2019-2020年高二物理模塊二機械振動 機械波教案 新課標(biāo) 人教版.doc

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2019-2020年高二物理模塊二機械振動 機械波教案 新課標(biāo) 人教版 波的干涉 機械波 波的疊加 波的衍射 波的多普勒效應(yīng) 機械振動 機械波 機械振動 簡諧運動 受力特點 F = －Kx 運動性質(zhì)：變加速運動 能量轉(zhuǎn)化：機械能受恒 典型模型 彈簧振子 單擺T= 2 (與擺球質(zhì)量、振幅無關(guān)) 共振 受迫振動 （無）阻尼振動 受迫振動 【知識網(wǎng)絡(luò)】 第一節(jié) 機械振動 【考點透視】 一、考綱指要 1．彈簧振子，簡諧運動，簡諧運動的振幅、周期和頻率，簡諧運動的振動圖象。 （Ⅱ） 2．單擺，在小振幅條件下單擺作簡諧運動，周期公式。 （Ⅱ） 3．振動中的能量轉(zhuǎn)化。 （Ⅰ） 4．自由振動和受迫振動，受迫振動的振動頻率，共振及其常見的應(yīng)用。 （Ⅰ） 二、命題落點 1．對彈簧振子的振動過程的了解、。如例1。 2．考查對彈簧振子的振動圖象的應(yīng)用能力。如例2。 3．單擺振動過程中的能量轉(zhuǎn)化。如例3。 4．單擺的周期公式的理解和應(yīng)用，如例4 【典例精析】  d c b a -5 -4 -3 –2 -1 0 1 2 3 4 5 x/cm 圖7—1—1 甲 乙 例1：（03江蘇）．一彈簧振子沿軸振動，振幅為4cm，振子的平衡位置位于軸上的O點，圖7—1—1甲圖中的a、b、c、d為四個不同的振動狀態(tài)；黑點表示振子的位置，黑點上的箭頭表示運動的方向，圖7—1—1乙圖給出的①②③④四條振動圖線，可用于表示振子的振動圖象。（ ） A．若規(guī)定狀態(tài)a時t=0，則圖象為① B．若規(guī)定狀態(tài)b時t=0，則圖象為② C．若規(guī)定狀態(tài)c時t=0，則圖象為③ D．若規(guī)定狀態(tài)d時t=0，則圖象為④ 解析：A選項，t=0時，a點的位移為3cm且向正方向運動，故圖象①對。D選項，t=0時，d點位移為－4cm且向正方向運動，故圖象④對，B、C與圖象②③不對應(yīng)，故A、D對 答案：7．AD t2 t4 x t3 A －A O t1 t 圖7—1—2 例2：（xx年廣東綜合）圖圖7—1—2為彈簧振子的振動圖象，由此可知： A．在t1時刻，振子的動能最大，所受的彈性力最大 B．在t2時刻，振子的動能最大，所受的彈性力最小 C．在t3時刻，振子的動能最大，所受的彈性力最大 D．在t4時刻，振子的動能最大，所受的彈性力最大 解析：從圖象的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)可以知道此圖是機械振動圖象，將它與機械波的圖象區(qū)分開。它所描述的是一個質(zhì)點在不同時刻的位置，t2和 t4是在平衡位置處，t1和 t3是在最大振幅處，頭腦中應(yīng)出現(xiàn)一張彈簧振子的實物圖象，根據(jù)彈簧振子振動的特征，彈簧振子在平衡位置速度最大，加速度為零，即彈性力為零；在最大位置處，速度為零，加速度最大。即彈性力為最大，所以B正確。答案：B 例3： (xx年全國)細(xì)長輕繩下端拴一小球構(gòu)成單擺，在懸掛點正下方1/2擺長處有一個能擋住擺線的釘子A，如圖7—1—3所示?，F(xiàn)將單擺向左拉開一個小角度，，然后無初速度的釋放。