闂傚倸鍊搁崐鎼佸磹閹间礁纾归柟闂寸绾惧綊鏌熼梻瀵割槮缁炬儳缍婇弻鐔兼⒒鐎靛壊妲紒鐐劤缂嶅﹪寮婚悢鍏尖拻閻庨潧澹婂Σ顔剧磼閻愵剙鍔ょ紓宥咃躬瀵鎮㈤崗灏栨嫽闁诲酣娼ф竟濠偽i鍓х<闁绘劦鍓欓崝銈囩磽瀹ュ拑韬€殿喖顭烽幃銏ゅ礂鐏忔牗瀚介梺璇查叄濞佳勭珶婵犲伣锝夘敊閸撗咃紲闂佺粯鍔﹂崜娆撳礉閵堝棛绡€闁逞屽墴閺屽棗顓奸崨顖氬Е婵$偑鍊栫敮鎺楀磹瑜版帒鍚归柍褜鍓熼弻锝嗘償閵忕姴姣堥梺鍛婄懃閸燁偊鎮惧畡鎵殾闁搞儜灞绢棥闂佽鍑界徊濠氬礉鐎n€兾旈崨顔规嫼闂侀潻瀵岄崢濂稿礉鐎n喗鐓曢柕濞垮劤缁夎櫣鈧娲橀崝娆撳箖濞嗗浚鍟呮い鏃囨閻︽粓姊绘笟鈧ḿ褔鎮ч崱妞㈡稑螖閸愵亞鐣堕梺绋挎湰缁海澹曟總鍛婄厓鐟滄粓宕滃杈╃當闁绘梻鍘ч悞鍨亜閹哄棗浜鹃梺浼欑到閸㈡煡銈导鏉戦唶妞ゆ劧绲惧▍宥夋⒒娴h櫣甯涢柛銊╂涧铻炴繛鍡樺灍閸嬫捇妫冨☉姘卞姱濠殿喖锕ュ钘壩涢崘銊㈡婵﹩鍓﹂弳顐g節绾版ɑ顫婇柛瀣嚇閵嗗啴宕卞☉妯肩杽闂侀潧饪撮悡鍫澪i崜褏纾藉ù锝勭矙閸濇椽鎮介銈囩瘈妤犵偛鍟撮崺锟犲川椤撶媭妲伴梻浣藉亹閳峰牓宕楀☉姘潟婵犻潧顑嗛埛鎺懨归敐鍫燁仩閻㈩垱绋戦妴鎺戭潩椤撗勭杹閻庤娲樻繛濠囧极閹版澘骞㈡俊顖氭惈娴煎酣姊绘笟鈧埀顒傚仜閼活垱鏅堕幘顔界厸閻忕偟鍋撶粈瀣偓瑙勬礈閸樠囧煘閹达箑鐐婇柤鍝ヮ暜妤犲繘姊婚崒娆戭槮闁圭寽銈嗘噷闂備礁婀遍幊鎾趁洪鐑嗗殨濠电姵鑹鹃悞娲煕閹扳晛濡跨紒鎰仱閺岋綀绠涢弴鐐版勃闂佹悶鍔嶇换鍌炲煝娴犲鏁傞柛娑卞灣閻﹀牓姊洪棃娑氱疄闁搞劍妞藉畷鐢稿焵椤掆偓閳规垿鍩ラ崱妞剧凹缂備浇顕ч崐鍧楀箖閹呮殝闁逛絻娅曢弬鈧梻浣虹《濡狙囧疾濞戙垹绠栭柟杈鹃檮閳锋垹绱掗娑欑濠⒀勭叀閺屾盯寮埀顒傛暜閻愮儤鍤嶉弶鍫涘妿缁♀偓濠殿喗锕╅崢鎼佸箯濞差亝鈷戦柛娑橈功缁犳捇鎮楀鐓庡⒋闁糕斁鍋撳銈嗗笂閻掞箓宕愰幇鐗堢厵妞ゆ梻鐓鍫濈厴闁瑰濮崑鎾绘晲閸涱垯绮甸梺鍝勬噺缁矂鈥旈崘顔嘉ч柛鈩冾殔椤洭姊虹粙鍖℃敾妞ゃ劌鐗婄粩鐔煎即閻旀椽妾紓浣割儓濞夋洘顨ラ崶顒佲拺闁告挻褰冩禍婵堢磼鐎n偄鐏﹀ǎ鍥э躬閹墽浠︾粙澶稿闁荤喐鐟ョ€氼厾绮堥埀顒勬⒑濞茶澧柕鍫熸倐瀹曟椽鍩€椤掍降浜滈柟鐑樺灥閺嬨倖绻涢崗鐓庡缂佺粯鐩畷