专题11机械振动与机械波光(教师版)课件
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高一物理机械振动和机械波PPT教学课件
实质:通过传播振动的形式而将振源的能量传播出去.
②介质中各质点的振动周期和波的传播周期都与
波源的振动周期
相同. 介质
③机械波的传播速度只由
决定.
(3)波速、波长、周期、频率的关系:v= =f·λ
6.振动图象和波动图象的物理意义不同:振动图象反
映的是 一个质点在各个时刻的位置 ,而波动图象 是 某时刻各质点的位移 .振动图象随时间推移图
思路方法
1.判断波的传播方向和质点振动方向的方法:①特殊 点法,② 微平移法(波形移动法) .
2.利用波传播的周期性,双向性解题
(1)波的图象的周期性:相隔时间为周期整数倍的
ห้องสมุดไป่ตู้
两个时刻的波形相同,从而使题目的解答出现多解
的可能.
(2)波传播方向的双向性:在题目未给出传播方向 正向 负向
时,要考虑到波可沿x轴
等于这几列波分别在该质点处引起的位移的
.
9.波的现象 (1)波的叠加、干涉、衍射、多普勒效应. (2)波的干涉 ①必要条件:频率相同. ②设两列波到某一点的波程差为Δx.若两波源振 动情况完全相同,则
③加强区始终加强,减弱区始终减弱.加强区的振 幅A=A1+A2,减弱区的振幅A=|A1-A2|. ④若两波源的振动情况相反,则加强区、减弱区的
移随时间变化的表达式为:x= A sin (ωt+φ)或x= Acos (ωt+φ).
3.简谐运动的能量特征是:振动的能量与 振幅有关, 随 振幅 的增大而增大.振动系统的动能和势能相
互转化1 ,总机械能守恒,能量的转化周期是位移周
期的 2 .
弹簧振子
4.简谐运动的两种模型是
和单摆.当单摆摆
机械振动、机械波、光PPT课件 人教课标版
第十二章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对
实验十三
探究单摆的摆长与周
考纲解读
知道把单摆的运动看做简谐运动的条件.
会探究与单摆的周期有关的因素.
会用单摆测定重力加速度.
知识梳理
考点一
知识梳理
秒表
游标卡尺
知识梳理
l ′＋r
知识梳理
(5)根据单摆周期公式T＝______计算当地的重力加速度g＝_____.
不变，设法将摆长缩短一些，再次使摆球自然下垂，用同样方法
在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆的周期T2；最后用钢板 刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离
4π2ΔL
2 2 T － T ΔL.用上述测量结果，写出重力加速度的表达式g＝_________. 1 2
解析
设第一次摆长为 L，第二次摆长为 L－ΔL， L g ，T2＝2π L－ΔL 4π2ΔL g ，联立解得 g＝T1 2－T2 2.
考点一 实验操作与误差分析
2.某同学利用单摆测量重力加速度.
1
2
3
①(多选)为了使测量误差用密度和直径都较小的摆球
B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线 C.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动 D.摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大
解析
在利用单摆测重力加速度的实验中，为了使测量误差尽量
t 100.5 解析③T＝n＝ 50 s＝2.01 s 4π2n2L 4× 3.142× 502× 1 2 2 g＝ t2 ＝ m/s ≈9.76 m/s ， 2 100.5
考点一 实验操作与误差分析
1
2
3
④用多组实验数据作出 T2—L图象，也可以求出重力加速度 g.已知三
图线的示意图如图中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点 母). A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L
实验十三
探究单摆的摆长与周
考纲解读
知道把单摆的运动看做简谐运动的条件.
会探究与单摆的周期有关的因素.
会用单摆测定重力加速度.
知识梳理
考点一
知识梳理
秒表
游标卡尺
知识梳理
l ′＋r
知识梳理
(5)根据单摆周期公式T＝______计算当地的重力加速度g＝_____.
不变，设法将摆长缩短一些，再次使摆球自然下垂，用同样方法
在竖直立柱上做另一标记点，并测出单摆的周期T2；最后用钢板 刻度尺量出竖直立柱上两标记点之间的距离
4π2ΔL
2 2 T － T ΔL.用上述测量结果，写出重力加速度的表达式g＝_________. 1 2
解析
设第一次摆长为 L，第二次摆长为 L－ΔL， L g ，T2＝2π L－ΔL 4π2ΔL g ，联立解得 g＝T1 2－T2 2.
考点一 实验操作与误差分析
2.某同学利用单摆测量重力加速度.
