【綠色通道】高考物理 機(jī)械振動機(jī)械波課件 新人教選修34

考綱展示考向預(yù)覽1.簡諧運(yùn)動Ⅰ2.簡諧運(yùn)動的公式和圖象Ⅱ3.單擺、周期公式Ⅰ4.受迫振動和共振Ⅰ5.機(jī)械波Ⅰ6.橫波和縱波Ⅰ7.橫波的圖象Ⅱ8.波速、波長和頻率(周期)的關(guān)系

Ⅱ9.波的干涉和衍射現(xiàn)象Ⅰ10.變化的磁場產(chǎn)生電場、變化的電場產(chǎn)生磁場、電磁波及其傳播Ⅰ機(jī)械振動和機(jī)械波具有的共同點是運(yùn)動的周期性，不同點是：振動研究的是一個孤立質(zhì)點的運(yùn)動規(guī)律，而波動研究的是波的傳播方向上參與波動的一系列質(zhì)點的運(yùn)動規(guī)律．本部分內(nèi)容是歷年高考考查的內(nèi)容，命題的熱點集中在簡諧運(yùn)動的特點和圖象、波的圖象以及波長、頻率和波速的關(guān)系，既有選擇題，也有實驗填空題，還有計算論述題．考綱展示考向預(yù)覽11.電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射和接收Ⅰ12.電磁波譜Ⅰ13.狹義相對論的基本假設(shè)Ⅰ14.質(zhì)速關(guān)系、質(zhì)能關(guān)系

Ⅰ15.相對論質(zhì)能關(guān)系式Ⅰ16.光的折射定律Ⅱ17.折射率Ⅰ18.全反射、光導(dǎo)纖維Ⅰ19.光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象Ⅰ光這部分內(nèi)容重點是光的折射、色散、全反射、光的干涉及光的衍射現(xiàn)象．命題頻率較高的是幾何光學(xué)中光的折射率和光的全反射問題，出題的形式將以非選擇題的形式出現(xiàn)，出現(xiàn)填空、計算和實驗的幾率較大．電磁波、相對論這一部分內(nèi)容知識點瑣碎，電磁波問題多聯(lián)系前面波的知識綜合考查，相對論問題多注重基礎(chǔ)知識、基本公式的考查，高考多以選擇、填空題形式出現(xiàn).一、簡諧運(yùn)運(yùn)動1．定義物體在跟偏偏離平衡位位置位移的的大小成正正比，并且且總是指向向平衡位置置的回復(fù)力力的作用下下的運(yùn)動，，叫簡諧運(yùn)運(yùn)動．2．簡諧運(yùn)動的的描述(1)描述述簡諧運(yùn)動動的物理量量①位移x：由________指向________的的有向線段段表示振動動位移，是是矢量．②振幅A：振動物體體離開平衡衡位置的________，，是標(biāo)量，，表示振動動的強(qiáng)弱．．③周期T和頻率f：物體完成成________所需的時時間叫周期期，而頻率率則等于單單位時間內(nèi)內(nèi)完成________，它它們是表示示振動快慢慢的物理量量．二者互互為倒數(shù)關(guān)關(guān)系．(2)簡諧諧運(yùn)動的表表達(dá)式x＝Asin(ωt＋φ)(3)簡諧運(yùn)運(yùn)動的圖象①物理意義：表表示振子的位位移隨時間變變化的規(guī)律，，為正弦(或或余弦)曲線線．②從平衡位置開開始計時，函函數(shù)表達(dá)式為為x＝Asinωt，圖象如左下下圖．從最大位移處處開始計時，，函數(shù)表達(dá)式式為x＝Acosωt，圖象如右上上圖．③從圖象上可以以獲得的信息息：可以讀取取振子在某一一時刻相對于于平衡位置的的位移大小；；振子的振幅幅(唯一的最最大值)；周周期(振子完完成一次全振振動所用的時時間)；可以以判斷某一時時刻振動物體體的速度方向向和加速度方方向，以及它它們的大小變變化趨勢．3．簡諧運(yùn)動的能能量簡諧運(yùn)動過程程中動能和勢勢能相互轉(zhuǎn)化化，機(jī)械能守守恒，振動能能量與________有關(guān)，________越大，能能量越大．