锝嗗緞閸涱垳绐楅梻浣芥〃缁讹繝宕抽敐澶屽祦闁圭儤鍤﹂弮鍌楀亾閿濆骸澧伴柍绗哄€栫换婵嬫偨闂堟稈鏋呭┑鐐板尃閸ヨ埖鏅為梺鍦濠㈡﹢寮告笟鈧弻娑㈠即閵娿儳浠梺缁樻尪閸ㄧ儤绌辨繝鍥舵晬婵炲棙甯╅崝鍛攽閳╁啫绲婚柛銏$叀閳ワ妇鎹勯妸锕€鏋傞梺鍛婃处閸撴盯藝閺夊簱鏀芥い鏃傘€嬮弨缁樹繆閻愯埖顥夐柣锝囧厴婵℃悂鏁傞崜褏妲囬梻浣告啞濞诧箓宕㈤崜褏鐜绘俊銈呮噺閳锋帒霉閿濆懏鍤堥柛锔诲幐閸嬫挸鈽夐幒鎾寸彆缂備胶绮粙鎺旀崲濠靛鐐婄憸蹇涙偩妤e啯鐓熼煫鍥ㄦ礀娴犫晝鎮▎鎾寸厸閻庯綆浜崣鍕煛瀹€鈧崰鏍嵁閸℃凹妾ㄩ梺鎼炲€楅崰鏍蓟濞戞﹩娼ㄩ柍褜鍓氱粋宥囨崉娓氼垱缍庡┑鐐叉▕娴滄粍瀵奸悩缁樼厱闁哄洢鍔屾晶顕€鏌涚€n亞效婵﹥妞藉畷銊︾節閸愵亜寮抽梻浣规た閸樺ジ宕愰崸妤冨祦闁告劦鐓堝ḿ銊╂煃瑜滈崜鐔肩嵁閸愵喖鐓涢柛娑卞枛娴犳椽姊哄Ч鍥х伄妞わ綆鍠氬Σ鎰板蓟閵夛腹鎷绘繛杈剧秬濞咃絿鏁☉銏$厽闁绘梹娼欓悘鑼偓瑙勬礃閸ㄥ潡鐛Ο鑲╃<婵☆垳鍘ч獮鍫ユ⒒娓氣偓濞佳勭仚闂佺ǹ瀛╂繛濠傜暦濞差亝鏅查柛銉到娴滅偓绻涢崼婵堜虎闁哄绋掗妵鍕敇閵忊剝鏆犳繛锝呮搐閿曨亪鐛弽銊﹀闁告縿鍎遍獮鎰版⒒娴e懙褰掑嫉椤掑嫭鍎楁い鏃€宕樻慨鍐裁归悩宸剱闁抽攱甯掗湁闁挎繂鎳忛崵鍫㈡喐閻楀牆绗掗悗姘槹閵囧嫰骞掗幋婵冨亾婵犳碍鍎楁繛鍡樻尰閻撴瑩寮堕崼鐔峰姢闁伙附绮撻弻鈩冩媴缁嬪簱鍋撻崸妤€钃熼柕濞炬櫆閸嬪棝鏌涚仦鍓р槈妞ゅ骏鎷�濠电姷鏁告慨鐑藉极閸涘﹥鍙忛柣鎴f閺嬩線鏌涘☉姗堟敾闁告瑥绻橀弻锝夊箣閿濆棭妫勯梺鍝勵儎缁舵岸寮诲☉妯锋婵鐗婇弫楣冩⒑閸涘﹦鎳冪紒缁橈耿瀵鏁愭径濠勵吅闂佹寧绻傚Λ顓炍涢崟顖涒拺闁告繂瀚烽崕搴g磼閼搁潧鍝虹€殿喛顕ч埥澶娢熼柨瀣垫綌婵犳鍠楅〃鍛存偋婵犲洤鏋佸Δ锝呭暞閳锋垿鏌涘☉姗堝姛闁瑰啿鍟扮槐鎺旂磼濮楀牐鈧法鈧鍠栭…鐑藉极閹邦厼绶炲┑鐘插閸氬懘姊绘担鐟邦嚋缂佽鍊歌灋妞ゆ挾鍊e☉銏犵妞ゆ牗绋堥幏娲⒑閸涘﹦绠撻悗姘卞厴瀹曟洘鎯旈敐鍥╋紲闂佸吋鎮傚ḿ褔宕搹鍏夊亾濞堝灝鏋涙い顓犲厴楠炲啴濮€閵堝懐顦ч柣蹇撶箲閻楁鈧矮绮欏铏规嫚閺屻儱寮板┑鐐板尃閸曨厾褰炬繝鐢靛Т娴硷綁鏁愭径妯绘櫓闂佸憡鎸嗛崪鍐