高考物理總復(fù)習(xí)選考部分機(jī)械振動(dòng)機(jī)械波光電磁波相對(duì)論簡(jiǎn)介基礎(chǔ)課1機(jī)械振動(dòng)課件

第一頁，共48頁。[高考(ɡāokǎo)導(dǎo)航]考點(diǎn)內(nèi)容要求高考(全國卷)三年命題情況對(duì)照分析201520162017機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波

簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)ⅠⅠ卷·T34(1)：光的雙縫干涉T34(2)：波傳播的周期性Ⅱ卷·T34(1)：光的折射、全反射、雙縫干涉T34(2)：波的傳播，波長(zhǎng)、頻率與波速的關(guān)系Ⅰ卷·T34(1)：波的性質(zhì)T34(2)：光的折射、全反射及幾何關(guān)系的應(yīng)用Ⅱ卷·T34(1)：電磁波T34(2)：波速公式和振動(dòng)位移函數(shù)式Ⅲ卷·T34(1)：波的傳播和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的關(guān)系T34(2)：光的折射現(xiàn)象Ⅰ卷·T34(1)：波的干涉加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判斷T34(2)：折射定律Ⅱ卷·T34(1)：雙縫干涉圖樣T34(2)：折射定律Ⅲ卷·T34(1)：波動(dòng)圖象T34(2)：光的全反射、折射定律簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的公式和圖象Ⅱ單擺、周期公式Ⅰ受迫振動(dòng)和共振Ⅰ機(jī)械波、橫波和縱波Ⅰ橫波的圖象Ⅱ波速、波長(zhǎng)和頻率(周期)的關(guān)系Ⅰ波的干涉和衍射現(xiàn)象Ⅰ多普勒效應(yīng)Ⅰ電磁振蕩與電磁波電磁波的產(chǎn)生Ⅰ電磁波的發(fā)射、傳播和接收Ⅰ電磁波譜Ⅰ光光的折射定律Ⅱ折射率Ⅰ全反射、光導(dǎo)纖維Ⅰ光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象Ⅰ相對(duì)論狹義相對(duì)論的基本假設(shè)Ⅰ質(zhì)能關(guān)系Ⅰ實(shí)驗(yàn)一：探究單擺的運(yùn)動(dòng)、用單擺測(cè)定重力加速度

實(shí)驗(yàn)二：測(cè)定玻璃的折射率

實(shí)驗(yàn)三：用雙縫干涉測(cè)光的波長(zhǎng)