二、簡諧運(yùn)動動的兩種基本本模型三、受迫振動動和共振1．受迫振動動：物體在________作用下下的振動．做做受迫振動的的物體，它的的周期或頻率率等于________的周期或頻頻率，而與物物體的固有周周期或頻率________關(guān)．2．共振；做受受迫振動的物物體，它的固固有頻率與驅(qū)驅(qū)動力的頻率率越接近，其其振幅就越大大，當(dāng)二者_(dá)_______時，振幅達(dá)到到最大，這就就是共振現(xiàn)象象．共振曲線線如圖所示．．四、機(jī)械波1．定義：________在介質(zhì)質(zhì)中的傳播形形成機(jī)械波．．2．產(chǎn)生條件件：一是要有有做機(jī)械振3．機(jī)械波的分類(1)橫波：質(zhì)點的振動方向與傳播方向________，凸起的最高處叫________，凹下的最低處叫________．(2)縱波：質(zhì)點的振動方向與傳播方向在________，質(zhì)點分布最密的位置叫________，質(zhì)點分布最疏的位置叫________．4．描述機(jī)械械波的物理量量(1)波長λ：在波動中，，振動相位總總是相同的兩兩個相鄰質(zhì)點點間的距離叫叫波長．在橫波中，兩兩個相鄰波峰峰(或波谷)間的距離等等于波長．在在縱波中，兩兩個相鄰密部部(或疏部)間的距離等等于波長．(2)頻率f：波的頻率由由________決定定，無論在什什么介質(zhì)中傳傳播，波的頻頻率都________．(3)波速v：單位時間內(nèi)內(nèi)振動向外傳傳播的距離．．波速的大小小由________決決定．波速與波長和和頻率的關(guān)系系：________.五、橫波的圖圖象如圖所示為一一橫波的圖象象．縱坐標(biāo)表表示某一時刻刻各個質(zhì)點偏偏離平衡位置置的________，，橫坐標(biāo)表示示在波的傳播播方向上各個個質(zhì)點的________．它反映映了在波傳播播的過程中，，某一時刻介介質(zhì)中各質(zhì)點點的位移在空空間的分布．．簡諧波的圖圖象為________曲線．六、波的衍射射和干涉1．衍射：波波可以繞過障障礙物繼續(xù)傳傳播的現(xiàn)象．．產(chǎn)生明顯衍衍射現(xiàn)象的條條件是：____________.2．．波波的的疊疊加加：：幾幾列列波波相相遇遇時時，，每每列列波波都都能能夠夠保保持持各各自自的的狀狀態(tài)態(tài)繼繼續(xù)續(xù)傳傳播播而而不不互互相相干干擾擾，，只只是是在在重重疊疊的的區(qū)區(qū)域域里里，，介介質(zhì)質(zhì)的的質(zhì)質(zhì)點點同同時時參參與與這這幾幾列列波波引引起起的的振振動動，，質(zhì)質(zhì)點點的的位位移移等等于于這這幾幾列列波波單單獨(dú)獨(dú)傳傳播播時時引引起起的的位位移移的的________．．3．．干干涉涉：：頻頻率率相相同同的的兩兩列列波波疊疊加加，，使使某某些些區(qū)區(qū)域域的的振振動動________，，某某些些區(qū)區(qū)域域的的振振動動________，，這這種種現(xiàn)現(xiàn)象象叫叫做做波波的的干干涉涉．．產(chǎn)產(chǎn)生生穩(wěn)穩(wěn)定定的的干干涉涉現(xiàn)現(xiàn)象象的的必必要要條條件件：：________.干涉涉和和衍衍射射是是波波所所特特答案：一、2.(1)①平衡衡位置振振動質(zhì)質(zhì)點所在在位置②②最大大距離③③一次次全振動動全振振動的次次數(shù)3.振幅幅振幅幅三、1.周期性性驅(qū)動力力驅(qū)動動力無無2.相等四、1.機(jī)械振振動2.波源源介質(zhì)質(zhì)34．(2)波源不變(3)介質(zhì)v＝λf五、位移平衡位置正弦(或余弦)六、1.