對于以后的運動，下列說法正確的是： Ａ 圖7—1—3 A．?dāng)[球往返運動一次的周期比無釘子時的單擺周期小 Ｂ．?dāng)[球往左、右兩側(cè)上升的最大高度一樣 Ｃ．?dāng)[球往在平衡位置左右兩側(cè)走過的最大弧長相等 Ｄ．?dāng)[球往在平衡位置右側(cè)的最大擺角是左側(cè)的兩倍 θ1 Ａ α α B θ2 C 圖7—1—4 解析：根據(jù)單擺做簡諧運動的周期公式：T= 2可以知道，T與成正比，擺長減小，周期變小，故A選項正確。擺球在擺動的過程中，空氣的阻力很小可以忽略，懸線拉力不做功，只有重力做功，機械能守恒，擺球再左、右兩側(cè)上升的最大高度一樣，故B選項正確。假若無釘子，擺球擺至右側(cè)最高點B，與初位置對稱，有釘子擺球擺至右側(cè)最高點C，C、B在同一水平線上，由圖7—1—4幾何關(guān)系知θ2＝2αθ2<2θ1，故D項錯。擺球在平衡位置左側(cè)走過的最大弧長大于在右側(cè)走過的最大弧長，C選項錯。正確答案為A、B。答案：A、B 例4： (xx年春季)已知在單擺a完成10次全振動的時間內(nèi)，單擺b完成6次全振動，兩擺長之差為1.6米。則兩單擺擺長la與lb分別為 A．la＝２.５ｍ　　lb＝０.９ｍ　　 Ｂ．la＝０.９ｍ　lb＝２.５ｍ Ｃ．la=２.４ｍ　　lb＝４.０ｍ　 Ｄ．la＝４.０ｍ　lb＝２.４ｍ 解析：由題意知，Ta=，Tb=，t是a擺完成10次全振動、b擺完成6次全振動的時間，由單擺周期公式T= 2得， =2 =2，又la－lb=1.6m，解出la=0.9m，lb=2.5m。答案：B 【常見誤區(qū)】 1．對于彈簧振子的振動過程了解不夠，振動過程中的各個物理量如位移、回復(fù)力、加速度、速度的變化搞不清楚，因而出錯。例如：例2。 2．對單擺的周期公式不熟，如例4 【基礎(chǔ)演練】 1．一個單擺，在某一個行星上的振動周期為T1，在另一個行星上的周期為T2，若這兩個行星的質(zhì)量之比為M1∶M2＝4∶1，半徑之比為R1∶R2=2∶1，則 （ ） A．T1∶T2＝2∶1 B．T1∶T2＝4∶l C．T1∶T2＝ ∶1 D．Tl∶T2＝l∶1 圖7—1—5 2．如圖7—1—5所示，木塊A在光滑水平面上做簡諧運動，O為其平衡位置，C、D為振動中最大位移處，則下述說法中正確的是（ ） A．木塊A在振動中通過OD之間的任一位置P點時， 其加速度與位移的方向相反 B．木塊A振動中通過OD之間的任一位置P點時，其動量與動能都相同 C．當(dāng)木塊在C點時，有一個物體B由靜止放在A上并與A粘在一起，則可振動到右側(cè) 的D點 D．當(dāng)木塊在O點時，有一個物體B由靜止放在A上并與A粘在一起，則可振動到右側(cè) 的D點 3．（06年全國理綜卷Ⅰ，19）一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子，圖1所示的裝置可用于研究該彈簧振子的受迫振動。勻速轉(zhuǎn)動把手時，曲桿給彈簧振子以驅(qū)動力，使振子做受迫振動。把手勻速轉(zhuǎn)動的周期就是驅(qū)動力的周期，改變把手勻速轉(zhuǎn)動的速度就可以改變驅(qū)動力的周期。若保持把手不動，給砝碼一向下的初速度，砝碼便做簡諧運動，振動圖線如圖2所示。當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動，受迫振動達到穩(wěn)定時，砝碼的振動圖線如圖3所示。