第二頁，共48頁。基礎(chǔ)課1機(jī)械振動(dòng)第三頁，共48頁。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(jiǎnxiéyùndònɡ)單擺、單擺的周期公式知識(shí)(zhīshi)排查平衡位置回復(fù)(huífù)力第四頁，共48頁。第五頁，共48頁。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(jiǎnxiéyùndònɡ)的兩種模型模型彈簧振子單擺示意圖簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)條件(1)彈簧質(zhì)量可忽略(2)無摩擦等阻力(3)在彈簧彈性限度內(nèi)(1)擺線為不可伸縮的輕細(xì)線(2)無空氣等阻力(3)最大擺角小于10°第六頁，共48頁。彈力(tánlì)重力(zhònglì)原長(zhǎng)第七頁，共48頁。受迫振動(dòng)(shòupòzhèndònɡ)和共振固有頻率(ɡùyǒupínlǜ)固有頻率(ɡùyǒupínlǜ)最大第八頁，共48頁。(1)振幅就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)物體的位移。()(2)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力可以是恒力。()(3)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置就是質(zhì)點(diǎn)所受合力為零的位置。()(4)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)先后(xiānhòu)通過同一點(diǎn)，回復(fù)力、速度、加速度、位移都是相同的。()(5)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象描述的是振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的軌跡。()(6)根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象可以判斷質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的位移大小、振動(dòng)方向。()(7)物體做受迫振動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)頻率與固有頻率無關(guān)。()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√(7)√小題(xiǎotí)速練1.思考(sīkǎo)判斷第九頁，共48頁。2.(2016·海南單科，16)(多選)下列說法正確的是() A.在同一地點(diǎn)，單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期的平方(píngfāng)與其擺長(zhǎng)成正比 B.彈簧振子做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)系統(tǒng)的勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變 C.在同一地點(diǎn)，當(dāng)擺長(zhǎng)不變時(shí)，擺球質(zhì)量越大，單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期越小 D.系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)振動(dòng)的頻率等于周期性驅(qū)動(dòng)力的頻率 E.已知彈簧振子初始時(shí)刻的位置及其振動(dòng)周期，就可知振子在任意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)速度的方向第十頁，共48頁。答案(dáàn)ABD第十一頁，共48頁。3.[人教版選修3－4·P5·T3]如圖1所示，在t＝0到t＝4s的范圍內(nèi)回答(huídá)以下問題。(1)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移的方向在哪些時(shí)間內(nèi)跟它的瞬時(shí)速度的方向相同？在哪些時(shí)間內(nèi)跟瞬時(shí)速度的方向相反？(2)質(zhì)點(diǎn)在第2s末的位移是多少(duōshǎo)？(3)質(zhì)點(diǎn)在前2s內(nèi)走過的路程是多少(duōshǎo)？答案(1)在0～1s，2～3s內(nèi)位移方向跟它的瞬時(shí)速度方向相同；在1～2s，3～4s內(nèi)位移方向跟它的瞬時(shí)速度方向相反。(2)0(3)20cm圖1第十二頁，共48頁。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(jiǎnxiéyùndònɡ)的規(guī)律簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律——五個(gè)特征1.動(dòng)力學(xué)特征：F＝－kx，“－”表示回復(fù)力的方向與位移方向相反，k是比例系數(shù)，不一定是彈簧的勁度系數(shù)。2.運(yùn)動(dòng)學(xué)特征：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的加速度與物體(wùtǐ)偏離平衡位置的位移成正比，而方向相反，為變加速運(yùn)動(dòng)，遠(yuǎn)離平衡位置時(shí)，x、F、a、Ep均增大，v、Ek均減小，靠近平衡位置時(shí)則相反。3.運(yùn)動(dòng)的周期性特征：相隔T或nT的兩個(gè)時(shí)刻振子處于同一位置且振動(dòng)狀態(tài)相同。第十三頁，共48頁。4.對(duì)稱性特征(tèzhēng)(2)如圖2所示，振子經(jīng)過關(guān)于平衡位置O對(duì)稱的兩點(diǎn)P、P′(OP＝OP′)時(shí)，速度的大小(dàxiǎo)、動(dòng)能、勢(shì)能相等，相對(duì)于平衡位置的位移大小(dàxiǎo)相等。圖2 (3)振子由P到O所用時(shí)間等于由O到P′所用時(shí)間，即tPO＝tOP′。 (4)振子往復(fù)過程中通過同一段路程(如OP段)所用時(shí)間相等，即tOP＝tPO。5.能量(néngliàng)特征：振動(dòng)的能量(néngliàng)包括動(dòng)能Ek和勢(shì)能Ep，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過程中，系統(tǒng)動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。第十四頁，共48頁。1.(多選)如圖3所示，一輕質(zhì)彈簧上端固定(gùdìng)在天花板上，下端連接一物塊，物塊沿豎直方向以O(shè)點(diǎn)為中心點(diǎn)，在C、D兩點(diǎn)之間做周期為T的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。已知在t1時(shí)刻物塊的速度大小為v、方向向下，動(dòng)能為Ek。下列說法正確的是()圖3第十五頁，共48頁。答案(dáàn)ACD第十六頁，共48頁。2.(2018·遼寧鞍山模擬(mónǐ))(多選)彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，O為平衡位置，當(dāng)它經(jīng)過點(diǎn)O時(shí)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過0.3s，第一次到達(dá)點(diǎn)M，再經(jīng)過0.2s第二次到達(dá)點(diǎn)M，則彈簧振子的周期不可能為() A.0.53s B.1.4s C.1.6s D.2s E.3s第十七頁，共48頁。第十八頁，共48頁。答案(dáàn)BDE第十九頁，共48頁。3.如圖4，一輕彈簧(tánhuáng)一端固定，另一端連接一物塊構(gòu)成彈簧(tánhuáng)振子，該物塊是由a、b兩個(gè)小物塊粘在一起組成的。物塊在光滑水平面上左右振動(dòng)，振幅為A0，周期為T0。當(dāng)物塊向右通過平衡位置時(shí)，a、b之間的粘膠脫開，以后小物塊a振動(dòng)的振幅和周期分別為A和T，則A________A0(填“>”、“<”或“＝”),T________T0(填“>”、“<”或“＝”)。圖4第二十頁，共48頁。解析(jiěxī)當(dāng)物塊向右通過平衡位置時(shí)，脫離前：由機(jī)械能守恒可知，平衡位置處的動(dòng)能等于(děngyú)最大位移處的彈性勢(shì)能，因此脫離后振子振幅變小；由于彈簧振子的質(zhì)量減小，根據(jù)a＝－可知，在同一個(gè)位置物塊a的加速度變大，即速度變化更快，故脫離后周期變小。答案<<第二十一頁，共48頁。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(jiǎnxiéyùndònɡ)的公式和圖象1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式 x＝Asin(ωt＋φ)2.根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象可獲取的信息 (1)確定(quèdìng)振動(dòng)的振幅A和周期T。(如圖5所示)圖5第二十二頁，共48頁。第二十三頁，共48頁。第二十四頁，共48頁。答案(dáàn)ABE第二十五頁，共48頁。2.(2018·山西統(tǒng)測(cè))(多選)如圖6甲所示，水平的光滑桿上有一彈簧振子，振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置，在a、b兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)圖象如圖乙所示。由振動(dòng)圖象可以(kěyǐ)得知()A.振子的振動(dòng)周期(zhōuqī)等于2t1B.在t＝0時(shí)刻，振子的位置在a點(diǎn)C.在t＝t1時(shí)刻，振子的速度為零D.在t＝t1時(shí)刻，振子的速度最大E.從t1到t2，振子正從O點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)圖6第二十六頁，共48頁。解析彈簧振子先后經(jīng)歷最短時(shí)間到達(dá)同一位置時(shí)，若速度相同，則這段時(shí)間間隔就等于彈簧振子的振動(dòng)周期，從振動(dòng)圖象可以看出振子的振動(dòng)周期為2t1，選項(xiàng)A正確；在t＝0時(shí)刻，振子的位移為零，所以振子應(yīng)該在平衡位置O，選項(xiàng)B錯(cuò)誤(cuòwù)；在t＝t1時(shí)刻，振子在平衡位置O，該時(shí)刻振子速度最大，選項(xiàng)C錯(cuò)誤(cuòwù)，D正確；從t1到t2，振子的位移方向沿正方向且在增加，所以振子正從O點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)E正確。答案ADE第二十七頁，共48頁。3.(多選)一水平彈簧振子沿x軸方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)，向x軸正方向運(yùn)動(dòng)時(shí)彈簧被拉伸，振子的振動(dòng)圖象(túxiànɡ)如圖7所示，已知彈簧的勁度系數(shù)為20N/cm，振子質(zhì)量為m＝0.1kg，則()A.圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻振子所受的回復(fù)力大小(dàxiǎo)為5N，方向指向x軸的負(fù)方向B.圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻振子的速度方向指向x軸的正方向C.圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻振子的加速度大小(dàxiǎo)為5m/s2D.在0～4s內(nèi)振子通過的路程為4cmE.在0～4s內(nèi)振子做了1.75次全振動(dòng)圖7第二十八頁，共48頁。解析由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和彈簧彈力與伸長(zhǎng)量的關(guān)系可知，題圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻振子所受的回復(fù)力大小為F＝kx＝20×0.25N＝5N，方向指向x軸的負(fù)方向，并且振子正在遠(yuǎn)離O點(diǎn)向x軸的正方向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、B正確；由牛頓第二定律知，題圖中A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)刻振子的加速度大小為a＝＝50m/s2，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由題圖可讀出周期為2s，4s內(nèi)振子完成兩次全振動(dòng)，通過的路程(lùchéng)是s＝2×4A＝2×4×0.5cm＝4cm，選項(xiàng)D正確，E錯(cuò)誤。答案ABD第二十九頁，共48頁。求解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)問題時(shí)，要緊緊抓住一個(gè)模型——水平方向振動(dòng)的彈簧振子(zhènzǐ)，熟練掌握振子(zhènzǐ)的振動(dòng)過程以及振子(zhènzǐ)振動(dòng)過程中各物理量的變化規(guī)律，看到振動(dòng)圖象，頭腦中立即呈現(xiàn)出一幅彈簧振子(zhènzǐ)振動(dòng)的圖景，再把問題一一對(duì)應(yīng)、分析求解。第三十頁，共48頁。1.對(duì)單擺(dānbǎi)的理解單擺周期公式(gōngshì)及用單擺測(cè)定重力加速度第三十一頁，共48頁。第三十二頁，共48頁。3.用單擺測(cè)定重力加速度(1)實(shí)驗(yàn)(shíyàn)原理與操作第三十三頁，共48頁。