簥闂傚倷娴囬鏍垂鎼淬劌绀冮柨婵嗘閻﹁京绱撻崒姘偓椋庢閿熺姴闂い鏇楀亾鐎规洖缍婇獮搴ㄦ寠婢跺矈鍞归梻渚€娼х换鎺撴叏椤撶倣锝夊醇閵夛妇鍘棅顐㈡处濞叉牕鏆╂俊鐐€栭幐璇差渻閽樺娼栨繛宸簻娴肩娀鏌涢弴銊ヤ簼婵炲牊绮撳铏圭矙濞嗘儳鍓遍梺鍦嚀濞差厼顕g拠娴嬫闁靛繒濮堣閺屾稑鈽夐崡鐐碘偓铏规喐閺冨牆钃熼柨娑樺濞岊亪鏌涢幘妤€瀚崹鍗炩攽閻樻鏆滅紒杈ㄦ礋瀹曟顫滈埀顒勫Υ娴g硶鏋庨柟鐐綑娴滄鏌熼悡搴f憼閽冮亶鎮楀顐ょ煓婵﹤顭峰畷鎺戔枎閹邦喓鍋樻繝纰樺墲閵囨粓宕濇惔锝呭灊闁割偆鍠愭刊鎾偣閸ャ儱鍔滄俊鐐扮矙閵嗕礁顫滈埀顒佹叏閳ь剟鏌eΟ鐓庡妺闁硅弓鍗冲缁樻媴閸涘﹥鍎撳┑鐐存綑鐎氼喖危閹版澘鍗抽柕蹇娾偓鍏呯棯闂備線鈧偛鑻晶瀛樻叏婵犲啯銇濈€规洦鍋婂畷鐔碱敆閳ь剛绮e☉銏♀拺缂佸绨遍惇瀣煕鐎n亷鏀诲ǎ鍥э躬閹粓鎳為妷锔界彆闂佸搫顦遍崑鐐寸珶閸℃稒鍎庨幖娣妽閳锋帒霉閿濆洦鍤€妞ゆ洘绮嶆穱濠囶敃閿涘嫮鐛㈠銈冨灪娣囨椽藝閺屻儲鐓冮悹鍥皺瀛濆銈嗘尭閸氬顕ラ崟顓涘亾閿濆骸澧鐐茬У娣囧﹪鎮欓鍕ㄥ亾閺嵮屾綎濠电姵纰嶉崑銈夋煛閸屾氨姘ㄩ柡瀣⒐缁绘繃绻濋崒娑樻珴闂佺ǹ顑嗛幐楣冨箟閹绢喖绀嬫い鎺戝亞濡茬増淇婇悙顏勨偓鎴﹀礉鐏炶娇娑樜旈崪浣规櫔闂侀潧顦弲娑氱矆鐎n偁浜滈柟鐑樺灥閳ь剙顭烽幆渚€宕奸悢铏诡啎闁哄鐗嗘晶浠嬪礆閺夋鐔嗛柣鐔峰簻瀹搞儵鎽堕悙瀵哥瘈濠电姴鍊绘晶娑㈡煃闁垮娴柡灞剧〒娴狅箓骞戦幇顒夋闂備線鈧偛鑻晶瀛樸亜閵夛附灏甸柛鎺撳浮瀹曞ジ鎮㈤搹瑙勫殞闂備線鈧偛鑻晶鎾煟濞戝崬鏋熺€垫澘瀚伴獮鍥敆閸屾瑧绀堥梻浣哄劦閸撴繄鏁繝鍥ㄥ€块柨鏇楀亾妞ゎ亜鍟粋鎺斺偓锝庝簼閻庮剟姊洪崨濠傚Е闁哥姵鐗滄竟鏇㈠礂閸忕厧寮垮┑鈽嗗灥椤曆囧极閸撗呯<闁告鍋涢懜褰掓煃鐟欏嫬鐏撮柟顔规櫊椤㈡瑩鎳栭埡鈧槐姗€姊绘担铏广€婇柡鍛矒閹囨偐閼碱剚娈惧┑鐘绘涧椤戝懘宕¢幎鑺ョ厪闊洦娲栧瓭閻庢鍠氶崗妯侯潖濞差亝顥堟繛鎴i哺瀛濋梻浣告惈閹冲繒鍒掗幘璇茬畺闁跨喓濮甸崑鍕煕韫囨艾浜归柛妯兼暬濮婄粯绗熼崶褍浼庣紓浣哄У閸ㄥ灝顕g粙搴撴闁靛骏绱曢崢閬嶆⒑閸濆嫬鈧綊顢栧▎鎾崇?