高中物理選修3-4知識點機械振動與機械波解析(完整版)
【正文】 ，并粘接在一起，擺動的周期為T，a球質(zhì)量是b球質(zhì)量的5倍，( ) 解析：碰撞前后擺長不變，由T=2π知，速度為v，則B球質(zhì)量為Mb=，vb=2v，由碰撞過程動量守恒得：MvMbvb=(M+Mb)v′代入數(shù)值解得：v′=v因為h=所以h′==h.答案：D例2：一單擺做小角度擺動，其振動圖象如圖所示，以下說法正確的是 ( )，懸線對它的拉力最小，懸線對它的拉力最小，懸線對它的拉力最大，懸線對它的拉力最大解析：由振動圖線可看出，t1時刻和t0時刻，小球偏離平衡位置的位移最大，此時其速度為零，懸線對它的拉力最小，故A、C錯；t2和t4時刻，小球位于平衡位置，其速度最大，懸線的拉力最大，故B錯，D對。：，其中x為擺球偏離平衡位置的位移。(2)變化規(guī)律：位置AOB位移的大小最大減小0增大最大速度的大小0增大最大減小0動能0增大最大減小0勢能最大減小0增大最大總能(理想化)不變不變不變不變不變總結(jié)：A總機械能=任意位置的動能+勢能=平衡位置的動能=振幅位置的勢能；B彈簧振子在平衡位置的動能越大，振動的能量就越大；振幅越大，振幅位置的勢能就越大，振動的能量就越大。如圖答案D。答案：A 例2：周期為2s的簡諧運動，在半分鐘內(nèi)通過的路程是60cm，則在此時間內(nèi)振子經(jīng)過平衡位置的次數(shù)和振子的振幅分別為( ) A．15次，2cmB．30次，1cmC．15次，1cm (6)相位：用來描述周期性運動在各個時刻所處的不同狀態(tài)。簡諧運動是最簡單的、最基本的機械振動，D正確。(1)簡諧運動：如果質(zhì)點的位移與時間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動圖像(xt圖像)是一條正弦曲線，這樣的振動叫做簡諧運動。(3)特點：一個不考慮摩擦阻力，不考慮彈簧的質(zhì)量，不考慮振子的大小和形狀的理想化的物理模型。 (3)周期：做簡諧運動的物體完成一次全振動所需要的時間，符號T表示，單位是秒(s)。 在s的半個周期內(nèi)振子的位移由負(fù)的最大變?yōu)檎淖畲蟆６?、知識點說明：(1)如果質(zhì)點所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比，并且總是指向平衡位置，質(zhì)點的運動就是簡諧運動，力的方向總是指向平衡位置，所以稱這個力為回復(fù)力。x=0的質(zhì)點的位移是振幅的一半，則要運動到平衡位置的時間是，則時刻x=0的質(zhì)點越過了平衡位置速度不是最大，CD錯誤。(現(xiàn)在一般認(rèn)為是小于10176。二、知識點說明：如果振動系統(tǒng)不受外力的作用，此時的振動叫做固有振動，其振動頻率稱為固有頻率。解析：汽車每經(jīng)過一個減速帶時，減速帶都給汽車一個向上的力，這個力使汽車上下顛簸，當(dāng)這個力的頻率等于汽車的固有頻率，密部和疏部。例2：一個小石子投向平靜的湖面中心，會激起一圈圈波紋向外傳播，如果此時水面上有一片樹葉，下列對樹葉運動情況的敘述正確的是( )A．樹葉慢慢向湖心運動 B．樹葉慢慢向湖岸漂去C．在原處上下振動 D．沿著波紋做圓周運動解析：由于波在傳播過程中，只傳遞振動能量和波源所發(fā)出的信息，而各質(zhì)點不隨波遷移，只在各自的位置附近做振動，故選C。波的圖像一、學(xué)習(xí)目標(biāo)，知道橫、縱坐標(biāo)各表示什么物理量，知道什么是簡諧波。三、典型例題例1：如圖所示，（1）為某一波在t＝0時刻的波形圖，（2）為參與該波動的P點的振動圖象，則下列判斷正確的是A. 該列波的波速度為4m／s ；B．若P點的坐標(biāo)為xp＝2m，則該列波沿x軸正方向傳播C．該列波的頻率可能為 2 Hz； D．若P點的坐標(biāo)為xp＝4 m，則該列波沿x軸負(fù)方向傳播；解析：當(dāng)一列波某一時刻的波動圖象已知時，它的波長和振幅就被唯一地確定，當(dāng)其媒質(zhì)中某質(zhì)點的振動圖象已知時，這列波的周期也就被唯一地確定，所以本題中的波長λ、周期T、波速v均是唯一的．由于質(zhì)點P的坐標(biāo)位置沒有唯一地確定，所以由其振動圖象可知P點在t＝0后的運動方向，再由波動圖象確定波的傳播方向 由波動圖象和振動圖象可知該列波的波長λ=4m，周期T＝1．0s，所以波速v＝λ／T＝4m／s。8m 求位移：由于波動的重復(fù)性，經(jīng)歷時間為周期的整數(shù)倍時．位移不變，所以只需考查從圖示時刻，p質(zhì)點經(jīng)T/2時的位移即可，所以經(jīng)3．5s質(zhì)點P的位移仍為零。：(1)機械波在介質(zhì)中的傳播速度由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定，在不同的介質(zhì)中，波速是不同的；(2)公式適用于機械波，也適用于電磁波。時刻A的振動狀態(tài)（波峰）第一次傳播到Q點時，需要的時間是，C項正確。波的衍射和干涉一、學(xué)習(xí)目標(biāo)，知道波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。：(1)概念：頻率相同的兩列波疊加時，某些區(qū)域的振幅加大、某些區(qū)域的振幅減小，這種現(xiàn)象叫做波的干涉。答案：C例3：當(dāng)兩列波產(chǎn)生干涉時，如果兩列波的波峰在P點相遇，下列說法正確的是( )A．質(zhì)點P的振動始終是加強的B．質(zhì)點P的振幅最大C．質(zhì)點P的位移始終最大D．質(zhì)點P的位移有時為零解析：依題意兩列波滿足干涉條件，其波峰相遇點P一定是加強點，且振動是始終加強的，合振幅最大。答案：A例2：公路巡警開車在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出一個已知頻率的電磁波，結(jié)果該電磁波被那輛轎車反射回來時，巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)出時的低。答案：AD27。(2)因警車接收到的頻率低，由多普勒效應(yīng)知警車與轎車在相互遠(yuǎn)
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