【备战2014】高考物理二轮复习学案 第9讲机械振动与机械波.doc

专题九机械振动与机械波学案典例精析题型1.(简谐运动的证明)如图所示,正方体木块漂浮在水平上,将其稍向下压后放手,试判断木块是否做简谐运动。解析:,判断木块是否做简谐运动,设木块的边长为a,质量为m,则当图14—4中木块浸入水中的高度为h,而处于静止状态时所受到的重力mg与浮力F1=ρha2g大小相等,木块在该位置处于平衡状态,于是可取该装置为平衡位置建立坐标;当木块被按下后上下运动过程中浸入水中的高度达到h+x,而如图14—5所示时,所受到的浮力大小为F2=ρ(h+x)a2g于是,木块此时所受到的合外力为:F=mg―F2=―ρa2gx―kx由此可知:木块做的是简谐运动题型2.(单摆周期公式)已知在单摆a完成10次全振动的时间内,单摆b完成6次振动,,=,lb==,lb==,lb==,lb=:由周期比得摆长比,加上题设条件中的摆长差已知,,即=,单摆b无成36次全振动,这就意味着两个单摆的周期之比为=考虑到:Ta=2πTb=2π得:=于是解得:la==.(简谐运动的周期性、对称性)如图所示,质点沿直线做简谐运动平衡位置在O点,某时刻质点通过P点向右运动,径1s再次回到P点,再经1s到达O点,若=2cm,则:质点运动的周期T=_________s;质点运动的振幅为A=_______cm,解析:注意到简谐运动的周期性,对称性等特征,,质点在第1s内从P点到达右端最大位移处,再回到P点,,而人P点到O点又历时1s,可见T=:T=6s另外,考虑到简谐运动的振动图象(如图所示)质点在t1时刻从P点开始向右运动,t2时刻又回到P点,t3时刻到达平衡位置O点,即t2―t1=t3―t2=1s由此不难得到:Asin600=2即A=cm应依次填充:6,题型4.(机械波的图像)一列横波沿直线传播,某时刻的波形如图-2所示,,此时质点A沿正方向运动,。由此可知:A、这列波的波长为1mB、这列波的频率为100HzC、这列波的波速为25m/sD、这列波向右传播图-2解析:由A点坐标结合波的图象可得波长;由A点运动到最大位移所历时间可得周期;由波长、周期、波速关系可得波速;由波形成过程的本质可得振动方向与传播方向关系。,,所以周期为T==T,所以波速为传播方向的“双向性”特点由振动图象可知:周期为T=:波长为于是可得波速为在△t=t’-t=,波的传播距离为△x=v△t=5m考虑到波的传播方向的“双向性”特征知:当波沿x轴正方向传播,t’时刻波形应如图15-5中的C图所示;当波沿x轴反方向传播,t’时刻波形应如图15-5中v=,而质点A此时是向上振动,可见它是被左侧质点所带动,即波是向右传播的。综上所述此例应选A、D。题型5.(波的干涉)如图-6所示,在同一均匀媒质中有S1、S2两个波源,这个波源的频率、振动方向均相同,且振动的步调完全一致,S1、S2之间相距两个波长,D点为S1、S2连线中点,今以D点为圆心,以R=DS1为半径画圆,问在该圆周上(S1、S2两波源除外)共有几个加强点?解析:干涉强、弱区的判断方法有两种:(1)在波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇处是干涉加强区;在波峰与波谷相遇或波谷与波峰相遇处是干涉减弱区。(2)与相同波源的距离差为半波长的偶数倍处是干涉加强区;与相同波源的距离差为半波长的奇数倍处是干涉减弱区。由干涉强、弱的第二种判断方法可知,干涉加强区的集合实际上是以两波源所在处为焦点的双曲线簇。由此不难判断:以波源边线为直径的贺周上分布看,到两波源距离差等于0的两个加强是D1、D2;到两波源距离差等于的四个加强是A1、A2、C1、C2。即:除两波源外,圆周上振动加强是共有六个。题型6.(多普勒效应)一机车汽笛频率为650Hz,机车以v=15m/s的速度观察者驶来,设空气中的声速是V=340m/s,观察者听到的声音频率为多少?解析:机车静止时,汽笛声的波长为,由于机车(波源)向观察者运动,波长应减小vT,则单位时间内通过观察者的波数变为即观察者听到的声音频率变大了,音调变高了。规律