障礙物或孔的尺寸比波長小或與波長相差不多2.矢量和3.加強(qiáng)減弱兩列波的頻率相同(1)l——等效效擺長：：擺動圓圓弧的圓圓心到擺擺球重心心的距離離．如圖圖(甲)所示的的雙線擺擺的擺長長l＝r＋Lcosα；(乙)圖中小小球在半半徑為R的光滑圓圓槽靠近近A點振動，，其等效效擺長為為l＝R.(2)g——等效效重力加加速度：：與單擺擺所處物物理環(huán)境境有關(guān)．．②單擺處于于超重或或失重狀狀態(tài)下的的等效重重力加速速度分別別為g＝g0＋a、g＝g0－a.振動類型項目自由振動受迫振動共振受力情況僅受回復(fù)力周期性驅(qū)動力作用周期性驅(qū)動力作用振動周期或頻率由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定，即固有周期或固有頻率由驅(qū)動力的周期或頻率決定，即T＝T驅(qū)或f＝f驅(qū)T驅(qū)＝T固或f驅(qū)＝f固振動能量振動物體的機(jī)械能不變由產(chǎn)生驅(qū)動力的物體提供振動物體獲得的能量最大常見例子彈簧振子或單擺(θ<5°)機(jī)械工作時底座發(fā)生的振動共振篩、轉(zhuǎn)速計等已知波的的傳播方方向，由由圖象可可知各質(zhì)質(zhì)點的振振動方向向；若已已知某質(zhì)質(zhì)點此時時刻的振振動方向向，由圖圖象可知知波的傳傳播方向向．常用方法法有：方法1：：上下坡坡法：沿沿波的傳傳播方向向看，““上坡””的質(zhì)點點向下振振動；““下坡””的質(zhì)點點向上振振動，簡簡稱“上上坡下，，下坡上上”(如如圖甲所所示)．．方法2：：同側(cè)法法：在波波的圖象象上某一一點，沿沿縱軸方方向畫出出一個箭箭頭表示示質(zhì)點的的振動方方向，并并設(shè)想在在同一點點沿水平平方向畫畫個箭頭頭表示波波的傳播播方向，，那么這這兩個箭箭頭總是是在曲線線的同側(cè)側(cè)(如圖圖乙所示示)．振動圖象波的圖象研究對象一振動質(zhì)點沿波傳播方向的所有質(zhì)點圖象意義一質(zhì)點位移隨時間的變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點相對平衡位置的位移圖象特點振動圖象波的圖象圖象信息質(zhì)點振動周期、振幅、各時刻的位移、速度、加速度(包括大小和方向)波長、振幅、任意一質(zhì)點此刻的位移、任意一質(zhì)點在該時刻的加速度方向圖象變化隨時間推移圖象延續(xù)，但已有形狀不變隨時間推移，圖象沿傳播方向平移一完整曲線對應(yīng)橫坐標(biāo)一個周期一個波長波動問問題的的一個個顯著著特點點是多多解性性，出出現(xiàn)多多解的的原因因主要要有以以下幾幾點：：1．波的空空間周周期性性沿波的的傳播播方向向相距距波長長整數(shù)數(shù)倍的的各質(zhì)質(zhì)點振振動情情況完完全相相同，，因此此在同同一波波形圖圖上，，某一一振動動狀態(tài)態(tài)(位位移、、速度度等)會不不斷地地重復(fù)復(fù)出現(xiàn)現(xiàn)，這這就是是波的的空間間周期期性．．2．波波的時時間周周期性性由于經(jīng)經(jīng)過周周期整整數(shù)倍倍的時時間(即t′＝t＋nT)各質(zhì)質(zhì)點的的振動動情況況(位位移、、速度度、加加速度度等)與它它在t時刻的的振動動情況況完全全相同同，因因此t時刻的的波形形在t′＝t＋nT時刻必必然重重復(fù)出出現(xiàn)，，這就就是波波的時時間周周期性性．由于機(jī)機(jī)械波波的空空間、、時間間的周周期性性必然然導(dǎo)致致波的的傳播播距離離、時時間和和速度度等物物理量量出現(xiàn)現(xiàn)多值值，這這三個個物理理量可可分別別表示示為x＝nλ＋Δx，t＝kT＋Δt3．