1
2
3
①(多选)为了使测量误差用密度和直径都较小的摆球
B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线 C.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动 D.摆长一定的情况下，摆的振幅尽量大
解析
在利用单摆测重力加速度的实验中，为了使测量误差尽量
t 100.5 解析③T＝n＝ 50 s＝2.01 s 4π2n2L 4× 3.142× 502× 1 2 2 g＝ t2 ＝ m/s ≈9.76 m/s ， 2 100.5
考点一 实验操作与误差分析
1
2
3
④用多组实验数据作出 T2—L图象，也可以求出重力加速度 g.已知三
图线的示意图如图中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点 母). A.出现图线a的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L
机械振动和机械波复习课堂PPT
15
2．共振：做受迫 振动的物体，它的 固有频率与驱动力 的频率越接近，其 振幅就越大，当二 者相等时，振幅达 到最大，这就是共 振现象．共振曲线 如图1－4所示．
16
三、机械波 1．定义：机械振动在介质中的 传播形成机械波． 2．产生条件：一是要有做机械 振动的物体作为波源，二是要有 能够传播机械振动的介质． 思考：机械波与电磁波的不同点？
50
例3图1－15甲为一列简谐横波在 t＝0.10 s 时刻的波形图，P是平 衡位置为x＝1 m处的质点，Q是 平衡位置为x＝4 m处的质点，图 乙为质点Q的振动图象，则
51
52
A．t＝0.15 s时，质点Q的加速 度达到正向最大 B．t＝0.15 s时，质点P的运动 方向沿y轴负方向 C．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，该 波沿x轴正方向传播了6 m D．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质 点P通过的路程为30 cm
37
(3)振子经过一个周期位移为零， 路程为5×4 cm＝20 cm，前100 s刚好经过了25个周期，所以前 100 s振子位移x＝0，振子路程s ＝20×25 cm＝500 cm＝5 m.
38
【规律总结】 (1)简谐运动的图象并非振动质点的 运动轨迹． (2)位移总是背离平衡位置，回复力 和加速度总是指向平衡位置；向最 大位移处运动时,位移变大，回复力、 加速度和势能均变大，而速度和动 能均减小;向平衡位置运动与此相反.
线长。
13
（3）小球在光滑圆弧上的往复 滚动，和单摆完全等同。只要摆 角足够小，这个振动就是简谐运 动。这时周期公式中的l应该是圆 弧半径R
14
二、受迫振动和共振 1．受迫振动：物体在周期性驱 动力 作用下的振动．做受迫振动 的物体，它的周期或频率等于驱 动力 的周期或频率，而与物体 的固有周期或频率无关．
2．共振：做受迫 振动的物体，它的 固有频率与驱动力 的频率越接近，其 振幅就越大，当二 者相等时，振幅达 到最大，这就是共 振现象．共振曲线 如图1－4所示．
16
三、机械波 1．定义：机械振动在介质中的 传播形成机械波． 2．产生条件：一是要有做机械 振动的物体作为波源，二是要有 能够传播机械振动的介质． 思考：机械波与电磁波的不同点？
50
例3图1－15甲为一列简谐横波在 t＝0.10 s 时刻的波形图，P是平 衡位置为x＝1 m处的质点，Q是 平衡位置为x＝4 m处的质点，图 乙为质点Q的振动图象，则
51
52
A．t＝0.15 s时，质点Q的加速 度达到正向最大 B．t＝0.15 s时，质点P的运动 方向沿y轴负方向 C．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，该 波沿x轴正方向传播了6 m D．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质 点P通过的路程为30 cm
37
(3)振子经过一个周期位移为零， 路程为5×4 cm＝20 cm，前100 s刚好经过了25个周期，所以前 100 s振子位移x＝0，振子路程s ＝20×25 cm＝500 cm＝5 m.
38
【规律总结】 (1)简谐运动的图象并非振动质点的 运动轨迹． (2)位移总是背离平衡位置，回复力 和加速度总是指向平衡位置；向最 大位移处运动时,位移变大，回复力、 加速度和势能均变大，而速度和动 能均减小;向平衡位置运动与此相反.