若用T0表示彈簧振子的固有周期，T表示驅(qū)動力的周期，y表示受迫振動達到穩(wěn)定后砝碼振動的振幅，則（ ） 圖1 圖2 y/cm 2 4 －4 0 4 6 8 1 3 5 7 －2 2 t/s t/s y/cm 4 2 －2 0 8 12 16 2 6 10 14 －1 1 圖3 A.由圖線可知T0=4s B.由圖線可知T0=8s C.當(dāng)T在4s附近時，y顯著增大；當(dāng)T比4s小得多或大得多時，y很小 D.當(dāng)T在8s附近時，y顯著增大；當(dāng)T比8s小得多或大得多時，y很小 第二節(jié) 機械波 【考點透視】 一、考綱指要 1．振動在介質(zhì)中的傳播——波：橫波和縱波。橫波的圖象，波長和波速的關(guān)系。 （Ⅰ） 2．波的疊加、干涉和衍射現(xiàn)象 （Ⅰ） 3．聲波、超聲波及其應(yīng)用 （Ⅰ） 4．多普勒效應(yīng) （Ⅰ） 5．用單擺測重力加速度 （Ⅰ） 二、命題落點 1．波的圖象和質(zhì)點振動圖象的聯(lián)系和區(qū)別，利用波的圖象來求某質(zhì)點的振動情況，波的圖象的應(yīng)用。如例1。 2．波長、波速和周期的關(guān)系，波在傳播過程中質(zhì)點的振動情況，不同質(zhì)點之間振動情況的差別和聯(lián)系，根據(jù)質(zhì)點振動情況可以知道兩質(zhì)點之間相差多少波長，并可以得出波的傳播方向。如例2。 3．機械波的本質(zhì)和特點，如例3。 【典例精析】 例1．（xx全國卷）一列簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，圖7—2—1圖1是t=1s時的波形圖，圖7—2—1圖2是波中某振動質(zhì)元位移隨時間變化的振動圖線（兩圖用同一時間起點），則圖2可能是圖1中哪個質(zhì)元的振動圖線？ 圖7—2—1 A．x=0處的質(zhì)元 B．x =1m處的質(zhì)元 C．x =2m處的質(zhì)元 D．x =3m處的質(zhì)元 解析：圖7—2—1圖1是在t=1s時的波動圖象，圖7—2—1圖2是振動圖象。由圖7—2—1圖2可知，t=1s時質(zhì)點處于平衡位置且向下振動，由圖7—2—1圖1可知，處于平衡位置的有x =0、x =2m、x =4m和x =6m個質(zhì)點，又波沿x軸負(fù)方向傳播，則質(zhì)點x =0、x =4m向下振動。答案A。 例2．(xx廣東卷)一列簡諧波沿一直線向左運動，當(dāng)直線上某質(zhì)點a向上運動到達最大移時，a點右方相距0.15m的b點剛好向下運動到最大位移處，則這列波的波長可能是（ ） A．0.6m 左 a b 右 ? ? 圖7—2—2 B．0.3m C．0.2m D．0.1m a b 圖7—2—3 解析：由波的圖象可知，當(dāng)質(zhì)點a向上運動到達最大位移時，b點剛好向下運動到最大位移處，如圖7—2—3所示，則a、b間至少有5λ，所以，0.15m=（n+0.5）λ，四個選項中只有B、D選項符合。 例3．(xx物理江蘇卷)圖7—2—4圖甲中，波源S從平衡位置y=0開始振動，運動方向豎直向上(y軸的正方向)，振動周期T=0.01s，產(chǎn)生的簡諧波向左、右兩個方向傳播，波速均為v=80m/s．經(jīng)過一段時間后，P、Q兩點開始振動，已知距離SP=1.2m、SQ=2.6m．若以Q點開始振動的時刻作為計時的零點，則在圖7—2—4圖乙的振動圖象中，能正確描述P、Q兩點振動情況的是（ ） 圖甲 P Q S v v 圖7—2—4 A. 甲為Q點振動圖象 B. 乙為Q點振動圖象 C. 丙為P點振動圖象 D. 