机械振动和机械波复习课件教学课件.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《机械振动和机械波复习课件教学课件.ppt》由用户(晟晟文业)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械振动 机械波 复习 课件 教学
- 资源描述:
-
1、物理选修3-4机械振动与机械波复习课件山东省肥城市高考补习学校陈文水高考分析高考分析:本模块涉及机械振动、机械波、光、电磁波、相对论共5部分内容,前两部分为重点,后三部分做好定性了解识记即可山东高考对本模块考察特点:山东高考对本模块考察特点:除07年外,均为两题。1、振动和波:波的图像 v f 关系机械波传播特点质点振动特点2、光学画光路图,找几何关系折射定律全反射3、12年高考需关注其它非重点知识。一、简谐运动一、简谐运动1、定义:如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律,即它的振动图象是一条正弦曲线,这样的振动叫简谐运动注:简谐运动是最简单最基本的振动。振动。2、简谐运动的描述(1)描
2、述简谐运动的物理量位移x:由平衡位置指向质点所在位置的有向线段,是矢量。注:位移的参考点是注:位移的参考点是平衡位置振幅A:振动物体离开平衡位置的最大距离,是标量,表示振动的强弱周期T和频率f:物体完成一次所需的时间叫周期,而频率则等于单位时间内完成全振动的次数,它们是表示振动快慢的物理量二者互为倒数关系注:简谐振动的周期和频率由振动系统自身的性质决定,和振幅无关.(2)简谐运动的表达式xAsin(t)注:_(3)简谐运动的图象物理意义:表示振子的位移随时间变化的规律,为正弦(或余弦)曲线(不是轨迹)从平衡位置开始计时,函数表从平衡位置开始计时,函数表达式为xAsin t,图象如图11所示从最
3、大位移处开始计时,函数表达式为时,函数表达式为xAcos t,图象如图12所示3简谐运动的回复力和能量(1)简谐运动回复力的特点:回复力的大小跟偏离平衡位置的位移大小成正比,回复力的方向总指向 平衡位置即:F-kx 注:回复力时刻指向平衡位置;可由F-kx 判定一个振动是否是简谐运动。回复力是按效果命名的,可由任意性质的力提供可以是几个力的合力也可以是一个力的分力;(2)弹簧振子和单摆的回复力水平弹簧振子的回复力为弹簧弹力;竖直悬挂的弹簧振子的回复力是弹力和重力的合力;单摆的回复力是摆球所受重力在圆周切线方向的分力注:单摆振动的回复力是重力单摆振动的回复力是重力的切向分力,不能说成是重力和拉力
4、的合力。在平衡位力和拉力的合力。在平衡位置振子所受回复力是零,但置振子所受回复力是零,但合力是向心力,指向悬点,不为零。不为零。(3)简谐运动的能量简谐运动过程中动能和势能相互转化,机械能守恒振动能量与振幅有关,振幅越大,能量越大4简谐振动的两个模型(1)弹簧振子(2)单摆当摆角很小时(小于10)时,单摆可以近似看做简谐运动.其周期,与摆球质量m、振幅A都无关。其中l为摆长,表示从悬点到摆球质心的距离,要区分摆长和摆线长。(3)小球在光滑圆弧上的往复滚动,和单摆完全等同。只要摆角足够小,这个振动就是简谐运动。这时周期公式中的l应该是圆弧半径R二、受迫振动和共振二、受迫振动和共振1受迫振动:物体
5、在周期性驱动力 作用下的振动做受迫振动作用下的振动做受迫振动的物体,它的周期或频率等于驱动力 的周期或频率,而与物体的周期或频率,而与物体的固有周期或频率无关2共振:做受迫振动的物体,它的固有频率与驱动力的频率越接近,其振幅就越大,当二者相等时,振幅达到最大,这就是共振现象共振曲线如图14所示三、机械波三、机械波1定义:机械振动机械振动在介质中的传播形成机械波传播形成机械波2产生条件:一是要有做机械振动的物体作为振动的物体作为波源,二是要有,二是要有能够传播机械振动的介质思考:机械波与电磁波的不同点?机械波的传播特点(规律):(1)各质点都做受迫振动,起振方向都和波源的起振方向相同;且其振动频
6、率(周期)都等于波源的振动频率(周期),但离波源越远的质点振动越滞后。(2)机械波传播的是波源的振动形式(波形)和波源提供的能量,质点不随波迁移。3机械波的分类(1)横波:质点的振动方向与波的传播方向垂直,凸起的最高处叫波峰,凹下的最低处叫波谷(2)纵波:质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上,质点分布最密的地方叫密部,质点分布最疏的地方叫疏部4描述机械波的物理量(1)波长:两个相邻的、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在横波中,两个相邻波峰(或波谷)间的距离等于波长在纵波中,两个相邻密部(或疏部)间的距离等于波长(2)频率f:波的频率由波源决定,无论在什么介质中传播,
7、波的频率不变(3)波速v:单位时间内振动向外传播的距离波速的大小由介质决定(1)在同一种均匀介质中机械波的传播是匀速的。波速、波长和频率之间满足公式:v=?f。(2)波由一种介质进入另一种介质,频率不变,波速改变,因此波长改变。5横波的图象如图15所示为一横波的图象纵坐标表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移,横坐标表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置它反映了在波传播的过程中,某一时刻介质中各质点的位移在空间的分布简谐波的图象为 正弦曲线思考:振动图像与波动图像的区思考:振动图像与波动图像的区别?别?(1)物理意义不同:振动图象表示同一质点在不同时刻的位移(类比录像像);波的图象表示介质中的