闁哄啫鐗婇悡娑㈡倶閻愬灚娅曢弫鍫ユ⒑閸濆嫯顫﹂柛鏂块叄閸┾偓妞ゆ帒锕︾粔闈浢瑰⿰鍛沪閻庣數鍘ч悾婵嬪礋椤戣姤瀚奸梺鑽ゅТ濞茬娀鍩€椤掑啯鐝柣蹇撶墢缁辨捇宕掑姣欍垽鏌ㄩ弴銊ら偗闁诡喕鍗抽、娆撴偩瀹€鈧幊婵嬫⒑闁偛鑻晶鎾煟濞戝崬娅嶆鐐村笒铻栭柍褜鍓涚划濠氭晲閸℃瑧鐦堥梺鍓茬厛閸嬪嫭鎱ㄦ径鎰厓鐟滄粓宕滃┑鍡忔瀺闁哄洨濮靛畷鍙夌節闂堟侗鍎愰柛瀣ㄥ姂濮婂宕奸悢琛℃)缂備緡鍠栭悥鐓庮潖濞差亝鍋¢柡澶嬪濮f劗绱撴担铏瑰笡闁挎岸鏌i敐鍛Щ闁宠鍨垮畷杈疀閺冨倵鍋撴繝姘拺閻熸瑥瀚崝銈夋煟閵堝懏鍠樻鐐搭殜瀵挳濮€閳锯偓閹疯櫣绱撻崒娆戝妽閽冮亶鏌嶉柨瀣诞闁哄本绋戣灒闁绘ê寮堕崳浠嬫煟椤撶偞顥㈤柡灞剧洴瀵挳濡搁妷褌鐢婚梻浣虹帛閹稿摜鎹㈠鈧璇测槈閵忊晜鏅濋梺鎸庣箓濞层劑鎮鹃崫鍕垫富闁靛牆鍟崝婊呯磼椤旇偐效濠碉紕鏁诲畷鐔碱敊閸撗勬緫闂備線娼ч¨鈧紒鐘冲灴椤㈡棃鏁撻敓锟�
三個(gè)質(zhì)點(diǎn)同時(shí)同地沿直線運(yùn)動(dòng)的位移圖象如圖所示,則下列說法中正確的是( �。�
A.在t0時(shí)間內(nèi),它們的平均速度大小相等
B.在t0時(shí)間內(nèi),它們的平均速率大小相等
C.在t0時(shí)間內(nèi),Ⅱ、Ⅲ的平均速率相等
D.在t0時(shí)間內(nèi),Ⅰ的平均速度最大
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由圖可知:在t0時(shí)間內(nèi),三個(gè)質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間和位移相同,Ⅱ、Ⅲ的路程也相等,Ⅰ的路程最大,
根據(jù)平均速度等于位移除以時(shí)間可知:它們的平均速度大小相等;
根據(jù)平均速率等于路程除以時(shí)間可知,Ⅱ、Ⅲ的平均速率相等,Ⅰ的平均速率最大,故AC正確,BD錯(cuò)誤.
故選AC.
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目:高中物理 來源: 題型:閱讀理解