丁為P點振動圖象 甲 丁 2T T y t 2T T y t 乙 丙 2T 2T T T y t y t o o o o 圖乙 圖7—2—4 解析：振動周期T=0.01s，波速為v=80m/s，v =，則λ=0.8m，SP=1.2m、則S、P之間相差λ SQ=2.6m，S、Q之間相差3λ，P和P關(guān)于S點對稱的點的振動情況完全一致，則和Q相差λ，由于波源開始時是向上振動的，所以Q開始也是向上振動的！A對！P比Q超前λ，D對。答案：．AD 例4．（xx全國卷Ⅱ）一簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時刻其波形如圖7—2—5所示。下列說法正確的是（ ） Q P R 2 3 4 5 x/cm 1 0 y 6 圖7—2—5 A．由波形圖可知該波的波長 B．由波形圖可知該波的周期 C．經(jīng)周期后質(zhì)元P運動到Q點 D．經(jīng)周期后質(zhì)元R的速度變?yōu)榱? 解析：由題可知，此圖是波動圖象，由圖可以直接讀出波長，A對；但讀不出周期，B錯；又因為知道波的傳播方向，則可以得出各質(zhì)點的振動方向，但是，質(zhì)點不會隨著波向前傳播，所以C錯；經(jīng)周期后質(zhì)元R到達最低點，速度為0，D對。答案：AD 【常見誤區(qū)】 1．波的周期性形成的多解，不少同學(xué)往往忽視而造成少解或錯解，如例2。 2．振動在介質(zhì)中的傳播形成機械波，在振源的兩側(cè)，介質(zhì)中關(guān)于振源對稱的質(zhì)點的振動情況完全一致，即振源的左右是不同的兩列波，而不是一列波。如例3。 【基礎(chǔ)演練】 1．（xx全國）．簡諧機械波在給定的媒質(zhì)中傳播時，下列說法中正確的是 （ ） A．振幅越大，則波傳播的速度越快 B．振幅越大，則波傳播的速度越慢 C．在一個周期內(nèi)，振動質(zhì)元走過的路程等于一個波長 D．振動的頻率越高，則波傳播一個波長的距離所用的時間越短 2．關(guān)于機械波，下列說法不正確的是 （ ） A．處在一個波峰上的所有質(zhì)點，其速度方向是相同的 B．處在一個波谷上的所有質(zhì)點，其加速度方向是相同的 C．處在一個“坡面”上的所有質(zhì)點，其位移大小沒有相同的 D．沿波的傳播方向，在一個半波長范圍內(nèi)，總有運動情況完全相同的質(zhì)點 3．一列簡諧波沿x軸正方向傳播，t=0時波形如圖7—2—6所示.已知在0.6s末，A點P 0 1 2. 3 4 5. x /m A 圖7—2—6 恰第四次(圖中為第一次)出現(xiàn)在波峰，則下列說法正確的是 （ ） A．波的周期是0.2s B．波傳播到P點需要1.5s C．P點開始振動時速度方向是向上的 D．P點在0.35s末第一次出現(xiàn)在波谷底部 C E A x B O Y D 圖7—2—7 4．一列簡諧橫波在x軸上傳播，某時刻的波形如圖7—2—7所示.已知此時質(zhì)點A的運動方向沿y軸負(fù)方向.則 （ ） A．波的傳播方向為x軸負(fù)方向 B．質(zhì)點C、D此時都向y軸負(fù)方向運動 C．質(zhì)點A將比B晚回到平衡位置 D．質(zhì)點E有最大的速度，且方向為y軸負(fù)方向 實驗 用單擺測重力加速度 【考點透視】 一、考綱指要 單擺測重力加速度 二、命題落點 1．用單擺測重力加速度中的數(shù)據(jù)處理，如例1。 圖7－1 2．實驗器材和要求。如例2。 