长相等，平衡时两摆刚好接触现将摆球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、的质量，则 假如mAmB，下一次碰撞将发生在平衡位置右侧 假如mAmB，下一次碰撞将发生在平衡位置左侧 无论摆球的质量之比是多少，下一次碰撞都不行能在平衡位置右侧 无论摆球的质量之比是多少，下一次碰撞都不行能在平衡位置左侧 解析：碰撞后两球各自做简谐运动，两摆的摆长相等，周期的大小与振幅、质量无关，两摆
28、的周期相等摆碰后肯定向右摆，而摆碰后可能向右，也可能向左摇摆，但两球将同时到达平衡位置，所以正确答案应当是、 思索与拓宽：两球的碰撞不肯定是弹性碰撞，它们回到平衡位置的时间，与碰后两球的速度大小无关，碰后经过T/2，两球都回到平衡位置 例一单摆在海平面处做简谐振动的周期为，当将它移到高为的山顶上做简谐振动（已知地球半径为）时，其振动周期变为多少？ 解析： 设摆球的质量为，地球的质量为，依据摆球的重力近似等于地球的万有引力可知： 在海平面时有 在山顶时有 依据单摆周期公式 由两式得 由式得 思索与拓宽：理解单摆周期公式，即位置改变、摆长改变对周期的影响，周期改变与时钟快慢的关系 【实力提升】 I
29、学问与技能 在一个单摆装置中，摇摆物体是个装满水的空心小球，球的正下方有一小孔，当摆起先以小角度摇摆时，让水从球中连续流出，直到完全流出为止，则摆球的摇摆周期将() 渐渐增长渐渐减小 先增大后减小先减小后增大 已知在单摆完成10次全振动的时间内，单摆完成次全振动，两摆长之差为1.6m则两摆长a与lb分别为() a2.5m，lb0.9a0.9，lb2.5 a2.4，lb4.0a4.0，lb2.4 3如图912所示，用两条长度都是的细线悬挂一个小球，两条细线的固定点、在同一水平线上，两线间夹角为120，求小球发生微小振动时的周期 4同一地点的甲、乙两摆的振动图象如图913所示，则下列说法中正确的是
30、() 甲、乙两个单摆的摆长相等 甲、乙两个单摆所具有的机械能相等 甲、乙两个单摆的质量相等 甲、乙两个单摆的周期相等而振幅不肯定相等 5一个单摆摆长为，在悬点的正下方有一细钉拦住摆线的运动，钉与悬点间的距离为l,(摆线在左右的最大偏角均小于)，则此摆的周期是() A.C.D. II实力与素养 6一个摆长为的单摆，在地面上做简谐运动，周期为，已知地球质量为，半径为另一个摆长为的单摆，在质量为，半径为的星球表面做简谐运动，周期为，若，则地球半径与星球半径之比：为() A2:1B2:3C1:2D3:2 7如图914，一个光滑曲面AB是半径为2m的一小段圆弧，圆弧长为10cm点是弧的中点，点位于圆心的
31、正下方从圆心点、弧面上的B点、C点同时释放三个质量不同的小球，不计阻力，当小球运动到A点时，三个小球的速度分别用v1、v2和v3表示，运动所用时间分别用t1、t2和t3表示，则下列关系正确的是() t1t2t3v1v2v3 t1t2t3v1v2v3 t1t2t3v1v2v3 t1t2t3v1v2v3 有一摆长为的单摆，悬点正下方某处有一小钉，当摆球经平衡位置向左摇摆时，摆线的上部将被拦住，使摆长发生改变现使摆球做小角度摇摆，图915为摆球从右边最高点摆至左边最高点的闪光照片（悬点和小钉未摄入），点是摇摆中的最低点，且每次闪光时间间隔相等则小钉距悬点的距离为() 条件不足，无法推断 如图916所
32、示，一小球用长为的细线系于与水平面成角的光滑斜面内，小球呈平衡状态若使小球偏离平衡位置一个很小的角度无初速释放，则小球第一次运动到最低点所用时间为() 10如图917所示为一单摆做简谐运动的图象，由图象可得单摆的振幅为频率为摆长约为在图象中的一个周期内加速度为正并与速度同方向的时间范围是间，势能先减小后增加的时间范围是间 11如图918所示质量为0.99kg的物体放在光滑的弧形轨道的最低点质量为0.01kg的子弹m以100m/s的速度水平击中物体，并留在其中求物体从起先运动到返回到处所用的时间（已知圆的轨道半径为10m，g=10m/s2） 12如图919所示甲为测定长木板运动时的加速度的装置，
