高二物理暑假专题 振动和波 北师大版

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1、高二物理暑假专题振动和波北师大版一.本周教学内容：暑假专题——振动和波二.教学过程：2.在一个周期内各物理量的变化规律见下表。3.简谐运动的图像（1）坐标轴：横轴表示时间，纵轴表示位移。（2）图线特点：正弦（或余弦）曲线。（3）物理意义：表示做简谐振动的质点的位移随时间的变化规律。4.单摆周期公式中的l与g（2）g为等效重力加速度例如单摆置于以加速度a匀加速上升的升降机中，物体处于超重状态，加速度变为g'＝g＋a，此时回复力是视重mg'的切向分力，g'即为单摆的等效加速度。不论单摆处在什么情况下，在其平衡位置上的视

2、重所“产生”的加速度，可等效为单摆的“重力”加速度。5.有关波的图像的几种常见问题：（1）确定各质点的振动方向如图所示（实线）为一沿x轴正方向传播的横波，试确定质点A、B、C、D的速度方向。判断方法：将波形沿波的传播方向做微小移动，（如图中虚线）由于质点仅在y方向上振动，所以A'、B'、C'、D'即为质点运动后的位置，故该时刻A、B沿y轴正方向运动，C、D沿y轴负方向运动。从以上分析也可看出，波形方向相同的“斜坡”上速度方向相同。（2）确定波的传播方向知道波的传播方向利用“微平移”的办法，可以很简单地判断出各质点的

3、振动方向。反过来知道某一质点的运动方向，也可利用此法确定该波的传播方向。另外还有一简便实用的判断方法，同学们也可以记住。如图所示，若已知A点速度方向向上，可假想在最靠近它的波谷内有一小球。不难看出A向上运动时，小球将向右滚动，此即该波的传播方向。（3）已知波速v和波形，画出再经△t时间的波形图②特殊点法：（若知周期T则更简单）在波形上找两个特殊点，如过平衡位置的点和与它相邻的波峰（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，所以也采取去整nT留零t的方法，分别做出两特殊点经t后的位置，然

4、后按正弦规律画出新波形。（4）已知振幅A和周期T，求振动质点在△t时间内的路程和位移。求振动质点在△t时间内的路程和位移，由于牵涉质点的初始状态，需用正弦函数较复6.波的干涉和衍射【典型例题】例1.弹簧振子B的质量为M，弹簧的劲度系数为k，在B上面放一质量为m的木块A，使A和B一起在光滑水平面上做简谐运动，如图所示。振动过程中，A与B之间无相对运动，当它们离开平衡位置的位移为x时，A与B间的摩擦力大小为（）精析：木块A作简谐运动时，由题意和牛顿第二定律可得：将木块A和振子B一起为研究对象，它们作简谐运动的回复力为弹

5、簧的弹力所提供，应有由<1>式和<2>式可得：答案：C说明：本题是讨论由静摩擦力提供A物体作简谐运动回复力的问题。这里特别要注意到当两物体达到最大位移时，振动时的加速度最大，A、B两个物体之间的静摩擦力是它们振动过程中的最大静摩擦力Fm'，但不一定是A、B两物体之间的最大静摩擦力Fm，这两者之间的关系是Fm≥Fm'。例2.某弹簧振子的固有频率为2.5Hz，将弹簧振子从平衡位置拉开4cm后放开，同时开始计时，则有t＝1.55s时（）A.振子正在做加速度减小的加速运动B.振子正在做加速度增大的减速运动C.振子的速度方向

6、沿x轴正方向D.振子的位移一定大于2cm精析：根据简谐振动周期性的特点知：振子在t＝1.2s时的运动状态与t＝0时相同，则t＝1.55s时的状态与t＝0.35s时的振动状态相同。作出振子的简谐运动图像如图所示，t＝0.35s时，对应于图线上的P点，振子此时正在向最大正位移处运动，加速度正在增大，速度正在减小，速度方向为正方向，振动的往复性是振动的最大特点。每经过一个周期，质点的运动状态恢复。所以，没有必要将振子在1.55s内的简谐运动的图像都做出来，只要观察振子在一个周期内的运动情况，以后的运动情况可顺推出来。例3

7、.水平轨道AB，在B点处与半径R＝300m的光滑弧形轨道BC相切，一个质量为M＝0.99kg的木块静止于B处。现有一颗质量为m＝10g的子弹以v0＝500m/s的水平速度从左边射入木块且未穿出，如图所示。已知木块与该水平轨道AB的动摩擦因数μ＝0.5（cos5°＝0.996，g取10m/s2）。试求：子弹射入木块后，木块需经多长时间停止？精析：该题所描述的物理过程可划分为三个阶段：第一阶段为子弹与木块发生碰撞获得共同速度；第二阶段为子弹与木块一起在光滑圆弧形轨道上运动；第三阶段为子弹与木块又从B点开始在水平面AB上

8、做匀减速运动。要求子弹射入木块后木块的运动时间，关键是第二个阶段所经历时间的计算，只有子弹与木块在BC面运动的幅度较小，才可将该阶段的运动看成等效单摆的运动，现估算如下：由<1>式得：v＝5m/s与本题条件比较可知θ＝5°，故子弹与木块在BC面上的一个往返时间为等效单摆故从子弹射入木块到它们停止共需经历18.2s。说明：一切在竖直平面放置的光滑圆弧形内轨道上