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高中三年级物理

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    (选修3-4选做题)
    在某介质中形成一列简谐波
    (1)波向右传播,在0.1s时刻刚好传到B点,波形如图中实线所示,且再经过0.6 s,P点也开始起振,求:
    ①该列波的周期T
    ②从t=0时刻起到P点第一次达到波峰时止,O点对平衡位置的位移y0及其所经过的路程s0各为多少?
    ③在下图中画出B点的振动图象。
    (2)若该列波的传播速度大小为20 m/s,且波形中由实线变成虚线需要经历0.525 s时间,则该列波的传播方向如何?

    本题信息:2012年江苏模拟题物理计算题难度较难 来源:马凤霞
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本试题 “(选修3-4选做题)在某介质中形成一列简谐波(1)波向右传播,在0.1s时刻刚好传到B点,波形如图中实线所示,且再经过0.6 s,P点也开始起振,求:①该列波的周...” 主要考查您对

简谐运动的表达式

简谐运动的位移和路程

机械波的形成和传播

波长、频率和波速

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  • 简谐运动的表达式
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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,即它的振动图像(x一t图像)是一条正弦曲线,这样的振动叫做简谐运动
2.位移表达式:。其中x为位移,A为振幅,ω为角频率,φ为相位。
3.特征:
(1)动力学特征: F=-kx
回复力大小与位移大小成正比,方向与位移方向相反
(2)运动学特征:


简谐运动的判定方法:

(1)简谐运动的位移一时间图像是正弦曲线或余弦曲线。
(2)做简谐运动的物体所受力满足F=-kx,即回复力符合F和x成正比且方向总相反。
用F=-kx判定振动是否是简谐运动的步骤:
①对振动物体进行受力分析;
②沿振动方向对力进行合成与分解;
③找出回复力,判断是否符合F=-kx。


机械运动:


位移x:

由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段,是矢量,其最大值等于振幅。
机械波:

1、定义:机械振动在介质中传播的过程。
2、机械波产生的条件:①振源;②介质。
3、波的形式:由于介质中质点间存在着相互作用力,波源的振动就带动周围质点的振动,周围质点的振动再带动其邻近质点的振动,于是振动就在介质中由近及远地传播出去,形成了波
4、机械波的特点:
①机械波传播的是振动形式和能量。质点只在各自的平衡位置附近振动,并不随波迁移;
②介质中各质点的振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同;
③离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动。
5、波动与振动的关系:
波动中一定有振动,振动不一定形成波。波动是大量质点的振动,振动是单一质点的振动
振动是波动形成的原因,波动是振动传播的结果

波长:

1.定义:在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离,叫做波长,通常用λ表示
另一种定义方式: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
2.意义:波长反映了波在空间的周期性
平衡位置相距的质点振动相同,平衡位置相距的质点振动相反(其中n=0,l,2…)
3.备注:①注意定义中两个要素:“总是”,“相邻”
②在横波中两个相邻的波峰(或波谷)间的距离等于波长。在纵波中两个相邻的密部(或疏部)间的距离等于波长。
③在一个周期内机械波传播的距离等于一个波长

周期与频率:

1.概念:在波动中,各个质点的振动周期或频率是相同的,它们都等于波源的振动周期或频率,这个周期或频率也叫做波的周期或频率
2.关系:频率与周期的关系:
3.备注:①波源振动一个周期,被波源带动的质点刚好完成一个全振动,波在介质中传播一个波长
②波的频率等于单位时间内波形成完整波的个数;等于单位时间内通过介质中某点完整波形的个数;等于介质内已开始振动的任一质点在单位时间内完成全振动的次数;等于单位时间内沿波传播方向上传播距离与波长的比值,即传播距离内包含完整波形的个数
③每经历一个周期,波形图重复一次

波速:

1.定义:单位时间内振动向外传播的距离
2.定义式:
3.意义:波速是指振动在介质中传播的快慢程度
4.备注:波速与质点振动速度不同,且与其无关

三者关系:

1.定量关系:经过一个周期T,振动在介质中传播的距离等于一个波长λ,所以
2.决定因素:(1)周期T和频率f取决于波源,与v、λ无关,与介质无关。波从一种介质进人另一种介质时,周期和频率是不变的。
(2)波速v由介质本身性质决定,与f,λ无关。
(3)波长λ决定于v和f(或T),只要v和f其中一个改变,λ就改变



质点振动方向与波的传播方向的互判方法:

已知质点的振动方向可判断波的传播方向;相反,已知波的传播方向可判断质点的振动方向。
1.上下坡法
沿波的传播方向看,“上坡”的点向下振动,“下坡”的点向上振动,简称“上坡下,下坡上”。如图所示。
逆着波的传播方向看,“上坡”的点向上振动,“下坡’’的点向下振动。

2.同侧法
在波的图像上的某一点,沿纵轴方向画出一个箭头表示质点振动方向,并设想在同一点沿x轴方向画一个箭头表示波的传播方向,那么这两个箭头总是在曲线的同侧。如图所示。

3.带动法(特殊点法)
如图所示为一沿x轴正方向传播的横波,根据波的形成,靠近波源的点能带动它邻近的离波源稍远的点,可判断质点的振动方向。在质点P附近靠近波源一方的图线上另找一点P',若P’在P上方,P '带动P向上运动,则P向上运动;若P’在P下方,P带动 P’向下运动,则P’向下运动。

4.微平移法
将波形沿波的传播方向做微小移动,如图中虚线所示,由于质点仅在y轴方向上振动,所以,即质点运动后的位置,故该时刻A、B沿y轴正方向运动,C、D沿y轴负方向运动。


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