33、A为沙摆，当沙摆摇摆经过平衡位置时起先计时（设为第一次经过平衡位置），当它第30次经过平衡位置时测得所需时间为29s；图乙为某次试验在运动木板上留下的沙子的痕迹，测得数据如乙图所示，则木板的加速度为_m/s2（不考虑沙摆的重心改变） 专题三机械波 【考点透析】 一、本专题考点：振动在介质中的传播波横波和纵波；横波的图象；波长、频率和波速的关系为II类要求。与波有关的现象（反射、折射、叠加、干涉、衍射、多普勒现象、声波、超声波及应用）为I类要求在高考中主要考查对波的传播过程的理解；图象的应用；对有关现象的定性说明 二、理解和驾驭的内容 1机械波的特点： （1）在简谐波传播方向上，每一个质点都以它
34、自己的平衡位置为中心做简谐运动；后一质点的振动总是落后于它前一质点的振动 （2）波传播的只是运动形式（振动）和振动能量，介质并不随波的传播而迁移 （3）同一列波上全部质点的振动都具有相同的周期和频率 2波长是两个相邻的在振动过程中对平衡位置的位移总相等的质点间的距离也是波在一个周期内向前传播的距离波的周期确定于振源的周期，一列波上全部质点振动的周期都相等 3衍射、干涉是波的特有现象。在两列波相遇叠加时遵从叠加原理，两列波叠加时不受波的频率限制；干涉是一种特别的叠加，即在两波的频率相同时使某些振动加强点总加强振动减弱点总减弱的现象 4难点释疑： （1）波速与质点的振动速度无关波的传播速度是由介质
35、的物理性质确定的，在同一种介质中波的传播速度不变；而波上各质点的运动是在自身平衡位置旁边的振动，是变加速运动 （2）振动图象和波动图象的比较 振动图象波动图象 探讨对象一振动质点沿波传播方向全部质点 探讨内容表示同一质点在不同时刻的位移表示同一时刻不同质点的位移 图线 物理意义一质点位移随时间改变规律某时刻全部质点的空间分布规律 图线改变随时间推移图象持续，但已有形态不变随时间推移，图象沿传播方向平移 一完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长 （3）波的多解问题往往是由波的传播方向的双向性波长的多种可能性周期的多种可能性而引起的，在个别问题中的多解可能是由多种因素造成的，在求解过程中要特
36、殊留意 第一课时机械波的基本概念 【例题精析】 例关于机械波的概念，下列说法正确的是 质点振动的方向总是垂直于波的传播方向 简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动位移大小相等 任一振动质点每经过一个周期便沿波的传播方向移动一个波长 相隔一个周期的两个时刻，简谐波的图象相同 解析：机械波可分为横波和纵波，横波的各质点振动方向与波的传播方向垂直，纵波上各质点的振动方向与波的传播方向平行故答案错在波的传播过程中波上各质点不随波的传播而迁移，只是在自己平衡位置旁边振动，故答案错绳波可视为横波，相距半波长的两个质点总是振动方向相反位移大小相等；波上全部质点在一个周期内都完成一次全振动而回到自己原
37、来的位置，所以相隔一个周期的两时刻图象相同，故正确答案为 例如图920所示，a、b是一列波上两个质点，它们在x轴上的距离s=30m,波沿x轴正方向传播当a振动到最高点时，b恰好经过平衡位置，经过秒，波传播了30m,并且此时a经过平衡位置，b恰好到达最高点，那么 这列波的速度肯定是10m/s 这列波的周期可能是0.8s 这列波的周期可能是s 这列波的波长可能是24m 解析：波向外传播是匀速的，v=s/t=10m/s,设这列波的周期为，由题意知，经秒a质点由波峰回到平衡位置，可得（n=0,1,2,3） 另由得波长（n0,1,2,3）在n2时，对应的波长为24m,在n7时，T0.8s故答案为 【实力