波波傳播播的雙雙向性性在一維維的條條件下下，機(jī)機(jī)械波波既可可以向向x軸正方方向傳傳播，，又可可以向向x軸負(fù)方方向傳傳播，，這就就是波波傳播播的雙雙向性性．波波沿正正負(fù)兩兩個方方向傳傳播的的最短短時間間之和和為一一個周周期、、最短短距離離之和和為一一個波波長．．即Δt左＋Δt右＝T，Δx左＋Δx右＝λ.如圖圖所示示，實實線為為t時刻波波形，，虛線線為t＋Δt時刻波波形．．4．介介質(zhì)中中兩質(zhì)質(zhì)點間間距離離與波波長關(guān)關(guān)系的的不確確定性性已知兩兩質(zhì)點點平衡衡位置置間的的距離離及某某時刻刻它們們所在在的位位置，，由于于波的的空間間周期期性，，則兩兩質(zhì)點點間存存在多多種可可能波波形．．做這這類題題，可可據(jù)題題意在在兩質(zhì)質(zhì)點間間先畫畫出最最簡波波形，，然后后再做做一般般分析析，從從而寫寫出兩兩質(zhì)點點間的的距離離與波波長關(guān)關(guān)系的的通式式．答案：：AD跟蹤訓(xùn)訓(xùn)練1一彈簧簧振子子做簡簡諧運(yùn)運(yùn)動，，O為平衡衡位置置，當(dāng)當(dāng)它經(jīng)經(jīng)過O點時開始計計時，經(jīng)過過0.3s，第一一次到達(dá)M點，再經(jīng)過過0.2s第二次到到達(dá)M點，則彈簧簧振子的周周期為多少少？如圖乙所示示，振子由由O向B運(yùn)動，由于于對稱性，，在OB間必存在一一點M′與M點關(guān)于O對稱．故振振子從M′經(jīng)B到M所需時間與與振子從M經(jīng)C到M′所需時間間相同，即即0.2s．振子子從O到M′和從M′到O及從O到M所需時間相相等，一質(zhì)點做簡簡諧運(yùn)動，，其位移和和時間關(guān)系系如圖所示示．(1)求t＝0.25×10－2s時的位移移；(2)在t＝1.5××10－2s到2×10－2s的振動過過程中，質(zhì)質(zhì)點的位移移、回復(fù)力力、速度、、動能、勢勢能如何變變化？(3)在t＝0到8.5×10－2s時間內(nèi)，，質(zhì)點的路路程、位移移各多大？？解析：由圖象包含含的信息便便可推出(2)由圖象可知在1.5×10－2s到2×10－2s內(nèi)質(zhì)點的位移變大，回復(fù)力變大，速度減小，動能減小，勢能變大．(3)從從t＝0到8.5××10－2s的時間間內(nèi)質(zhì)點點的路程程s＝17A＝34cm，，位移為為0.答案：見解析點評：簡諧運(yùn)動動的圖象象直觀反反映出位位移隨跟蹤訓(xùn)練練2一質(zhì)點做做簡諧運(yùn)運(yùn)動的圖圖象如圖圖所示，，下列說說法正確確的是()A．質(zhì)點運(yùn)動動頻率是4HzB．在10秒秒內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過過的路程是20cmC．第4秒末末質(zhì)點的速度度是零D．在t＝1s和t＝3s兩時時刻，質(zhì)點位位移大小相等等、方向相同同答案：B(2010··福建理綜)一列簡諧橫波波在t＝0時刻的波波形如圖中的的實線所示，，t＝0.02s時刻的波波形如圖中虛虛線所示．若若該波的周期期大于0.02s，則則該波的傳播播速度可能是是()A．2m/sB．3m/sC．4m/sD．5m/s解析：(1)設(shè)波向向右傳播，只只有當(dāng)波傳播播的距離Δx＝0.02＋＋0.08n時，實線才會會和虛線重合合，即0時刻刻的波形才會會演變成0.02s時時的波形，Δt＝0.02s，當(dāng)n＝0時，T此時v＝1＋4n＝1m/s.當(dāng)n＝1時，T＝0.016s<0.02s，不符合要求．