第六部分 振動(dòng)和波

第一講 基本知識(shí)介紹

《振動(dòng)和波》的競賽考綱和高考要求有很大的不同,必須做一些相對(duì)詳細(xì)的補(bǔ)充。

一、簡諧運(yùn)動(dòng)

1、簡諧運(yùn)動(dòng)定義:= -k             

凡是所受合力和位移滿足①式的質(zhì)點(diǎn),均可稱之為諧振子,如彈簧振子、小角度單擺等。

諧振子的加速度:= -

2、簡諧運(yùn)動(dòng)的方程

回避高等數(shù)學(xué)工具,我們可以將簡諧運(yùn)動(dòng)看成勻速圓周運(yùn)動(dòng)在某一條直線上的投影運(yùn)動(dòng)(以下均看在x方向的投影),圓周運(yùn)動(dòng)的半徑即為簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅A 。

依據(jù):x = -mω2Acosθ= -mω2

對(duì)于一個(gè)給定的勻速圓周運(yùn)動(dòng),m、ω是恒定不變的,可以令:

2 = k 

這樣,以上兩式就符合了簡諧運(yùn)動(dòng)的定義式①。所以,x方向的位移、速度、加速度就是簡諧運(yùn)動(dòng)的相關(guān)規(guī)律。從圖1不難得出——

位移方程: = Acos(ωt + φ)                                        ②

速度方程: = -ωAsin(ωt +φ)                                     ③

加速度方程:= -ω2A cos(ωt +φ)                                   ④

相關(guān)名詞:(ωt +φ)稱相位,φ稱初相。

運(yùn)動(dòng)學(xué)參量的相互關(guān)系:= -ω2

A = 

tgφ= -

3、簡諧運(yùn)動(dòng)的合成

a、同方向、同頻率振動(dòng)合成。兩個(gè)振動(dòng)x1 = A1cos(ωt +φ1)和x2 = A2cos(ωt +φ2) 合成,可令合振動(dòng)x = Acos(ωt +φ) ,由于x = x1 + x2 ,解得

A =  ,φ= arctg 

顯然,當(dāng)φ2-φ1 = 2kπ時(shí)(k = 0,±1,±2,…),合振幅A最大,當(dāng)φ2-φ1 = (2k + 1)π時(shí)(k = 0,±1,±2,…),合振幅最小。

b、方向垂直、同頻率振動(dòng)合成。當(dāng)質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與兩個(gè)垂直的振動(dòng)x = A1cos(ωt + φ1)和y = A2cos(ωt + φ2)時(shí),這兩個(gè)振動(dòng)方程事實(shí)上已經(jīng)構(gòu)成了質(zhì)點(diǎn)在二維空間運(yùn)動(dòng)的軌跡參數(shù)方程,消去參數(shù)t后,得一般形式的軌跡方程為

+-2cos(φ2-φ1) = sin22-φ1)

顯然,當(dāng)φ2-φ1 = 2kπ時(shí)(k = 0,±1,±2,…),有y = x ,軌跡為直線,合運(yùn)動(dòng)仍為簡諧運(yùn)動(dòng);