產(chǎn)生原因減小方法偶然誤差測(cè)量時(shí)間(單擺周期)及擺長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生誤差①多次測(cè)量再求平均值②計(jì)時(shí)從單擺經(jīng)過平衡位置時(shí)開始系統(tǒng)誤差主要來源于單擺模型本身①擺球要選體積小，密度大的②最大擺角要小于10°第三十四頁，共48頁。1.(多選)下列說法(shuōfǎ)正確的是() A.單擺運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)，回復(fù)力為零 B.只有發(fā)生共振時(shí)，受迫振動(dòng)的頻率才等于驅(qū)動(dòng)力的頻率 C.水平放置的彈簧振子做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)的能量等于在平衡位置時(shí)振子的動(dòng)能 D.單擺的周期隨擺球質(zhì)量的增大而增大 E.同一地點(diǎn)，兩單擺的擺長(zhǎng)相等時(shí)，周期也相等第三十五頁，共48頁。答案(dáàn)ACE第三十六頁，共48頁。2.(多選)如圖8所示為同一地點(diǎn)的兩個(gè)單擺甲、乙的振動(dòng)圖象(túxiànɡ)，下列說法正確的是()A.甲、乙兩單擺的擺長(zhǎng)相等B.甲擺的振幅比乙擺的大C.甲擺的機(jī)械能比乙擺的大D.在t＝0.5s時(shí)有正向(zhènɡxiànɡ)最大加速度的是乙擺E.由圖象可以求出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葓D8第三十七頁，共48頁。答案(dáàn)ABD第三十八頁，共48頁。3.在“用單擺測(cè)定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中：(1)擺動(dòng)時(shí)偏角滿足的條件是偏角小于5°，為了減小測(cè)量周期的誤差，計(jì)時(shí)開始(kāishǐ)時(shí)，擺球應(yīng)是經(jīng)過最________(填“高”或“低”)點(diǎn)的位置，且用停表測(cè)量單擺完成多次全振動(dòng)所用的時(shí)間，求出周期。圖9甲中停表示數(shù)為一單擺全振動(dòng)50次所用的時(shí)間，則單擺振動(dòng)周期為________。圖9第三十九頁，共48頁。(2)用最小刻度為1mm的刻度尺測(cè)擺長(zhǎng)，測(cè)量情況如圖乙所示。O為懸掛點(diǎn)，從圖乙中可知單擺的擺長(zhǎng)為________m。(3)若用L表示擺長(zhǎng)，T表示周期，那么重力加速度的表達(dá)式為g＝________。(4)考慮到單擺振動(dòng)時(shí)空氣浮力的影響后，學(xué)生(xuésheng)甲說：“因?yàn)榭諝飧×εc擺球重力方向相反，它對(duì)球的作用相當(dāng)于重力加速度變小，因此振動(dòng)周期變大?！睂W(xué)生(xuésheng)乙說：“浮力對(duì)擺球的影響好像用一個(gè)輕一些的擺球做實(shí)驗(yàn)，因此振動(dòng)周期不變”，這兩個(gè)學(xué)生(xuésheng)中________。A.甲的說法正確B.乙的說法正確C.兩學(xué)生(xuésheng)的說法都是錯(cuò)誤的第四十頁，共48頁。(2)從懸點(diǎn)到球心(qiúxīn)的距離即為擺長(zhǎng)，可得L＝0.9980m。(4)由于受到空氣浮力的影響，小球的質(zhì)量沒變而相當(dāng)于小球所受重力減小，即等效重力加速度減小，因而振動(dòng)(zhèndòng)周期變大，選項(xiàng)A正確。第四十一頁，共48頁。自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振的關(guān)系(guānxì)比較受迫振動(dòng)(shòupòzhèndònɡ)和共振

