高中物理 机械波

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1、第1课时 机械振动考点一 简谐运动的规律简谐运动的运动规律:x=Asin(ωt+φ)(1)变化规律位移增大时(2)对称规律①做简谐运动的物体,在关于平衡位置对称的两点,回复力、位移、加速度具有等大反向的关系,另外速度的大小、动能具有对称性,速度的方向可能相同或相反.②振动物体来回通过相同的两点间的时间相等,如tBC=tCB;振动物体经过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等,如tBC=tB′C′,如图1所示.图1(3)运动的周期性特征相隔T或nT的两个时刻振动物体处于同一位置且振动状态相同.例1 如图2所示,弹簧振子在BC间振动

2、,O为平衡位置,BO=OC=5cm,若振子从B到C的运动时间是1s,则下列说法中正确的是(  )图2A.振子从B经O到C完成一次全振动B.振动周期是1s,振幅是10cmC.经过两次全振动,振子通过的路程是20cmD.从B开始经过3s,振子通过的路程是30cm答案 D递进题组1.[简谐运动的理解]关于简谐运动的位移、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,速度也减小B.位移方向总是与加速度方向相反,与速度方向相同C.物体的运动方向指向平衡位置时,速度方向与位移方向相反;背离平衡位置时,速度方向与位移

3、方向相同D.物体向负方向运动时,加速度方向与速度方向相同;向正方向运动时,加速度方向与速度方向相反答案 C2.[简谐运动分析]某质点做简谐运动,其位移随时间变化的关系式为x=Asint,则质点(  )A.第1s末与第3s末的位移相同B.第1s末与第3s末的速度相同C.3s末至5s末的位移方向都相同D.3s末至5s末的速度方向都相同答案 AD3.[利用对称性分析问题]弹簧振子做简谐运动,O为平衡位置,当它经过点O时开始计时,经过0.3s,第一次到达点M,再经过0.2s第二次到达点M,则弹簧振子的周期为(  )A.0.53sB.1.4

4、sC.1.6sD.3s第15页共15页答案 AC考点二 简谐运动的图象1.简谐运动的图象图象横轴表示振动时间纵轴表示某时刻质点的位移物理意义表示振动质点的位移随时间的变化规律2.振动图象的信息(1)由图象可以看出振幅、周期.(2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移.(3)可以根据图象确定某时刻质点回复力、加速度和速度的方向.①回复力和加速度的方向:因回复力总是指向平衡位置,故回复力和加速度在图象上总是指向t轴.②速度的方向:速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判定,若下一时刻位移增大,振动质点的速度方向就是远离t轴,若下一时刻

5、位移减小,振动质点的速度方向就是指向t轴.例2 一质点做简谐运动,其位移和时间的关系如图3所示.图3(1)求t=0.25×10-2s时质点的位移;(2)在t=1.5×10-2s到t=2×10-2s的振动过程中,质点的位移、回复力、速度、动能、势能如何变化?(3)在t=0到t=8.5×10-2s时间内,质点的路程、位移各多大?答案 (1)-cm (2)变大 变大 变小 变小 变大(3)34cm 2cm变式题组4.[振动图象的理解]一质点做简谐运动的振动图象如图4所示,质点的速度方向与加速度方向相同的时间段是(  )图4A.0~0.3

6、sB.0.3~0.6sC.0.6~0.9sD.0.9~1.2s答案 BD5.[应用图象分析运动过程]如图5甲所示,弹簧振子以O点为平衡位置,在A、B两点之间做简谐运动.取向右为正方向,振子的位移x随时间t的变化如图乙所示,下列说法正确的是(  )第15页共15页图5A.t=0.8s时,振子的速度方向向左B.t=0.2s时,振子在O点右侧6cm处C.t=0.4s和t=1.2s时,振子的加速度完全相同D.t=0.4s到t=0.8s的时间内,振子的速度逐渐减小答案 A6.[应用图象求解有关物理量]如图6所示为一弹簧振子的振动图象,试完成

7、以下问题:图6(1)写出该振子简谐运动的表达式;(2)在第2s末到第3s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?(3)该振子在前100s的总位移是多少?路程是多少?故该振子简谐运动的表达式为x=5sintcm加速度达到最大值,速度等于零,动能等于零,弹性势能达到最大值.x=0,振子的路程s=25×20cm=500cm=5m.      对“理想化模型”的理解(1)确定振动质点在任一时刻的位移,如图7所示,对应t1、t2时刻的位移分别为x1=7cm,x2=-5cm.图7(2)确定振动的振幅,图象中最大位移

8、的值就是振幅,如图所示,振动的振幅是10cm.(3)确定振动的周期和频率,振动图象上一个完整的正弦(或余弦)图形在时间轴上拉开的“长度”表示周期.由图可知,OD、AE、BF的间隔都等于振动周期,T=0.2s,频率f=1/T=5Hz.(4)确定各质点

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