【典例精析】 例1：在“用單擺測重力加速度”的實驗中，某同學(xué)測定了在不同擺長時的周期，數(shù)據(jù)如下表所示： 擺長l/m 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 周期T/s 1.42 1.57 1.67 1.80 1.91 2.01 T2/s2 2.01 2.46 2.79 3.24 3.65 4.04 （1）根據(jù)上表數(shù)據(jù)，為直觀地反映l和T間的關(guān)系，請在圖7－1所示的方格坐標(biāo)紙中選擇恰當(dāng)?shù)牡奈锢砹拷⒆鴺?biāo)系，畫出它們之間的關(guān)系圖線。 1.0 O 2.0 3.0 4.0 l/m 1.0 T2/s2 0.5 圖7－2 (2)若畫出來的圖線斜率為k，則 k和重力加速度g之間的關(guān)系式為__________，根據(jù)圖象得到g=____________m/s2。 解析：（1）關(guān)系圖線如圖7－2所示 （2） 9.8（9.7~9.9均可） 例2：在做“用單擺測重力加速度”的實驗中， （1）下面所給器材，選用那些器材較好，請把所選用的器材前的字母依次填寫在題后的橫線上。 A．長1m左右的細(xì)線 B．長30cm左右的細(xì)線 C．直徑2cm的鐵球 D．直徑2cm的橡膠球 E．秒表 F．時鐘 G．最小刻度是厘米的直尺 H．最小刻度是毫米的直尺 所選用的器材為：________________ （2）實驗時對擺線偏開豎直的偏角要求是__________。 解析：為減小實驗誤差，擺線應(yīng)適當(dāng)長一些，所以選A，為減小空氣阻力的影響，球的密度應(yīng)大些，所以選C，尺子應(yīng)選H。為保證單擺作簡諧運動，擺角應(yīng)較小，一般不超過10。 答案：（1）ACEF （2）擺角應(yīng)小于10 【常見誤區(qū)】 在實驗的過程中，有的同學(xué)不注意擺角應(yīng)不大于10，因此出錯。球的密度和空氣阻力的關(guān)系搞不清楚，在例2中錯選D選項。 【基礎(chǔ)演練】 1．（xx年福建）在“用單擺測重力加速度”的實驗中，下列說法正確的是 （ ） A．要求擺線長度適當(dāng)，在擺動過程中不會伸縮，且質(zhì)量很小 B．用秒表測出單擺完成一次全振動的時間，這就是單擺振動的周期；反復(fù)測三次，在算出測得周期的平均值 C．用刻度尺測量擺長時，擺長下端應(yīng)從球心算起，量到懸點處 D．測量周期T時，從擺球經(jīng)過平衡位置時開始記時 2．在“用單擺測重力加速度”的實驗中，若測的的g值比當(dāng)?shù)氐臉?biāo)準(zhǔn)值偏小，可能因為 （ ） A．測擺長時擺線拉的過緊 B．測擺長時用擺線長代替擺長而漏加小球半徑 C．測量周期時，將n次全振動誤記成n+1次全振動 D．開始記時時，小球通過平衡位置時秒表按下的時刻滯后于小球通過平衡位置的時刻 3．在“用單擺測重力加速度”的實驗中，下列措施中可以提高實驗精度的是（ ） A．選細(xì)線做為擺線 B．選重的小球做為擺球 C．拴好擺球后，令其自然下垂時測量擺長，測量時由懸點起到球心 D．單擺擺動時，最大擺角不超過 E．單擺擺動時時保持?jǐn)[線在同一數(shù)值豎直平面中 4．（xx全國春季）在“測定重力加速度”的實驗中，某同學(xué)用一根細(xì)線和一均勻小球制成單擺。他已經(jīng)測得次單擺20個周期的時間為t，從懸掛點到小球頂端的線長為l，還需要測量的物理量為____________。將g用測量的量表示，可得g=___________。 綜合能力測試（七） 一、選擇題（本題包括10小題。