线长。
13
（3）小球在光滑圆弧上的往复 滚动，和单摆完全等同。只要摆 角足够小，这个振动就是简谐运 动。这时周期公式中的l应该是圆 弧半径R
14
二、受迫振动和共振 1．受迫振动：物体在周期性驱 动力 作用下的振动．做受迫振动 的物体，它的周期或频率等于驱 动力 的周期或频率，而与物体 的固有周期或频率无关．
机械振动、机械波、光PPT课件 人教课标版3
(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. 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
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
增大，振动质点的速度方向就是远离t轴；若下一时刻位移减小，
释放并开始计时，在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动
)
由最高点释放
t=0时处于正向最大位移
限时自测
频率为f固，则( 驱动力频率/Hz 受迫振动振幅/cm ) 30 10.2 40 16.8 50 27.2 60 28.1 70 16.5
3.下表记录了某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，若该
4.如图甲是一个单摆振动的情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球
负
练出高分
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1. 做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，可能
是( B )
A.位移 B.速度 C.加速度 D.回复力
练出高分
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2.在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，机翼很快
且越抖越厉害，后来人们经过了艰苦的探索，利用在飞机机
性势能各是怎样变化的？
解析
在t＝2 s时，振子恰好通过平衡位置，当t＝3 s时
最大位移处， (3)该振子在前100 s的总位移是多少？路程是多少？
所以：加速度变大，速度变小，动能减小，弹性势能增大 解析 t=100 s=25T，所以前100 s振子的位移x＝0，
物理电工电子类电子课件机械振动和机械波
1. 有些洗衣机的脱水筒在正常运转时，洗衣机的振动并不强烈。但当脱水筒转动逐渐减慢直到停下的过程中，在某一小段时间内洗衣机却会发生强烈的振动。请解释该现象。
第二节 受迫振动与共振
作业与活动
项目任务与实践活动
第二节 受迫振动与共振
3. 电磁打点计时器在接通低压交流电后，振动 片（如图）做受迫振动。请观察电磁打点计时器的 结构，并分析它是如何工作的。
三、单摆的周期
第一节 简谐运动
把一根不能伸长的细线上端固定，下端拴一个小球，线的质量和球的大小可忽略不计，这种装置称为单摆。单摆是实际摆的理想化模型。如图 5-4，单摆摆长为 ，把球拉离点 O 由静止释放，球在重力 和线的拉力 共同作用下，在竖直面内沿着半径为 的一段圆弧 来回运动，点 为平衡位 置。可以证明，在摆角很小（通常 ）的情况下，单摆的振动可近似视为简谐运动。
二、共振
做中学
第二节 受迫振动与共振
从实验可见，固有周期与摆 A 周期相差越小的摆振幅越大，与摆 A 周期相同的摆 D 的振幅最大。 大量实验表明，物体做受迫振动时，驱动力的周期（或频率）与物体的固有周期（或固有频率）相差越小，受迫振动的振幅就越大（图 5-10）。当驱动力的周期（或频率）与物体的固有周期（或固有频率）相等时，受迫振动的振幅达到最大。物理学中，将这种现象称为共振。
05
机械振动和机械波
导入 从熟悉而又陌生的波说起
波就在我们身边。池塘里碧波荡漾、大海中波涛汹涌，这是水波；公园里鸟儿啼叫、音乐厅中琴声缭绕，这是声波；地震时房屋倒塌、桥梁断裂，这源于破坏力极大的地震波。水波、声波和地震波都是由于机械振动而形成的机械波。此外，用手机拨打电话，用微波炉加热食物等，这些都利用了电磁波；光波也属于电磁波。近年来，人们还探测到了来自双黑洞合并的引力波。这些波我们既熟悉又陌生，它们虽各有特点，但却有许多共同之处。本章，我们学习机械振动和机械波。什么是机械振动？机械波是怎样形成的？让我们去揭开机械振动和机械波的奥秘吧！
高中物理机械振动和机械波PPT课件
2
练习2：
有两个简谐运动：
x1
3a sin(4bt
4
)和x2
9a sin(8bt
)
2
它们的振幅之比是多少？它们的周期各是
多少 ？t =0时它们的相位差是多少？
五、简谐运动的几何描述—参考圆
匀速圆周运动在x轴上的投影为简谐运动。
五、简谐运动的几何描述—参考圆
用旋转矢量图画简谐运动的 x t 图
t 1 t 2 1 2
同相：频率相同、初相相同(即相差为0） 的两个振子振动步调完全相同。
反相：频率相同、相差为π 的两个振子 振动步调完全相反。
练习1：
下图是甲乙两弹簧振子的 x – t 图象，两
振动振幅之比为_2__∶___1，频率之比为_1_∶___1 ，
甲和乙的相差为_____ 。
实验器材
带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球，不易伸长的细线(约 1 米)、秒表、毫米刻度尺和游标卡尺．
实验步骤
(1)用细线和金属小一个球制作单摆。 (2)把单摆固定悬挂在铁架台上，让摆球自然下垂，在单摆平衡位 置处作上标记。 (3)用毫米刻度尺量出摆线长度 l′，用游标卡尺测出摆球的直径， 即得出金属小球半径 r，计算出摆长 l＝l′＋r. (4)把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度(不超过 5°)，然后放 开金属小球，让金属小球摆动，待摆动平稳后测出单摆完成 30～ 50 次全振动所用的时间 t，计算出金属小球完成一次全振动所用时 间，这个时间就是单摆的振动周期，即 T＝Nt (N 为全振动的次数).
