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(每日一题)机械振动和机械波的联系与区别

更新时间:2024-04-19 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

振动与波动现象密切相关,但也有本质区别。 掌握它们的联系和区别,对于正确掌握和理解这两种运动形式,快速回答有关振动和波动的综合问题具有重要意义。Cjk物理好资源网(原物理ok网)

一、机械振动与机械波的联系与区别Cjk物理好资源网(原物理ok网)

1、从产生条件看:振动是波动的原因,波动是振动在介质中的传播。 有波动就一定有震动,但有震动就不一定有波动。 因此机械振动机械波,产生机械波的条件是:①振动; ②中等。Cjk物理好资源网(原物理ok网)

2、从运动现象来看:振动是单个质点在平衡位置的往复运动; 波动是由介质中大量粒子依次振动而形成的。 波中每个粒子的运动在其各自的平衡位置附近振动。 然而,每个粒子的振动是连续的,并且粒子不随着波的传播而迁移。Cjk物理好资源网(原物理ok网)

3、从运动本质来看:振动是一种非匀速周期运动,其位移、速度、加速度随时间呈周期性变化; 而波的传播是匀速运动,波速只与振动传播的介质有关,与振动本身无关。 传播距离与时间的关系为Cjk物理好资源网(原物理ok网)

,但对于波上的每个质点来说,其运动只是振动,其振动周期等于振动源的周期。Cjk物理好资源网(原物理ok网)

例1.关于振动与波的关系,下列说法正确的是( )Cjk物理好资源网(原物理ok网)

A、有机械波就必然有机械振动,有机械振动就必定有机械波;Cjk物理好资源网(原物理ok网)

B、某一振动源产生的波,波的频率与振动源的频率相同;Cjk物理好资源网(原物理ok网)

C、振动源的振动速度等于波速;Cjk物理好资源网(原物理ok网)

D、当振动源振动一个周期时,波上的每个粒子前进一个波长的距离。Cjk物理好资源网(原物理ok网)

解:由以上分析可知,正确答案为B。Cjk物理好资源网(原物理ok网)

2、振动图像与波动图像的区别与联系Cjk物理好资源网(原物理ok网)

振动图像和波动图像都是正弦或余弦曲线,但它们的物理意义不同。Cjk物理好资源网(原物理ok网)

(1) 振动图像Cjk物理好资源网(原物理ok网)

1、物理意义:表示振动质点在不同时刻远离平衡位置的位移。 如图1(a)所示,振动图像随时间延伸,但原始图像保持不变。Cjk物理好资源网(原物理ok网)

机械振动机械波Cjk物理好资源网(原物理ok网)

机械振动机械波Cjk物理好资源网(原物理ok网)

图1Cjk物理好资源网(原物理ok网)

2、从图像中可以确定的物理量:振幅、周期; 可以确定某一时刻质点的位移、速度和加速度方向。Cjk物理好资源网(原物理ok网)

3、质点运动方向的确定:振动图像中质点的速度方向与图像的波动方向一致,如图1(a)中A点所示。Cjk物理好资源网(原物理ok网)

(2) 波动图像Cjk物理好资源网(原物理ok网)

1、物理意义:表示介质中一系列质点在波传播方向上同时离开平衡位置的位移,如图1(b)所示。 随着时间的推移,波的图像发生变化,更多的粒子参与延伸,原始图像也随之发生变化。Cjk物理好资源网(原物理ok网)

2、从图像中可以确定的物理量:振幅、波长; 可以确定该时刻每个粒子的位移、速度和加速度方向。Cjk物理好资源网(原物理ok网)

3、质点振动方向的确定:波图像中质点振动的速度方向可以通过“上坡下坡”法则来确定:想象一个人沿着波的传播方向运动。 波形上升的方向称为上坡,波形下降的方向称为下坡。 在斜坡上,上坡的粒子向下振动,下坡的粒子向上振动,记为“向前看,上坡下,下坡上”。 如图1(b)所示。Cjk物理好资源网(原物理ok网)

例2. 如图2所示,图(a)表示一系列简谐波沿x轴传播的波形图。 如果以图中所示的情况作为计时的起点,则图(b)中的振动图应表示: ( )Cjk物理好资源网(原物理ok网)

机械振动机械波Cjk物理好资源网(原物理ok网)

图2Cjk物理好资源网(原物理ok网)

A、当这个波沿x轴正方向传播时,代表质点a的振动;Cjk物理好资源网(原物理ok网)

B、当这个波沿x轴负方向传播时,代表质点a的振动;Cjk物理好资源网(原物理ok网)

C、当这个波沿x轴正方向传播时,代表质点b的振动;Cjk物理好资源网(原物理ok网)

D、当这个波沿x轴负方向传播时,代表质点b的振动。Cjk物理好资源网(原物理ok网)

分析:从图(b)可以看出,当t=0时,粒子开始从平衡位置向y轴正方向移动。Cjk物理好资源网(原物理ok网)

机械振动机械波Cjk物理好资源网(原物理ok网)

正方向达到最大位移; 从图(a)可以看出,如果波沿x轴正方向传播,则当t=0时,质点a的振动方向沿y轴正方向,则质点b的振动方向沿y轴负方向。 如果波沿x轴负方向传播,那么当t=0时,质点a和b的振动方向分别与上述方向相反。Cjk物理好资源网(原物理ok网)

正确答案是 A 和 DCjk物理好资源网(原物理ok网)

3.振动与波综合问题实例分析Cjk物理好资源网(原物理ok网)

1. 了解振动情况并分析波的性质Cjk物理好资源网(原物理ok网)

例3 简谐序列上两个质点P和Q的振动图像如图3所示。P和Q相距30m。 求:Cjk物理好资源网(原物理ok网)

(1) 如果 P 粒子靠近振动源,则波速是多少?Cjk物理好资源网(原物理ok网)

(2) 如果 Q 粒子靠近振动源,则波速是多少?Cjk物理好资源网(原物理ok网)

机械振动机械波Cjk物理好资源网(原物理ok网)

2.了解波浪的性质并分析振动情况Cjk物理好资源网(原物理ok网)

例4、简谐振横波在某一时刻的波形如图4所示。假设波沿x轴正方向传播机械振动机械波,波速为100m/s物理资源网,P为粒子介质,那么Cjk物理好资源网(原物理ok网)

A、该波的振动频率为250Hz;Cjk物理好资源网(原物理ok网)

B、振动从O传播到P所需的时间为0.006s;Cjk物理好资源网(原物理ok网)

C、从图中所示时间起1.0s后,P的位移为零;Cjk物理好资源网(原物理ok网)

D、从图中所示时间起1.5s后,P的位移为2cm。Cjk物理好资源网(原物理ok网)

机械振动机械波Cjk物理好资源网(原物理ok网)

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