每小題給出的四個選項中，有的只有一個選項正確，有的有多個選項正確，全部選對的得4分，選對但不全的得2分，有選錯的得0分。） 1．聲吶（水聲測位儀）向水中發(fā)出的超聲波，遇到障礙物（如魚群、潛艇、礁石等）后被反射，測出從發(fā)出超聲波到接收到反射波的時間及方向，即可測算出障礙物的方位；雷達則向空中發(fā)射電磁波，遇到障礙物后被反射，同樣根據(jù)發(fā)射電磁波到接收到反射波的時間及方向，即可測算出障礙物的方位。超聲波與電磁波相比較，下列說法中正確的有 A．超聲波與電磁波傳播時，都向外傳遞了能量 B．這兩種波都既可以在介質(zhì)中傳播，也可以在真空中傳播 C．在空氣中傳播的速度與其它介質(zhì)中傳播的速度相比較，這兩種波在空氣中傳播時均具有較大的傳播速度 D．這兩種波傳播時，在一個周期內(nèi)均向前傳播了一個波長 2．下列關(guān)于多普勒效應(yīng)的說法正確的是 （ ） A．若聲源向觀察者靠近，則聲源發(fā)出聲波的頻率變小 B．若聲源向觀察者靠近，則聲察者接收到聲波的頻率變大 C．觀察者遠(yuǎn)離波源，則波源發(fā)出聲波的頻率變小 D．若波源與觀察者相互靠近，則觀察者接收到聲波的頻率變小 3．如所示，在均勻介質(zhì)中S1和S2是同時起振（起振方向相同）、頻率相同的兩個機械波源，它們發(fā)出的簡諧波相向傳播。在介質(zhì)中S1和S2平衡位置的連線上有a、b、c三點，已知S1a=ab=bc=cS2=λ/2（λ為波長），則下列說法中正確的是 （ ） 圖1 A．b點的振動總是最強，a、c兩點的振動總是最弱 B．b點的振動總是最弱，a、c兩點的振動總是最強 C．a(chǎn)、b、c三點的振動都總是最強 D．a(chǎn)、b、c三點的振動都是有時最強有時最弱 圖2 4．一列橫波在t=0時刻的波形圖如圖2中實線所示，在t=1s時刻的波形如圖中虛線表示，由此可以判定此波的（ ） A．波長是4cm 　B．周期一定是4s C．振幅為2cm 　 D．傳播速度一定是10m/s 5．質(zhì)量為m的小球和勁度系數(shù)為k的彈簧串到光 滑的水平桿上，組成了一個彈簧振子，如圖3 圖3 所示．現(xiàn)將振子從平衡位置O拉到其右方的B 點，此時拉力的大小為F，然后輕輕釋放振子， 振子從靜止開始運動，經(jīng)過時間t第一次回到平衡位置O， 這時振子的速度為v．則該過程中振子的平均速度為（ ） A．0 B．v/2 C．F/kt D．條件不足，無法確定 6．如圖4所示，實線為一列橫波某時刻的圖象，這列波的傳播速度為0.25 m/s，經(jīng)過時間1 s后的波形為虛線所示。那么這列波的傳播方向與在這段時間內(nèi)質(zhì)點P（x=0.1m處）所通過的路程是（ ） 圖4 A．向左，10 cm B．向右，30 cm C．向左，50 cm D．向右，70 cm 圖5 7．如圖5所示是一列簡諧橫波在t=0時刻的 波形圖．已知這列波沿x軸正方向傳播，波 速為20 m/s，則在t=0.17 s時該質(zhì)點P（ ） A．速度和加速度都沿-y方向 B．速度沿+y方向，加速度沿-y方向 C．速度和加速度均正在增大 D．速度正在增大，加速度正在減少 8．一列簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，圖6是t = 1s時的波形圖，圖7是波中某振動質(zhì)元位移隨時間變化的振動圖線（兩圖用同一時間起點），則圖7可能是圖6中哪個質(zhì)元的振動圖線？ （ ） 圖7 O t/s y/m 1 2 3 4 5 6 圖6 x/m O y/m 1 2 3 4 5 6 A．