解析 作一条过原点的与 AB 线平行的直线，所作的直线就是准确测
量摆长时所对应的图线．过横轴上某一点作一条平行纵轴的直线，则 和两条图线的交点不同，与准确测量摆长时的图线的交点对应的摆长
练习2：
有两个简谐运动：
x1
3a sin(4bt
4
)和x2
9a sin(8bt
)
2
它们的振幅之比是多少？它们的周期各是
多少 ？t =0时它们的相位差是多少？
五、简谐运动的几何描述—参考圆
匀速圆周运动在x轴上的投影为简谐运动。
五、简谐运动的几何描述—参考圆
用旋转矢量图画简谐运动的 x t 图
t 1 t 2 1 2
同相：频率相同、初相相同(即相差为0） 的两个振子振动步调完全相同。
反相：频率相同、相差为π 的两个振子 振动步调完全相反。
练习1：
下图是甲乙两弹簧振子的 x – t 图象，两
振动振幅之比为_2__∶___1，频率之比为_1_∶___1 ，
甲和乙的相差为_____ 。
实验器材
带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球，不易伸长的细线(约 1 米)、秒表、毫米刻度尺和游标卡尺．
实验步骤
(1)用细线和金属小一个球制作单摆。 (2)把单摆固定悬挂在铁架台上，让摆球自然下垂，在单摆平衡位 置处作上标记。 (3)用毫米刻度尺量出摆线长度 l′，用游标卡尺测出摆球的直径， 即得出金属小球半径 r，计算出摆长 l＝l′＋r. (4)把单摆从平衡位置处拉开一个很小的角度(不超过 5°)，然后放 开金属小球，让金属小球摆动，待摆动平稳后测出单摆完成 30～ 50 次全振动所用的时间 t，计算出金属小球完成一次全振动所用时 间，这个时间就是单摆的振动周期，即 T＝Nt (N 为全振动的次数).
解析 作一条过原点的与 AB 线平行的直线，所作的直线就是准确测
量摆长时所对应的图线．过横轴上某一点作一条平行纵轴的直线，则 和两条图线的交点不同，与准确测量摆长时的图线的交点对应的摆长
机械振动机械波复习PPT教学课件
（2）共振曲线
（3）共振的利用和防止：利用共振的有：共 振筛、转速计、微波炉、打夯机、跳板跳水、 打秋千……；防止共振的有：机床底座、航 海、军队过桥、高层建筑、火车车厢……
[例题] 如图，四个摆的摆长分别为 l1＝2m,l2＝ 1.5m, l3＝1m, l4＝0.5m，它们悬挂于同一根水 平横线上。今用周期为2s的驱动力以垂直于摆 线方向水平作用在横线上，使它们作受迫振动， 那么它们的振动稳定时
(x、y)表示x处质点某时刻的 偏离平衡位置的位移为y
描述的是某一时刻各个质点偏 离平衡位置的位移
为瞬时图象，时刻选择不同， 图象会变化，但变化中有规律
五.波的图像的应用
（1）波的传播方向和介质中质点的振动方向的关系.
y
CB x
A
a.由v判断质点的振动方向 b.由质点的振动方向判断v的方向（例4）
A、四个摆的周期相同；B、四个摆的周期不同；
C、摆3振幅最大；
答案：C
D、摆1振幅最大.
[例题] 把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上装一个电
动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这就做成
了一个共振筛。不开电动机让这个筛子自由振动时，完
成20次全振动用15s；在某电压下，电动偏心轮的转速
是88r/min。已知增大电动偏心轮的电压可以使其转速
（3）两个重要物理量
①振幅A是描述振动强弱的物理量。（注意振幅跟位移的区别， 在简谐运动的振动过程中，振幅是不变的而位移是时刻在改变 的） ②周期T是描述振动快慢的物理量。周期由振动系统本身的因 素决定，叫固有周期。T=1/f
（4）简谐运动的过程特点：
1、变化特点：抓住两条线
第一：从中间到两端：
波的图象
研究对象 研究内容
（3）共振的利用和防止：利用共振的有：共 振筛、转速计、微波炉、打夯机、跳板跳水、 打秋千……；防止共振的有：机床底座、航 海、军队过桥、高层建筑、火车车厢……
[例题] 如图，四个摆的摆长分别为 l1＝2m,l2＝ 1.5m, l3＝1m, l4＝0.5m，它们悬挂于同一根水 平横线上。今用周期为2s的驱动力以垂直于摆 线方向水平作用在横线上，使它们作受迫振动， 那么它们的振动稳定时
(x、y)表示x处质点某时刻的 偏离平衡位置的位移为y
描述的是某一时刻各个质点偏 离平衡位置的位移
为瞬时图象，时刻选择不同， 图象会变化，但变化中有规律
五.波的图像的应用
（1）波的传播方向和介质中质点的振动方向的关系.
y
CB x
A
a.由v判断质点的振动方向 b.由质点的振动方向判断v的方向（例4）
A、四个摆的周期相同；B、四个摆的周期不同；
C、摆3振幅最大；
答案：C
D、摆1振幅最大.