當(dāng)φ2-φ1 = (2k + 1)π時(shí)(k = 0,±1,±2,…),有+= 1 ,軌跡為橢圓,合運(yùn)動(dòng)不再是簡諧運(yùn)動(dòng);

當(dāng)φ2-φ1取其它值,軌跡將更為復(fù)雜,稱“李薩如圖形”,不是簡諧運(yùn)動(dòng)。

c、同方向、同振幅、頻率相近的振動(dòng)合成。令x1 = Acos(ω1t + φ)和x2 = Acos(ω2t + φ) ,由于合運(yùn)動(dòng)x = x1 + x2 ,得:x =(2Acost)cos(t +φ)。合運(yùn)動(dòng)是振動(dòng),但不是簡諧運(yùn)動(dòng),稱為角頻率為的“拍”現(xiàn)象。

4、簡諧運(yùn)動(dòng)的周期

由②式得:ω=  ,而圓周運(yùn)動(dòng)的角速度和簡諧運(yùn)動(dòng)的角頻率是一致的,所以

T = 2π                                                      

5、簡諧運(yùn)動(dòng)的能量

一個(gè)做簡諧運(yùn)動(dòng)的振子的能量由動(dòng)能和勢(shì)能構(gòu)成,即

mv2 + kx2 = kA2

注意:振子的勢(shì)能是由(回復(fù)力系數(shù))k和(相對(duì)平衡位置位移)x決定的一個(gè)抽象的概念,而不是具體地指重力勢(shì)能或彈性勢(shì)能。當(dāng)我們計(jì)量了振子的抽象勢(shì)能后,其它的具體勢(shì)能不能再做重復(fù)計(jì)量。

6、阻尼振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振

和高考要求基本相同。

二、機(jī)械波

1、波的產(chǎn)生和傳播

產(chǎn)生的過程和條件;傳播的性質(zhì),相關(guān)參量(決定參量的物理因素)

2、機(jī)械波的描述

a、波動(dòng)圖象。和振動(dòng)圖象的聯(lián)系

b、波動(dòng)方程

如果一列簡諧波沿x方向傳播,振源的振動(dòng)方程為y = Acos(ωt + φ),波的傳播速度為v ,那么在離振源x處一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程便是

y = Acos〔ωt + φ - ·2π〕= Acos〔ω(t - )+ φ〕

這個(gè)方程展示的是一個(gè)復(fù)變函數(shù)。對(duì)任意一個(gè)時(shí)刻t ,都有一個(gè)y(x)的正弦函數(shù),在x-y坐標(biāo)下可以描繪出一個(gè)瞬時(shí)波形。所以,稱y = Acos〔ω(t - )+ φ〕為波動(dòng)方程。

3、波的干涉

a、波的疊加。幾列波在同一介質(zhì)種傳播時(shí),能獨(dú)立的維持它們的各自形態(tài)傳播,在相遇的區(qū)域則遵從矢量疊加(包括位移、速度和加速度的疊加)。

b、波的干涉。兩列波頻率相同、相位差恒定時(shí),在同一介質(zhì)中的疊加將形成一種特殊形態(tài):振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域和振動(dòng)削弱的區(qū)域穩(wěn)定分布且彼此隔開。

我們可以用波程差的方法來討論干涉的定量規(guī)律。如圖2所示,我們用S1和S2表示兩個(gè)波源,P表示空間任意一點(diǎn)。

當(dāng)振源的振動(dòng)方向相同時(shí),令振源S1的振動(dòng)方程為y1 = A1cosωt ,振源S1的振動(dòng)方程為y2 = A2cosωt ,則在空間P點(diǎn)(距S1為r1 ,距S2為r2),兩振源引起的分振動(dòng)分別是

y1′= A1cos〔ω(t ? )〕

y2′= A2cos〔ω(t ? )〕

P點(diǎn)便出現(xiàn)兩個(gè)頻率相同、初相不同的振動(dòng)疊加問題(φ1 =  ,φ2 = ),且初相差Δφ= (r2 – r1)。根據(jù)前面已經(jīng)做過的討論,有

r2 ? r1 = kλ時(shí)(k = 0,±1,±2,…),P點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng),振幅為A1 + A2 ;

r2 ? r1 =(2k ? 1)時(shí)(k = 0,±1,±2,…),P點(diǎn)振動(dòng)削弱,振幅為│A1-A2│。

4、波的反射、折射和衍射

知識(shí)點(diǎn)和高考要求相同。

5、多普勒效應(yīng)