38、提升】 I学问与技能 关于振动和波，下列说法中错误的是() 振动是波的成因 振动是单个质点呈现的运动现象，波动是很多质点联合起来呈现的运动现象 波的传播速度就是质点振动的速度 匀称介质中的机械波，各质点在做变速运动；而波的传播匀速的 关于公式，下列说法中正确的是() 公式说明提高波的频率f，波的速度可增大 就公式中三个物理量来说，同一波通过不同介质时只有f不变 由公式可知，波长m的声波比波长m的声波传播速度大倍 该公式只适用于机械波 3频率相同的两个振源产生的波叠加后，产生干涉现象，下列说法正确的是() 波峰、波峰叠加处质点的振动始终加强，波谷、波谷叠加处质点的振动始终减弱 振动加强点的振幅总
39、是大于振动减弱点的振幅 振动加强点的位移不行能为零 振动减弱点的位移肯定为零 一列在空气中传播的声波的波长为，则可知() 此声波比波长为的声波波速大此声波比波长为的声波波速大 此声波不行能发生反射现象此声波不能被人听到 II实力与素养 如图921是视察水波衍射现象的试验装置，和是两挡板，为波源，下列说法正确的是() 若不能视察到明显的衍射现象，试验中可把两挡板中间缝隙调小 若不能视察到明显的衍射现象，试验中可把两挡板中间缝隙调大 在缝隙后发生衍射的波的频率不肯定与振源的频率相同 若间缝隙的宽度不变，无论调整振源频率还是振幅都不能变更衍射的显著程度 如图922所示是两列频率相同的相干水波在时刻叠
40、加的状况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的振幅均为cm，且在图中所示范围内振幅不变，波速为m/s波长为0.4m，点是连线和连线的交点，下列说法中正确的是() 两点在0时刻的竖直高度差为cm 两点在0.1秒时刻的竖直高度差为cm 点的振幅为cm 在t=0.05s时刻，四点对平衡位置的位移均为零 如图923所示，在匀称介质中，和是两个振动步调总相反的相干波源，在和的连线上有三点、和，为波长，由此可知() 点振动总是最强的，总是最弱 点振动总是最弱的，总是最强 ，的振动都总是最弱的 和，和之间都有一个振动最弱的位置 .一个人在高处用望远镜凝视地面上的木工以每秒一次的频率击钉子，他每次听到
41、声音时，恰好看到锤击在钉子上，当木工停止击钉后，他又听到两次击钉声，声音在空气中传播速度为340米/秒，则可知() 木工离他340米远木工离他170米远 他听到第一次声音时，看到木工第三次击在钉子上 他听到第一次声音时，看到木工第四次击在钉子上 其次课时波的图象及应用 【例题精析】 例简谐横波某时刻的波形曲线如图924所示，由此可知() A若质点向下运动则波是从左向右传播的 B若质点向上运动则波是从左向右传播的 C若波从右向左传播，则质点向下运动 D若波从右向左传播，则质点向上运动 解析：针对A：若波从左向右传播，那么依据波的概念：振动状态传播的形式，则点应在下一时刻重复点左侧毗邻的质点的位移，由于点左边毗邻质点位移比大，因此点此刻应向上运动，故选项A错 针对B：若波从左向右传播，则应重复左侧毗邻质点的位移，即应向上运动，故选项B正确 针对C：若波从右向左传播，则应重复右侧毗邻质点的位移，即应向上运动，故选项C错误 针对D：若波从右向左传播，则应重复右侧毗邻质点的位移，即应向上运动，故选项D正确 例在平面内有一沿轴正方向传播的简谐横波，波速为，振幅为，频率为在时刻，点位于其平衡位置上方最大位移处，则距为的点如图925所示() A在时的位移是 B在时的速度最大 C在时的