[例题] 把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上装一个电
动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这就做成
了一个共振筛。不开电动机让这个筛子自由振动时，完
成20次全振动用15s；在某电压下，电动偏心轮的转速
是88r/min。已知增大电动偏心轮的电压可以使其转速
（3）两个重要物理量
①振幅A是描述振动强弱的物理量。（注意振幅跟位移的区别， 在简谐运动的振动过程中，振幅是不变的而位移是时刻在改变 的） ②周期T是描述振动快慢的物理量。周期由振动系统本身的因 素决定，叫固有周期。T=1/f
（4）简谐运动的过程特点：
1、变化特点：抓住两条线
第一：从中间到两端：
波的图象
研究对象 研究内容
机械振动和机械波PPT
3．在一次全振动中，相关物理量的变化 规律 （1）位移的变化
（2）回复力的变化 （3）加速度的变化 （4）速度的变化
符号约定：增大↑ 减小↓最大M 零0 向左←向右→
二、振幅、周期和频率
振幅A： 振动物体离开平衡位置的最大距离。 振幅是标量，表示振动的强弱。
轻敲一下音叉，声音不太响， 音叉振动的振幅较小，振动较弱。 重敲一下音叉，声音较响，音叉振 动的振幅较大，振动较强。振幅的 单位和长度单位一样，在国际单位 制中，用米表示。
3．单摆的周期 [演示1]将摆长相同，质量不同的摆球拉 到同一高度释放。 现象：两摆球摆动是同步的，即说明单摆 的周期与摆球质量无关，不会受影响。
[演示2]摆角小于5°的情况下，把两个 摆球从不同高度释放。 现象：摆球同步振动，说明单摆振动的 周期和振幅无关。
[演示3] 取摆长不同，两个摆球从某一高度同时释 放，注意要α＜5°。 现象：两摆振动不同步，而且摆长越长， 振动就越慢。这说明单摆振动和摆长有关。 具体有什么关系呢？经过一系列的理论推 导和证明得到周期公式：
3．单摆的周期 [演示1]将摆长相同，质量不同的摆球拉 到同一高度释放。 现象：两摆球摆动是同步的，即说明单摆 的周期与摆球质量无关，不会受影响。
[演示2]摆角小于5°的情况下，把两个 摆球从不同高度释放。 现象：摆球同步振动，说明单摆振动的 周期和振幅无关。
[演示3] 取摆长不同，两个摆球从某一高度同时释 放，注意要α＜5°。 现象：两摆振动不同步，而且摆长越长， 振动就越慢。这说明单摆振动和摆长有关。 具体有什么关系呢？经过一系列的理论推 导和证明得到周期公式：
单摆 弹簧振子
物体振动时有一中心位置，物体 （或物体的一部分）在中心位置两侧做 往复运动，振动是机械振动的简称。
大学物理机械振动和机械波ppt课件
天文学
天文学家通过观察恒星光谱的多普勒效应来判断恒星相对于地球的运动速度，进而研究 恒星的运动规律和宇宙结构。
音乐合成
在音乐制作中，可以利用多普勒效应原理来模拟乐器声音的空间感和运动感，使音乐更 加生动和立体。
05
干涉和衍射现象在机械波中表 现
Chapter
干涉现象产生条件及类型划分
产生条件
两列波频率相同，会出现稳定的干涉现象。
波源。
多普勒效应在医学诊断中应用
超声诊断
医生利用超声波的多普勒效应来检测人体内部器官的运动状态，如心脏跳动、 血流速度等。
胎儿监测
孕妇在产前检查时，医生可以通过多普勒超声仪监测胎儿的心跳和血流情况， 以评估胎儿的健康状况。
其他领域多普勒效应应用案例
交通测速
交警使用雷达测速仪测量车辆速度时，利用了多普勒效应原理。当车辆靠近或远离测速 仪时，反射回来的微波频率会发生变化，从而计算出车辆的速度。
数据分析
根据测量数据，分析波的干涉和衍射现象，验证 相关理论。
06
非线性振动与混沌理论简介
Chapter
非线性振动概念引入和分类
非线性振动定义
描述系统振动特性不满足叠加原理的振动现象。
分类
根据振动性质可分为自治、非自治、周期激励和 随机激励等类型。
与线性振动的区别
线性振动满足叠加原理，而非线性振动则不满足。
振动的特点
周期性、重复性、等时性。
简谐振动与阻尼振动
简谐振动
物体在回复力作用下，离开平衡位置 后所做的简谐运动。
阻尼振动
物体在振动过程中受到阻力作用，振 幅逐渐减小的振动。
受迫振动与共振现象
受迫振动
物体在周期性外力作用下所发生的振动。
天文学家通过观察恒星光谱的多普勒效应来判断恒星相对于地球的运动速度，进而研究 恒星的运动规律和宇宙结构。
音乐合成
在音乐制作中，可以利用多普勒效应原理来模拟乐器声音的空间感和运动感，使音乐更 加生动和立体。
05
干涉和衍射现象在机械波中表 现
Chapter
干涉现象产生条件及类型划分
产生条件
两列波频率相同，会出现稳定的干涉现象。
波源。
多普勒效应在医学诊断中应用
超声诊断
医生利用超声波的多普勒效应来检测人体内部器官的运动状态，如心脏跳动、 血流速度等。
胎儿监测
孕妇在产前检查时，医生可以通过多普勒超声仪监测胎儿的心跳和血流情况， 以评估胎儿的健康状况。
其他领域多普勒效应应用案例
交通测速
交警使用雷达测速仪测量车辆速度时，利用了多普勒效应原理。当车辆靠近或远离测速 仪时，反射回来的微波频率会发生变化，从而计算出车辆的速度。
