總復習高中物理課件選修3-4選修3-4基礎課1x

[高考導航]考點內(nèi)容要求高考(全國卷)三年命題情況對照分析201520162017機械振動與機械波

簡諧運動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、頻率與波速的關系Ⅰ卷·T34(1)：波的性質(zhì)T34(2)：光的折射、全反射及幾何關系的應用Ⅱ卷·T34(1)：電磁波T34(2)：波速公式和振動位移函數(shù)式Ⅲ卷·T34(1)：波的傳播和質(zhì)點振動的關系T34(2)：光的折射現(xiàn)象Ⅰ卷·T34(1)：波的干涉加強點和減弱點的判斷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)：波動圖象T34(2)：光的全反射、折射定律簡諧運動的公式和圖象Ⅱ單擺、周期公式Ⅰ受迫振動和共振Ⅰ機械波、橫波和縱波Ⅰ橫波的圖象Ⅱ波速、波長和頻率(周期)的關系Ⅰ波的干涉和衍射現(xiàn)象Ⅰ多普勒效應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、光導纖維Ⅰ光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象Ⅰ相對論狹義相對論的基本假設Ⅰ質(zhì)能關系Ⅰ實驗一：探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度

實驗二：測定玻璃的折射率

實驗三：用雙縫干涉測光的波長

基礎課1機械振動簡諧運動單擺、單擺的周期公式知識排查平衡位置回復力簡諧運動的兩種模型模型彈簧振子單擺示意圖簡諧運動條件(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線(2)無空氣等阻力(3)最大擺角小于10°彈力重力原長受迫振動和共振固有頻率固有頻率最大(1)振幅就是簡諧運動物體的位移。(

)(2)簡諧運動的回復力可以是恒力。(

)(3)簡諧運動的平衡位置就是質(zhì)點所受合力為零的位置。(

)(4)做簡諧運動的質(zhì)點先后通過同一點，回復力、速度、加速度、位移都是相同的。(

)(5)簡諧運動的圖象描述的是振動質(zhì)點的軌跡。(

)(6)根據(jù)簡諧運動的圖象可以判斷質(zhì)點在某一時刻的位移大小、振動方向。(

)(7)物體做受迫振動時，其振動頻率與固有頻率無關。(

)答案

(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×

(6)√

(7)√小題速練1.思考判斷2.(2016·海南單科，16)(多選)下列說法正確的是(

) A.在同一地點，單擺做簡諧振動的周期的平方與其擺長成正比

B.彈簧振子做簡諧振動時，振動系統(tǒng)的勢能與動能之和保持不變

C.在同一地點，當擺長不變時，擺球質(zhì)量越大，單擺做簡諧振動的周期越小

D.系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動時，系統(tǒng)振動的頻率等于周期性驅(qū)動力的頻率

E.已知彈簧振子初始時刻的位置及其振動周期，就可知振子在任意時刻運動速度的方向答案ABD3.[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)回答以下問題。(1)質(zhì)點相對平衡位置的位移的方向在哪些時間內(nèi)跟它的瞬時速度的方向相同？在哪些時間內(nèi)跟瞬時速度的方向相反？(2)質(zhì)點在第2s末的位移是多少？(3)質(zhì)點在前2s內(nèi)走過的路程是多少？答案

(1)在0～1s，2～3s內(nèi)位移方向跟它的瞬時速度方向相同；在1～2s，3～4s內(nèi)位移方向跟它的瞬時速度方向相反。(2)0

(3)20cm圖1簡諧運動的規(guī)律簡諧運動的規(guī)律——五個特征1.動力學特征：F＝－kx，“－”表示回復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.運動學特征：簡諧運動的加速度與物體偏離平衡位置的位移成正比，而方向相反，為變加速運動，遠離平衡位置時，x、F、a、Ep均增大，v、Ek均減小，靠近平衡位置時則相反。3.運動的周期性特征：相隔T或nT的兩個時刻振子處于同一位置且振動狀態(tài)相同。4.對稱性特征(2)如圖2所示，振子經(jīng)過關于平衡位置O對稱的兩點P、P′(OP＝OP′)時，速度的大小、動能、勢能相等，相對于平衡位置的位移大小相等。圖2 (3)振子由P到O所用時間等于由O到P′所用時間，即tPO＝tOP′。