(2)設(shè)波向向左傳播，只只有當(dāng)波傳播播的距離為Δx＝0.06＋＋0.08n時，實線線才會和虛線線重合，即0時刻的波形形才會演變成成0.02s時的波形形，Δt＝0.02s，當(dāng)n＝0時，T＝0.08/3s>0.02s，符合要求求，此時v＝3＋4n＝3m/s.當(dāng)n＝1時，T＝0.08/7s<0.02s，不符合要要求．綜上所述，只只有B選項正正確．答案：B跟蹤訓(xùn)練3一列簡諧橫波波在x軸上傳播，在在t1＝0和t2＝0.05s時刻，其其波形圖分別別用如圖所示示的實線和虛虛線表示，求求：(1)這列波波可能的波速速；(2)若波速速為280m/s，那那么波的傳播播方向向左還還是向右？答案：(1)向右傳傳v右＝40(4n＋1)m/s(n＝0,1,2，……)(2)向左圖(甲甲)為為一列列簡諧諧橫波波在某某一時時刻的的波形形圖，，圖(乙)為質(zhì)質(zhì)點P以此時時刻為為計時時起點點的振振動圖圖象．．從該該時刻刻起()A．經(jīng)經(jīng)過0.35s，，質(zhì)點點Q距平衡衡位置置的距距離小小于質(zhì)質(zhì)點P距平衡衡位置置的距距離B．經(jīng)經(jīng)過0.25s，，質(zhì)點點Q的加速速度小小于質(zhì)質(zhì)點P的加速速度C．經(jīng)經(jīng)過0.15s，，波沿沿x軸的正正方向向傳播播了3mD．經(jīng)經(jīng)過0.1s，質(zhì)質(zhì)點Q的運(yùn)動動方向向沿y軸正方方向思路點點撥：：由振動動圖象象可知知周期期T及0時時刻P點的振振動方方向，，根據(jù)據(jù)波形形圖象象可讀讀出波波長，，并根根據(jù)P點振動動方向向判斷斷波傳傳播方方向，，由波波動的的時間間周期期性與與空間間周期期性分分析求求解．．點評：：要準(zhǔn)確確、快快速地地解決決圖象象問題題必須須做到到以下下幾點點：首首先觀觀察坐坐標(biāo)跟蹤訓(xùn)訓(xùn)練4(2009·全全國卷卷Ⅰ)一列簡簡諧橫橫波在在某一一時刻刻的波波形圖圖如圖圖甲所所示，，圖中中P、Q兩質(zhì)點點的橫橫坐標(biāo)標(biāo)分別別為x＝1.5m和和x＝4.5m．．P點的振振動圖圖象如如圖乙乙所示示．在下列列四幅幅圖中中，Q點的振振動圖圖象可可能是是()答案：：BC1．(2010·試試題調(diào)調(diào)研)一列簡簡諧橫橫波在在某時時刻的的波形形圖如如圖所所示，，已知知圖中中質(zhì)點點b的起振振時刻刻比質(zhì)質(zhì)點a延遲了了0.5s，，b和c之間的的距離離是5m，以以下說說法正正確的的是()A．此此列波波的波波長為為2.5mB．此此列波波的頻頻率為為2HzC．此此列波波的波波速為為2.5m/sD．此此列波波的傳傳播方方向為為沿x軸正方方向傳傳播答案2．(2009·寧寧夏高高考)某振動動系統(tǒng)統(tǒng)的固固有頻頻率為為f0，在周周期性性驅(qū)動A．當(dāng)f<f0時，該振動系統(tǒng)的振幅隨f增大而減小B．當(dāng)f>f0時，該振動系統(tǒng)的振幅隨f減小而增大C．該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f0D．該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f答案：BD解析：由共振條條件及共共振曲線線可知：：驅(qū)動力力頻率f驅(qū)越接近振振動系統(tǒng)統(tǒng)的固有有頻率f0，則振幅幅越大，，故知：：當(dāng)f<f0時，振幅幅隨f的↑而↑，A錯；；當(dāng)f>f0時，振幅幅隨f的↑而↓，隨f的↓而↑，B正確確；系統(tǒng)統(tǒng)振動穩(wěn)穩(wěn)定時，，振動頻頻率等于于驅(qū)動力力頻率f，與固有有頻率f0無關(guān)，D