x =1m處的質(zhì)元 B．x = 2m處的質(zhì)元 C．x = 3m處的質(zhì)元 D．x = 4m處的質(zhì)元 9．如圖8所示，一根用絕緣材料制成的輕彈簧，勁度系數(shù)為k，一端固定，另一端與質(zhì)量為m、帶電量為+q的小球相連，靜止在光滑水平面上。當(dāng)施加水平向右的勻強電場E后，小球開始做簡諧運動，關(guān)于小球的運動以下說法正確的是 （ ） 圖8 A．小球的速度為零時，彈簧伸長qE/k B．小球做簡諧運動的振幅為qE/k C．運動過程中小球的機械能守恒 D．運動過程中，小球與彈簧組成的系統(tǒng)機械能改變量、電勢能改變量的代數(shù)和為零 圖9 10．如圖9所示，S為在水面上振動的波源，M、N為在水面上的兩塊擋板，其中N板可以上下移動，兩板中間有一狹縫，此時測得A處水沒有振動。為使A處水也能發(fā)生振動，可采用的方法是 （ ） A．使波源的頻率增大 B．使波源的頻率減小 C．移動N使狹縫的距離減小 D．移動N使狹縫的距離增大 第Ⅱ卷（非選擇題 共60分） 二、非選擇題（本題包括6題） 圖10 11．（6分）如圖10所示，固定圓弧軌道弧AB所含度數(shù)小于5 ， 末端切線水平。兩個相同的小球a、b分別從軌道的頂端和正 中由靜止開始下滑，比較它們到達軌道底端所用的時間和動 能：ta ______tb，Ea _______2Eb（填“>”、“=”或“<”）。 12．（9分）某同學(xué)在家里做用單擺測定重力加速度的實驗，但沒 有合適的擺球，他找到了一塊大小為3cm左右，外形不規(guī)則的大理石塊代替小球（如圖 11）。他設(shè)計的實驗步驟是： α O M 圖11 A.將石塊用細(xì)尼龍線系好，結(jié)點為M，將尼龍線的上端固定于O點 B.用刻度尺測量OM間尼龍線的長度L作為擺長 C.將石塊拉開一個大約α=30的角度，然后由靜止釋放 D.從擺球擺到最高點時開始計時，測出30次全振動的總時間t，， 由T=t/30得出周期 E.改變OM間尼龍線的長度再做幾次實驗，記下相應(yīng)的L和T F.求出多次實驗中測得的L和T的平均值作為計算時使用的數(shù)據(jù)，帶入公式求出重力加速度g （1）你認(rèn)為該同學(xué)以上實驗步驟中有錯誤或操作方法不當(dāng)?shù)氖牵ú⒄f明原因） __________________________________________________________________________ __________________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 （2）該同學(xué)用OM的長作為擺長，這樣做引起的系統(tǒng)誤差將使重力加速度的測量值比真實值偏大還是偏小?________。你認(rèn)為用什么方法可以解決擺長無法準(zhǔn)確測量的困難? 答：____________________________________________________________________。 圖12 13．（8分）如圖12所示，擺長為L的單擺，當(dāng)擺球由A經(jīng)平衡 位置O向右運動的瞬間，另一小球B以速度v同時通過平 衡位置向右運動，B與水平面無摩擦，與豎直墻壁碰撞無能 量損失，問OC間距離x滿足什么條件，才能使B返回時 與A球相遇？ 14．（10分）甲乙兩人先后觀察同一彈簧振子在豎直方向上的振 動情況。 （1）甲開始觀察時，振子正好在平衡位置并向下運動。試 在圖13中畫出甲觀察到的彈簧振子的振動圖象。