数据分析
根据测量数据，分析波的干涉和衍射现象，验证 相关理论。
06
非线性振动与混沌理论简介
Chapter
非线性振动概念引入和分类
非线性振动定义
描述系统振动特性不满足叠加原理的振动现象。
分类
根据振动性质可分为自治、非自治、周期激励和 随机激励等类型。
与线性振动的区别
线性振动满足叠加原理，而非线性振动则不满足。
振动的特点
周期性、重复性、等时性。
简谐振动与阻尼振动
简谐振动
物体在回复力作用下，离开平衡位置 后所做的简谐运动。
阻尼振动
物体在振动过程中受到阻力作用，振 幅逐渐减小的振动。
受迫振动与共振现象
受迫振动
物体在周期性外力作用下所发生的振动。
机械振动和机械波精品PPT课件
（3）如果波向右传播，波速是多ห้องสมุดไป่ตู้？波的周期是
多大？T 0.8 s;v 0.34n 1m/s (n 0,1,2,3,)
4n y/1cm
10
0 12 -10
24 36
48
x/cm
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
△x=v·△t
二、振动图象和波动图像的区别：
振动图象
波动图像
研究对象 一个质点
传播方向上所有质点
物理意义
一个质点不同时刻 的位移
横 坐 标 不同时间
图线变化
随时间延续，前面 的不变
同一时刻不同质点 的位移
不同质点的平衡位 置
随时间变化
三、常见问题 （一）关于振动方向和波的传播方向
1、如右图所示，为一列简谐横波某一
P
时刻的图象，若已知P点的振动方向向上，
则这列波正在向 传右播。
2.如图为一简谐横波的波形图，已知B质点先于A质
点0.08s到达波峰，由此可知波的传播方向是-x方向 ，
y/cm
波的传播速度为25m/s 。 10
0
4
8
A
12 x/m
-10
B
3、如图，沿波的传播方向上有间隔均为1m的六个 质点a、b、c、d、e、f均静止在各自的平衡位置，一 列简谐横波以2m/s的速度水平向左传播，t=0时到达质 点a，质点a开始由平衡位置向上运动。t=1s时，质点a 第一次到达最高点。则在4s<t<5s这段时间内［C ］
B、在0.1s时的速度最大 C、在0.1s时的速度向下
多大？T 0.8 s;v 0.34n 1m/s (n 0,1,2,3,)
4n y/1cm
10
0 12 -10
24 36
48
x/cm
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
△x=v·△t
二、振动图象和波动图像的区别：
振动图象
波动图像
研究对象 一个质点
传播方向上所有质点
物理意义
一个质点不同时刻 的位移
横 坐 标 不同时间
图线变化
随时间延续，前面 的不变
同一时刻不同质点 的位移
不同质点的平衡位 置
随时间变化
三、常见问题 （一）关于振动方向和波的传播方向
1、如右图所示，为一列简谐横波某一
P
时刻的图象，若已知P点的振动方向向上，
则这列波正在向 传右播。
2.如图为一简谐横波的波形图，已知B质点先于A质
点0.08s到达波峰，由此可知波的传播方向是-x方向 ，
y/cm
波的传播速度为25m/s 。 10
0
4
8
A
12 x/m
-10
B
3、如图，沿波的传播方向上有间隔均为1m的六个 质点a、b、c、d、e、f均静止在各自的平衡位置，一 列简谐横波以2m/s的速度水平向左传播，t=0时到达质 点a，质点a开始由平衡位置向上运动。t=1s时，质点a 第一次到达最高点。则在4s<t<5s这段时间内［C ］
B、在0.1s时的速度最大 C、在0.1s时的速度向下
机械振动和机械波PPT课件 人教课标版
回复力
T=2π√L/g，其中摆长L是指悬点到摆球 球心间的距离。G是单摆所在处的重力加速度。 单摆的振动周期与摆球的质量无关，与单摆振 动的振幅无关。 由于单摆的振动具有等时性，可用它制作计 时器。
公式
应用
测重力加速度g=4π²L/T²
单摆的回复力
当单摆摆动到细绳 与竖直方向夹角为a角
时，摆球受到重力mg和 细绳拉力T的作用。由 于摆角沿运动弧线运动， 单摆振动的回复力就是 重力沿运动弧线的切线 分力，如图所示。
分析： 解答：
B
C
O
M
振子振动的半周期为 已知振子从O到M的时间t1和从M到C T/2=2t + t2=(2 × 0.4+0.1)s=0.9s 再返回到 M t2。根据运动的对称性， 1的时间 从 M 运动到 O 的时间也是 t 。这样，振子 1 振子从第二次通过M点到第三次通过M点 从第二次通过M到第三次再通过M所用 还要经过时间 时间就是0.5T+2t1。 t=T/2+2t1=(0.9+0.4 × 2)s=1.7s
描述振动的物理量
简谐运动
受力特征 动力学特征
物体在与位移成正比，并且总是 指向平衡位置的力作用下的振动。
弹簧振子的振动
简谐运动的图像
产生振动的条件
只要物体离开平衡位置，就受到一个指向平衡位置的 力（回复力）的作用。
描述振动的物理量
振动物体完成一次全振动的时间叫周期。周期用 字母T表示。
振动物体在1s内完成全振动的次数叫频率。频率用字 母f表示。国际单位是赫，符号是Hz.