自由振動(dòng)受迫振動(dòng)共振受力情況僅受回復(fù)力受驅(qū)動(dòng)力作用受驅(qū)動(dòng)力作用振動(dòng)周期或頻率由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定，即固有周期T0或固有頻率f0由驅(qū)動(dòng)力的周期或頻率決定，即T＝T驅(qū)或f＝f驅(qū)T驅(qū)＝T0或f驅(qū)＝f0振動(dòng)能量振動(dòng)物體的機(jī)械能不變由產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的物體提供振動(dòng)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(shí)底座發(fā)生的振動(dòng)共振篩、聲音的共鳴等第四十二頁，共48頁。1.(多選)關(guān)于(guānyú)受迫振動(dòng)和共振，下列說法正確的是()A.火車過橋時(shí)限制速度是為了防止火車發(fā)生共振B.若驅(qū)動(dòng)力的頻率為5Hz，則受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的振動(dòng)頻率一定為5HzC.當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大D.一個(gè)受迫振動(dòng)系統(tǒng)在非共振狀態(tài)時(shí)，同一振幅對(duì)應(yīng)(duìyìng)的驅(qū)動(dòng)力頻率一定有兩個(gè)E.受迫振動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒第四十三頁，共48頁。解析火車過橋(ɡuòqiáo)時(shí)限制速度是為了防止橋發(fā)生共振，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；對(duì)于一個(gè)受迫振動(dòng)系統(tǒng)，若驅(qū)動(dòng)力的頻率為5Hz，則振動(dòng)