已知經(jīng)過1 s后振子第一次回到平 衡位置。振子振幅為5 cm（設(shè)平衡位置向上方為正方向，時間軸上每格代表0.5 s） 圖13 圖14 （2）乙在甲觀察3.5 s后，開始觀察并記錄時間，試在圖14上畫出乙觀察到的彈簧振子的振動圖象。（只要求畫出圖象，不必寫出解答過程） 15．（12分）如圖15所示，一根緊張的水平彈性繩上的a、 b兩點，相距14m，b點在a的右方，當(dāng)一列簡諧橫波沿此繩向右傳播時，若a點的位移位于正向最大時，b點的位移恰好為零，且向下運動，經(jīng)過1s后，a點的位移為零，且向下運動，而b點的位移恰好達到負(fù)向最大位移，則這列簡諧波的波速可能為多少？ 圖16 圖15 16．（15分）如圖16所示為一列簡諧波在t1=0時刻的圖象。此時波中質(zhì)點M的運動方向沿y軸負(fù)方向，且到t2=0.55s質(zhì)點M恰好第3次到達y軸正方向最大位移處。試求： （1）此波向什么方向傳播？ （2）波速是多大？ （3）從t1=0至t3=1.2s，波中質(zhì)點N運動的路程和相對于平衡位置的位移分別是多少？ 參考答案 基礎(chǔ)演練 第一節(jié)：1．D 2．AC 3．AC 第二節(jié)： 1．D 2. AC 3. A D 4. C 實驗： 1．ACD 2．B 3．ABCDE 4．小球的直徑D 綜合能力測試（七） 1．AD 2． B3． C 4．AC 5．C 6．C7．AD 8．D 9．BD 10．BD 11．（6分）ta= tb（3分），Ea>2Eb（3分） 解析：兩小球的運動都可看作簡諧運動的一部分，時間都等于四分之一周期，而周期與振幅無關(guān)，所以ta= tb；從圖中可以看出b小球的下落高度小于a小球下落高度的一半，所以Ea>2Eb。 12．（9分）⑴（4分）B（擺長應(yīng)從懸點到大理石塊的質(zhì)心）、C（擺角太大，不能看作簡諧運動）、D、應(yīng)該從平衡位置開始記時 F（必須先分別求和各組L和T值對應(yīng)的g，再取所求得的各個g的平均值）。 ⑵（5分）小。（2分）設(shè)兩次實驗中擺線長分別為L1、L2，對應(yīng)周期分別為T1、T2，石塊質(zhì)心到M點距離為x，由和解得（3分） 13．（8分）解：A、B相遇一定在O點，B返回O點所用時間為t=2x/v （2分） A的振動周期為 T=2π（2分） A到達O點時間為t=nT/2，（n=1、2、3……）（2分） 所以2x/v=nT/2 解得：x=nπv （n=1、2、3……）（2分） 14．（10分）（1）畫出的甲觀察到的振子振動圖象如圖（1）所示。（5分） （2）畫出的乙觀察到的振子的振動圖象如圖（2）所示。（5分） 圖（1） 圖（2） 15．（12分）解：設(shè)簡諧橫波的波長、周期分別為和 由已知條件有 ①（3分） ②（3分） 簡諧波的波速 ③（2分） 將m和s代入①②③解得 m/s（其中n=0、1、2、3………，m=0、1、2、3………）（4分） 16．（15分）解：（1）此波向x軸負(fù)向傳播。（3分） （2）在t1=0到t2=0.55s這段時間里，質(zhì)點M恰好第3次到達y正方向最大位移處，則有：（2+）T =0.55s （3分） 得T =0.2s （1分） 由圖象得簡諧波的波長為=0.4m （1分） 則波速=2m/s （2分） （3）在t1=0至t3=1.2s這段時間，波中質(zhì)點N經(jīng)過了6個周期，即質(zhì)點N回到始點，所以走過的路程為L=654=120cm （2分） 相對與平衡位置的位移為2.5cm。 （3分）