机械波
一、机械波和机械波的产生 1.定义：机械振动在介质中的传播 2.机械波形成条件：1、机械振动 (振源) 2. 介质 3.分类:横波和纵波 横波:振动方向和传播方向垂直. 波峰、波谷 纵波:振动方向和传播方向在同一直线上. 密部、疏部 4.机械波的特点： a.传播的是振动形式和能量，介质没有随波迁移. b. 各质点的振动周期、频率都与波源的振动周期、频 率相同. c.前一质点带动后一质点,各质点起振方向相同.
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考点四 光的折射及折射率的计算
【审题立意】
解答本题时应从以下三点进行分析： (1)计算折射率的基本公式是什么？ (2)能否画出光路图？ (3)光在介质中的传播速度与真空中一样吗？
【技能提升】
在解决光的折射问题时，应先根据题意分析光路，即画出光路图，找出入 射角和折射角，然后应用公式来求解，找出临界光线往往是解题的关键。
(1)这列波可能具有的波速； (2)当波速为280 m/s时，波的传播方向如何？以此波速传播时，x＝8 m处的 质点P从平衡位置运动至波谷所需的最短时间是多少？
【审题立意】
本题解题关键： (1)通常造成波多解的原因有哪些？ (2)“P从平衡位置至波谷所需最短时间”的条件？
【技能提升】
波的多解问题的分析思路
【解题思路】
【参考答案】
【变式训练】
图示为一光导纤维(可简化为一长玻璃丝)的示意图，玻璃丝长为L，折射率 为n，AB代表端面．已知光在真空中的传播速度为c。
(1)为使光线能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面玻璃丝的AB端面传播到另一端面所需的最长时间。
【解题思路】
【参考答案】
【变式训练】
(2014·全国卷ⅡT34(2))一厚度为h的大平板玻璃水平放置，其下表面贴有一 半径为r的圆形发光面。在玻璃板上表面放置一半径为R的圆纸片，圆纸片与 圆形发光面的中心在同一竖直线上。已知圆纸片恰好能完全遮挡住从圆形发
光面发出的光线(不考虑反射)，求平板玻璃的折射率。
【参考答案】 BCE
【变式训练】
如图所示，一列沿x轴正向传播的简谐横波，当波传到O点时开始计时， t＝7.0 s时刚好传到x＝3.5 m处。下列判断正确的是( )
A．波源的起振方向向下 B．该波的波速为2 m/s C．波源的振动频率为0.25 Hz D．再经过1.0 s，x＝1.8 m处质点通过路程是20 cm E．该波的波长为2 m
全国卷 II T20、T25 全国卷 I T25
全国卷 I T17
全国卷 II T14、T25
考点一 波动图象的分析及应用
例1 (2016•黑龙江三模) 2016年2月6日，台湾高雄市发生6.7级地震，震源深 度为15 km。如果该地震中的简谐横波在地球中匀速传播的速度大小为4 km/s， 已知波沿x轴正方向传播，某时刻刚好传到N处，如图所示，则下列说法中正确 的是________。
【审题立意】
解答本题的关键有两点： (1)参与波动的所有质点的运动有什么特点和规律？ (2)如何根据波的传播方向判断某一质点的振动方向？
【知识建构】
解题常见误区及提醒 1. 误认为波的传播速度与质点振动速度相同； 2. 误认为波的位移与质点振动位移相同； 3. 实际上每个质点都以它的平衡位置为中心振动，并不随波迁移。
【审题立意】
解答本题时应从以下几点：
(1)振动图象和波动图象有什么区别？
(2)两种图象分别提供哪些信息？
(3)公式v＝
T
中各符号代表什么？
【技能提升】
巧解两种图象综合问题的“一分、一看、二找”
一分：分清振动图象与波动图象，此问题最简单，只要看清横坐标即可，横
坐标为x则为波动图象，横坐标为t则为振动图象。
考点五 光的折射与全反射的综合
【审题立意】
正确作出光路图，灵活运用几何知识是解题的关键。
【技能提升】