(4)振子往復過程中通過同一段路程(如OP段)所用時間相等，即tOP＝tPO。5.能量特征：振動的能量包括動能Ek和勢能Ep，簡諧運動過程中，系統(tǒng)動能與勢能相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)的機械能守恒。1.(多選)如圖3所示，一輕質(zhì)彈簧上端固定在天花板上，下端連接一物塊，物塊沿豎直方向以O點為中心點，在C、D兩點之間做周期為T的簡諧運動。已知在t1時刻物塊的速度大小為v、方向向下，動能為Ek。下列說法正確的是(

)圖3答案ACD2.(2018·遼寧鞍山模擬)(多選)彈簧振子做簡諧運動，O為平衡位置，當它經(jīng)過點O時開始計時，經(jīng)過0.3s，第一次到達點M，再經(jīng)過0.2s第二次到達點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答案BDE3.如圖4，一輕彈簧一端固定，另一端連接一物塊構(gòu)成彈簧振子，該物塊是由a、b兩個小物塊粘在一起組成的。物塊在光滑水平面上左右振動，振幅為A0，周期為T0。當物塊向右通過平衡位置時，a、b之間的粘膠脫開，以后小物塊a振動的振幅和周期分別為A和T，則A________A0(填“>”、“<”或“＝”),T________T0(填“>”、“<”或“＝”)。圖4解析當物塊向右通過平衡位置時，脫離前：由機械能守恒可知，平衡位置處的動能等于最大位移處的彈性勢能，因此脫離后振子振幅變??；由于彈簧振子的質(zhì)量減小，根據(jù)a＝－可知，在同一個位置物塊a的加速度變大，即速度變化更快，故脫離后周期變小。答案<

<簡諧運動的公式和圖象1.簡諧運動的數(shù)學表達式

x＝Asin(ωt＋φ)2.根據(jù)簡諧運動圖象可獲取的信息

(1)確定振動的振幅A和周期T。(如圖5所示)圖5答案ABE2.(2018·山西統(tǒng)測)(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點為平衡位置，在a、b兩點之間做簡諧運動，其振動圖象如圖乙所示。由振動圖象可以得知(

)A.振子的振動周期等于2t1B.在t＝0時刻，振子的位置在a點C.在t＝t1時刻，振子的速度為零D.在t＝t1時刻，振子的速度最大E.從t1到t2，振子正從O點向b點運動圖6解析彈簧振子先后經(jīng)歷最短時間到達同一位置時，若速度相同，則這段時間間隔就等于彈簧振子的振動周期，從振動圖象可以看出振子的振動周期為2t1，選項A正確；在t＝0時刻，振子的位移為零，所以振子應該在平衡位置O，選項B錯誤；在t＝t1時刻，振子在平衡位置O，該時刻振子速度最大，選項C錯誤，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點向b點運動，選項E正確。答案ADE3.(多選)一水平彈簧振子沿x軸方向做簡諧運動，平衡位置在坐標原點，向x軸正方向運動時彈簧被拉伸，振子的振動圖象如圖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點對應的時刻振子所受的回復力大小為5N，方向指向x軸的負方向B.圖中A點對應的時刻振子的速度方向指向x軸的正方向C.圖中A點對應的時刻振子的加速度大小為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次全振動圖7解析由簡諧運動的特點和彈簧彈力與伸長量的關系可知，題圖中A點對應的時刻振子所受的回復力大小為F＝kx＝20×0.25N＝5N，方向指向x軸的負方向，并且振子正在遠離O點向x軸的正方向運動，選項A、B正確；由牛頓第二定律知，題圖中A點對應的時刻振子的加速度大小為a＝＝50m/s2，選項C錯誤；由題圖可讀出周期為2s，4s內(nèi)振子完成兩次全振動，通過的路程是s＝2×4A＝2×4×0.5cm＝4cm，選項D正確，E錯誤。答案