當(dāng)波源或者接受者相對(duì)與波的傳播介質(zhì)運(yùn)動(dòng)時(shí),接收者會(huì)發(fā)現(xiàn)波的頻率發(fā)生變化。多普勒效應(yīng)的定量討論可以分為以下三種情況(在討論中注意:波源的發(fā)波頻率f和波相對(duì)介質(zhì)的傳播速度v是恒定不變的)——

a、只有接收者相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)(如圖3所示)

設(shè)接收者以速度v1正對(duì)靜止的波源運(yùn)動(dòng)。

如果接收者靜止在A點(diǎn),他單位時(shí)間接收的波的個(gè)數(shù)為f ,

當(dāng)他迎著波源運(yùn)動(dòng)時(shí),設(shè)其在單位時(shí)間到達(dá)B點(diǎn),則= v1 ,、

在從A運(yùn)動(dòng)到B的過程中,接收者事實(shí)上“提前”多接收到了n個(gè)波

n = 

顯然,在單位時(shí)間內(nèi),接收者接收到的總的波的數(shù)目為:f + n = f ,這就是接收者發(fā)現(xiàn)的頻率f。即

f

顯然,如果v1背離波源運(yùn)動(dòng),只要將上式中的v1代入負(fù)值即可。如果v1的方向不是正對(duì)S ,只要將v1出正對(duì)的分量即可。

b、只有波源相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)(如圖4所示)

設(shè)波源以速度v2正對(duì)靜止的接收者運(yùn)動(dòng)。

如果波源S不動(dòng),在單位時(shí)間內(nèi),接收者在A點(diǎn)應(yīng)接收f個(gè)波,故S到A的距離:= fλ 

在單位時(shí)間內(nèi),S運(yùn)動(dòng)至S′,即= v2 。由于波源的運(yùn)動(dòng),事實(shí)造成了S到A的f個(gè)波被壓縮在了S′到A的空間里,波長將變短,新的波長

λ′= 

而每個(gè)波在介質(zhì)中的傳播速度仍為v ,故“被壓縮”的波(A接收到的波)的頻率變?yōu)?/p>

f2 = 

當(dāng)v2背離接收者,或有一定夾角的討論,類似a情形。

c、當(dāng)接收者和波源均相對(duì)傳播介質(zhì)運(yùn)動(dòng)

當(dāng)接收者正對(duì)波源以速度v1(相對(duì)介質(zhì)速度)運(yùn)動(dòng),波源也正對(duì)接收者以速度v2(相對(duì)介質(zhì)速度)運(yùn)動(dòng),我們的討論可以在b情形的過程上延續(xù)…

f3 =  f2 = 

關(guān)于速度方向改變的問題,討論類似a情形。

6、聲波

a、樂音和噪音

b、聲音的三要素:音調(diào)、響度和音品

c、聲音的共鳴

第二講 重要模型與專題

一、簡諧運(yùn)動(dòng)的證明與周期計(jì)算

物理情形:如圖5所示,將一粗細(xì)均勻、兩邊開口的U型管固定,其中裝有一定量的水銀,汞柱總長為L 。當(dāng)水銀受到一個(gè)初始的擾動(dòng)后,開始在管中振動(dòng)。忽略管壁對(duì)汞的阻力,試證明汞柱做簡諧運(yùn)動(dòng),并求其周期。

