高中物理第2轮复习 专题5 第1讲 机械振动和机械波课件.ppt

一、简谐运动1．简谐运动的特征c．简谐运动的质点做变加速运动在一个周期内运动路程一定是4A；半个周期内运动路程一定是2A；但是如果不是从特殊时刻开始四分之一周期内的路程不一定是A.二、机械波1．机械波的产生条件：波源和介质2．周期、频率、波长和波速的关系：3．机械波的特点a．传播速度仅由机械波的种类和介质决定．b．简谐波上各质点都以它的平衡位置为中心做简谐运动是“前带后后跟前机械振动向后传”也就是说波传播的只是运动的形式(振动)和振动的能量介质中的质点并不随波迁移．4．简谐运动的图象和简谐横波的图象对比4．简谐运动的图象和简谐横波的图象对比4．简谐运动的图象和简谐横波的图象对比波的传播方向和波上质点的振动方向可以相互判断常用的方法有质点带动法、微平移法和上下坡法等．质点的起振方向都跟波源的起振方向是相同的．5．波的现象a．波可以发生叠加、干涉、衍射、多普勒效应、反射和折射等现象．b．波的干涉：(1)必要条件：频率相同、相差恒定或波程差恒定．(2)在两个完全相同的波源发出的波相互叠加的区域内某点到两个波源的距离之差为波长的整数倍该点振动加强；某点到两个波波源的距离之差为半波长的奇数倍该点振动减弱．c．多普勒效应：观察者与波源相互靠近时观察到的频率会大于波源的频率观察者与波源相互远离时观察到的频率会小于波源的频率．类型一：简谐运动的对称性及应用做简谐运动的质点在关于平衡位置对称的两点上具有大小相等的速度和加速度同时从这两点直接到平衡位置的时间、从这两点直接到对应的最大位移处的时间是相等的．这些都是利用简谐运动的对称性解题时应抓住的要点．【例1】如图5­1­1所示在足够大的平静水面上上下浮动的正方形木块A(木块既不没入水中也不脱离水面)在忽略水的粘滞阻力时其上下振动是简谐运动．若木块A的质量为m今在木块A上放上铁块B静止后木块没有全部没入水中当突然拿走铁块B时木块A在振动中恰好没有脱离水面则铁块B的质量为()A．mB．2mC．3mD．4m【解析】考虑木块A在振动过程中上升到最高点时恰好没有脱离水面由受力情况可知此时木块的加速度为重力加速度g.由对称性可知在突然拿走铁块B时A的加速度也应为g方向竖直向上．分析这时的受力情况应有：F浮-GA=mg则F浮=2mg又F浮=(m+mB)g则mB=m选A.【变式题】如图5­1­2所示一轻质弹簧竖直固定在地面上上面连接一个质量m1=1.0kg的物体A平衡时物体下表面距地面h1=40cm弹簧的弹性势能E0=0.50J.在距物体m1正上方高为h=45cm处有一个质量m2=1.0kg的物体B自由下落后与物体A碰撞并立即以相同的速度运动(两物体粘连在一起)当弹簧压缩量最大时物体距地面的高度h2=6.55cm.g=10m/s2.【解析】(1)设物体A在弹簧上平衡时弹簧的压缩量为x1弹簧的劲度系数为k根据力的平衡条件有m1g=kx1(2)两物体运动过程中弹簧弹力等于两物体总重力时具有最大速度此位置就是两物体粘合后做简谐运动的平衡位置设在平衡位置弹簧的压缩量为x2则(m1+m2)g=kx2解得：x2=0.20m设此时弹簧的长度为l2则l2=l0-x2解得：l2=0.30m当弹簧压缩量最大时是两物体振动最大位移处此时弹簧长度为h2=6.55cm两物体做简谐运动的振幅A=l2-h2=23.45cm(3)设物体B自由下落与物体A相碰时的速度为v1则设A与B碰撞结束瞬间的速度为v2根据动量守恒m2v1=(m1+m2)v2解得：v2=1.5m/s由简谐运动的对称性两物体向上运动过程达到最高点时速度为零弹簧长度为l2+A=53.45cm碰后两物体和弹簧组成的系统机械能守恒设两物体运动到最高点时的弹性势能Ep则类型二：简谐运动的图象振动图象实质上是振动物体的位移-时间图象从图象中可以得到位移、周期等相关信息并能与其他量如加速度、回复力等联系起来考虑．【例2】轻弹簧上端与力传感器相连下端系一质量为m的小球静止时小球处在位置O点在弹簧弹性限度内让小球在竖直方向上做简谐运动振幅为A.取O点为x坐标原点竖直向上为x正方向；t=0时刻小球恰经过O点