8、各个质点在同一时刻的位移(类比照片)。(2)图象的横坐标不同:振动图象的横坐标表示时间;波的图象的横坐标表示距离。坐标表示距离。(3)从振动图象上可以读出振幅和周期;从波的图象上可以读出振幅和波长。6质点振动方向与波传播方向的互判(1)微平移法:沿波的传播方向将波的图象进行一微小平移,然后由两条波形曲线来判断(2)”上、下坡上、下坡”法法沿着波的传播方向看,上坡的点向下振动,下坡的点向上振动,即”上坡下,下坡上”四、波的衍射和干涉四、波的衍射和干涉1衍射:波绕过障碍物继续传播的现象产生明显衍射现象的条件是:障碍象产生明显衍射现象的条件是:障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多2波的叠加:几列
9、波相遇时,每列波波的叠加:几列波相遇时,每列波都能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰,只是在重叠的区域里,介质的相干扰,只是在重叠的区域里,介质的质点同时参与这几列波引起的振动,质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和3干涉:频率相同的两列波叠加,某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱,并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔的现象产生稳定的干涉现象的必要条件:两列波的频率相同干涉和衍射是波所特有的现象波同时还可以发生反射,如回声五、多普勒效应五、多普勒效应当波源与观察者之间有相对运动时,观察者观察者会感到波的波的频率发生了变化,发生了变化,这种现象叫多普勒效应当波源与观察者相向运动时
10、,观察者接收到的频率的频率变大;当波源与观察者背向;当波源与观察者背向运动时,观察者接收到的频率 变小实质:波源的频率没有变化,只是观察者接收到的频率发生了变化例例1:如图如图112所示为一水平弹簧振子的振动图象,试完成以下要求:(1)写出该振子简谐运动的写出该振子简谐运动的表达式【自主解答】(1)由振动图象可得:A 5 cm,T 4 s,0,则 2T2 rad/s,故该振子简谐运动的表达式为:x 5sin2t(cm)(2)在第2 s末到第3 s末这段时间内弹簧振子的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎样变化的?(2)由图可知,在t2 s时,振子恰好通过平衡位置,此时加速度为零,随着时间的延续,
11、位移值不断加大,加速度的值也变大,速度值不断变小,动能不断减小,弹性势能逐渐增大当t3 s时,加速度的值达到最大,速度等于零,动能等于零,弹性势能达到最大值(3)该振子在前100 s的总位移是多少?路程是多少?(3)振子经过一个周期位移为零,路程为54 cm20 cm,前100 s刚好经过了25个周期,所以前100 s振子位移x0,振子路程s2025 cm500 cm5 m.【规律总结】【规律总结】(1)简谐运动的图象并非振动质点的运动轨迹(2)位移总是背离平衡位置,回复力和加速度总是指向平衡位置;向最大位移处运动时,位移变大,回复力、加速度和势能均变大,而速度和动能均减小;向平衡位置运动与此
12、相反.(3)简谐运动具有对称性:若两点ab关于O点对称,则这两点的位移、回复力、加速度、大小相等、方向相反,从O点分别到ab的时间相等,因此,在O点的速度大小一定相等。(4)简谐运动具有周期性:一个周期T内通过的路程为4A 进一步得出:T/2时间运动路程一时间运动路程一定为2A,但 T/4 时间内的路程不一定等于A.1 劲度系数为20 N/cm的水平弹簧振子,它的振动图象如图113所示,在图中A点对应的时刻图113A振子所受的弹力大小为0.5 N,方向指向x轴的负方向B振子的速度方向指向x轴正方向C在04 s内振子做1.75次全振动D在04 s内振子通过的路程为0.35 cm,位移为0解析振子
13、所受弹力Fkx5 N,A错;此时,振子的运动方向沿x轴正方向,B对;由图知T2 s,故在04 s内振子做了2次全振动,振子通过的路程为8A80.5 cm4 cm,位移为0.5 cm,C、D均错例2在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点,相邻两质点的距离均为L,如图114(a)所示一列横波沿该直线向右传播,t0时到达质点1,质点1开始向下运动,经过时间t第一次出现如图(b)所示的波形则该波:(1)波长为多少?波长为多少?(2)质点振动的周期为多少?解解:由图知该波的波长为8L.由波的传由波的传播方向可推知质点9在t时刻的振动方向向上,而t0时刻波刚传到质点1时其振动方向是向下的,由此可见
14、质点9并非是t时刻波的前沿,由题意知图(b)所示是经t时间第一次时间第一次出现的波形,可知t时刻在质点9的右侧还应有半个波长的波形未画出右侧还应有半个波长的波形未画出来,即经t时间波应从质点1传播到质点13(未画出未画出)传播的距离x1.512L 所以8L故波速 v x t12L t (2分)波的周期 Tv8L12L t2 t3.(2分)总结:1、从某时刻开始,波传播的时间是周期的多少倍,波传播的距离就是波长的多少倍;2、波刚传播到哪个位置,则该位置质点的起振方向与振源的起振方向相同2在O点有一波源,t0时刻开始向上振动,形成向右传播的一列横波t14 s时,距离O点为3 m的A点第一次达到波峰
展开阅读全文