ABD求解簡諧運動問題時，要緊緊抓住一個模型——水平方向振動的彈簧振子，熟練掌握振子的振動過程以及振子振動過程中各物理量的變化規(guī)律，看到振動圖象，頭腦中立即呈現(xiàn)出一幅彈簧振子振動的圖景，再把問題一一對應、分析求解。1.對單擺的理解單擺周期公式及用單擺測定重力加速度3.用單擺測定重力加速度

(1)實驗原理與操作

產(chǎn)生原因減小方法偶然誤差測量時間(單擺周期)及擺長時產(chǎn)生誤差①多次測量再求平均值②計時從單擺經(jīng)過平衡位置時開始系統(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°1.(多選)下列說法正確的是(

) A.單擺運動到平衡位置時，回復力為零

B.只有發(fā)生共振時，受迫振動的頻率才等于驅(qū)動力的頻率

C.水平放置的彈簧振子做簡諧振動時的能量等于在平衡位置時振子的動能

D.單擺的周期隨擺球質(zhì)量的增大而增大

E.同一地點，兩單擺的擺長相等時，周期也相等答案ACE2.(多選)如圖8所示為同一地點的兩個單擺甲、乙的振動圖象，下列說法正確的是(

)A.甲、乙兩單擺的擺長相等B.甲擺的振幅比乙擺的大C.甲擺的機械能比乙擺的大D.在t＝0.5s時有正向最大加速度的是乙擺E.由圖象可以求出當?shù)氐闹亓铀俣葓D8答案ABD3.在“用單擺測定重力加速度”的實驗中：(1)擺動時偏角滿足的條件是偏角小于5°，為了減小測量周期的誤差，計時開始時，擺球應是經(jīng)過最________(填“高”或“低”)點的位置，且用停表測量單擺完成多次全振動所用的時間，求出周期。圖9甲中停表示數(shù)為一單擺全振動50次所用的時間，則單擺振動周期為________。圖9(2)用最小刻度為1mm的刻度尺測擺長，測量情況如圖乙所示。O為懸掛點，從圖乙中可知單擺的擺長為________m。(3)若用L表示擺長，T表示周期，那么重力加速度的表達式為g＝________。(4)考慮到單擺振動時空氣浮力的影響后，學生甲說：“因為空氣浮力與擺球重力方向相反，它對球的作用相當于重力加速度變小，因此振動周期變大?！睂W生乙說：“浮力對擺球的影響好像用一個輕一些的擺球做實驗，因此振動周期不變”，這兩個學生中________。A.甲的說法正確B.乙的說法正確C.兩學生的說法都是錯誤的(2)從懸點到球心的距離即為擺長，可得L＝0.9980m。(4)由于受到空氣浮力的影響，小球的質(zhì)量沒變而相當于小球所受重力減小，即等效重力加速度減小，因而振動周期變大，選項A正確。自由振動、受迫振動和共振的關系比較受迫振動和共振

自由振動受迫振動共振受力情況僅受回復力受驅(qū)動力作用受驅(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T0或固有頻率f0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)＝T0或f驅(qū)＝f0振動能量振動物體的機械能不變由產(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°)機械工作時底座發(fā)生的振動共振篩、聲音的共鳴等1.(多選)關于受迫振動和共振，下列說法正確的是(

)A.火車過橋時限制速度是為了防止火車發(fā)生共振B.若驅(qū)動力的頻率為5Hz，則受迫振動穩(wěn)定后的振動頻率一定為5HzC.當驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時，受迫振動的振幅最大D.一個受迫振動系統(tǒng)在非共振狀態(tài)時，同一振幅對應的驅(qū)動力頻率一定有兩個E.受迫振動系統(tǒng)的機械能守恒解析火車過橋時限制速度是為了防止橋發(fā)生共振，選項A錯誤；對于一個受迫振動系統(tǒng)，若驅(qū)動力的頻率為5Hz，則振動系統(tǒng)穩(wěn)定后的振動頻率也一定為5Hz，選項B正確；由共振的定義