模型分析:對(duì)簡諧運(yùn)動(dòng)的證明,只要以汞柱為對(duì)象,看它的回復(fù)力與位移關(guān)系是否滿足定義式①,值得注意的是,回復(fù)力系指振動(dòng)方向上的合力(而非整體合力)。當(dāng)簡諧運(yùn)動(dòng)被證明后,回復(fù)力系數(shù)k就有了,求周期就是順理成章的事。

本題中,可設(shè)汞柱兩端偏離平衡位置的瞬時(shí)位移為x 、水銀密度為ρ、U型管橫截面積為S ,則次瞬時(shí)的回復(fù)力

ΣF = ρg2xS = x

由于L、m為固定值,可令: = k ,而且ΣF與x的方向相反,故汞柱做簡諧運(yùn)動(dòng)。

周期T = 2π= 2π

答:汞柱的周期為2π 。

學(xué)生活動(dòng):如圖6所示,兩個(gè)相同的柱形滾輪平行、登高、水平放置,繞各自的軸線等角速、反方向地轉(zhuǎn)動(dòng),在滾輪上覆蓋一塊均質(zhì)的木板。已知兩滾輪軸線的距離為L 、滾輪與木板之間的動(dòng)摩擦因素為μ、木板的質(zhì)量為m ,且木板放置時(shí),重心不在兩滾輪的正中央。試證明木板做簡諧運(yùn)動(dòng),并求木板運(yùn)動(dòng)的周期。

思路提示:找平衡位置(木板重心在兩滾輪中央處)→ú力矩平衡和Σ?F6= 0結(jié)合求兩處彈力→ú求摩擦力合力…

答案:木板運(yùn)動(dòng)周期為2π 。

鞏固應(yīng)用:如圖7所示,三根長度均為L = 2.00m地質(zhì)量均勻直桿,構(gòu)成一正三角形框架ABC,C點(diǎn)懸掛在一光滑水平軸上,整個(gè)框架可繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。桿AB是一導(dǎo)軌,一電動(dòng)松鼠可在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)�,F(xiàn)觀察到松鼠正在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng),而框架卻靜止不動(dòng),試討論松鼠的運(yùn)動(dòng)是一種什么樣的運(yùn)動(dòng)。

解說:由于框架靜止不動(dòng),松鼠在豎直方向必平衡,即:松鼠所受框架支持力等于松鼠重力。設(shè)松鼠的質(zhì)量為m ,即:

N = mg                            ①

再回到框架,其靜止平衡必滿足框架所受合力矩為零。以C點(diǎn)為轉(zhuǎn)軸,形成力矩的只有松鼠的壓力N、和松鼠可能加速的靜摩擦力f ,它們合力矩為零,即:

MN = Mf

現(xiàn)考查松鼠在框架上的某個(gè)一般位置(如圖7,設(shè)它在導(dǎo)軌方向上距C點(diǎn)為x),上式即成:

N·x = f·Lsin60°                 ②

解①②兩式可得:f = x ,且f的方向水平向左。

根據(jù)牛頓第三定律,這個(gè)力就是松鼠在導(dǎo)軌方向上的合力。如果我們以C在導(dǎo)軌上的投影點(diǎn)為參考點(diǎn),x就是松鼠的瞬時(shí)位移。再考慮到合力與位移的方向因素,松鼠的合力與位移滿足關(guān)系——

= -k

其中k =  ,對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)而言,k是固定不變的。

顯然這就是簡諧運(yùn)動(dòng)的定義式。

答案:松鼠做簡諧運(yùn)動(dòng)。

評(píng)說:這是第十三屆物理奧賽預(yù)賽試題,問法比較模糊。如果理解為定性求解,以上答案已經(jīng)足夠。但考慮到原題中還是有定量的條件,所以做進(jìn)一步的定量運(yùn)算也是有必要的。譬如,我們可以求出松鼠的運(yùn)動(dòng)周期為:T = 2π = 2π = 2.64s 。

二、典型的簡諧運(yùn)動(dòng)

1、彈簧振子

物理情形:如圖8所示,用彈性系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧連著一個(gè)質(zhì)量為m的小球,置于傾角為θ

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