1. 分析全反射问题时，先确定光是否由光密介质进入光疏介质、入射角是否 大于临界角，若不符合全反射的条件，则再由折射定律和反射定律确定光的 传播情况。 2. 在处理光的折射和全反射类型的题目时，根据折射定律及全反射的条件准 确作出几何光路图是基础，利用几何关系、折射定律是关键。 3. 明确两介质折射率的大小关系 (1)若光疏→光密：定有反射、折射光线； (2)若光密→光疏：如果入射角大于或等于临界角，一定发生全反射。
一看：看清横、纵坐标的单位，尤其要注意单位前的数量级。
二找：找准波动图象对应的时刻；找准振动图象对应的质点。
【解题思路】
由甲图可得λ＝4 m，由乙图中可得T＝1.0 s，所以该简谐横波的传播速度 为v＝T ＝4 m/s，选项A正确；t＝2 s＝2T，则从此时刻起，经过2 s，P质点 运动的路程为s＝8A＝8×0.2 cm＝1.6 cm，选项B错误；简谐横波沿x轴正向 传播，此时刻Q质点向上运动，而P质点直接向下运动，所以P质点比Q质点 先回到平衡位置，选项C正确；由乙图知t＝0时刻质点的位移为0，振动方向 沿y轴负方向，与甲图x＝2 m处t＝0时刻的状态相同，所以乙图可能是甲图x ＝2 m处质点的振动图象，选项D正确；质点越靠近平衡位置速度越大，则 此时刻M质点的振动速度大于Q质点的振动速度，选项E错误。
考点二 振动图象与波动图象的综合分析
例1 (2016•江南十校联考)图甲为某一列沿x轴正向传播的简谐横波在 t＝1.0 s时刻的波形图，图乙为参与波动的某一质点的振动图象，则下 列说法正确的是( )
A．该简谐横波的传播速度为4 m/s B．从此时刻起，经过2 s，P质点运动了8 m的路程 C．从此时刻起，P质点比Q质点先回到平衡位置 D．乙图可能是甲图x＝2 m处质点的振动图象 E．此时刻M质点的振动速度小于Q质点的振动速度
【解题思路】
【参考答案】(1)(40＋160n) m/s (120＋160n) m/s(n＝0,1,2,3，…) (2)沿x轴负向传播 2.1×10-2 s
【变式训练】
如图所示，实线是某时刻的波形图象，虚线是0.2 s后的波形图象，质点P 位于实线波的波峰处。
(1)若波向右以最小速度传播，求经过t＝4 s质点P所通过的路程； (2)若波速为35 m/s，求波的传播方向。
【参考答案】 ACD
【变式训练】
(多选)如图甲所示为一列简谐横波在t＝0.6 s时的波形图，图乙为质点A的 振动图象，则下列判断正确的是______。
T
考点三 波的多解问题
例 (2016·江西名校联考)一列简谐横波在x轴上传播，在t1＝0和t2＝0.05 s时， 其波形图分别用如图所示的实线和虚线表示，求：
专题十一 机械振动和机械波 光
五年考题导向
考点
2016
2015
2014
2013 2012
一、匀变速直线 全国丙卷T16
运动规律应用
全国卷 I T24
二、运动图象问
全国卷 II 全国卷 I
全国乙卷T21 全国卷 I T20
题
T14、T24 T19
三、牛顿第二定 律的应用
全国甲卷T19 全国乙卷T18
A．从波源开始振动到波源迁移到地面需要经过3.75 s B．从波传到N处开始计时，经过t＝0.03 s位于x＝240 m处的质点加速度最小 C．波的周期为0.015 s D．波动图象上M点此时速度方向沿y轴负方向，经过一段极短的时间后动能 减小 E．从波传到N处开始，经过0.0125 s，M点的波动状态传播到N点
【解题思路】
波上所有质点并不随波迁移，选项A错误；由题意可知该波的周期为T＝ 0.015 s，从波传到x＝120 m处开始计时，经过t＝0.03 s，波向前传播了2个周 期，位于x＝240 m处的质点在平衡位置，加速度最小，选项B、C正确；由“ 上下坡法”可得M点的速度方向沿y轴负方向，正在往平衡位置运动，速度增 大，动能增大，选项D错误；M、N点之间相距50 m，波从M点传到N点所需 时间t1＝ s＝0.012 5 s，选项E正确。