高考物理一輪總復(fù)習(xí) 機械運動 光學(xué) 第1講 機械振動、振動圖象課件（選修3-4）

1、12內(nèi)容要求新課標(biāo)卷真題命題熱點簡諧運動2014卷，2013卷、卷33題從近幾年的高考試題來看，命題頻率較高的知識點是簡諧運動的公式和圖象，橫波的圖象，波速、波長和頻率(周期)的關(guān)系試題信息容量大，綜合性強，一道題往往考查多個概念和規(guī)律幾何光學(xué)側(cè)重于“光路”的考查(折射、全反射、棱鏡等)，一般是考查光線的去向的定性分析和定量計算問題；同時，還要注意以頻率和折射率為橋梁的幾何光學(xué)、波動光學(xué)的綜合問題.簡諧運動的公式和圖象單擺、周期公式受迫振動和共振2013卷33題機械波、橫波和縱波2016卷34(1)題，2016卷34(2)題，2016卷34(1)題，2011卷34題橫波的圖象2013卷，201

2、2卷34題波速、波長和頻率(周期)的關(guān)系2016卷、卷、卷，2015卷、卷，2014卷34題波的干涉和衍射現(xiàn)象多普勒效應(yīng)光的折射定律2016卷、卷34(2)題；2015卷，2014卷，2013卷、卷，2012,2011第34題3內(nèi)容要求新課標(biāo)卷真題命題熱點折射率2015卷34(1)題從近幾年的高考試題來看，命題頻率較高的知識點是簡諧運動的公式和圖象，橫波的圖象，波速、波長和頻率(周期)的關(guān)系試題信息容量大，綜合性強，一道題往往考查多個概念和規(guī)律幾何光學(xué)側(cè)重于“光路”的考查(折射、全反射、棱鏡等)，一般是考查光線的去向的定性分析和定量計算問題；同時，還要注意以頻率和折射率為橋梁的幾何光學(xué)、波動光

3、學(xué)的綜合問題.全反射、光導(dǎo)纖維2015卷，2014卷，2013卷、卷，2012卷，2011卷第34題光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象電磁波的產(chǎn)生2016卷34(1)題電磁波的發(fā)射、傳播和接收2016卷34(1)題電磁波譜狹義相對論的基本假設(shè)質(zhì)能關(guān)系實驗探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度實驗測定玻璃的折射率實驗用雙縫干涉測光的波長2015卷、卷34(1)題4第第1講機械振動、振動圖象講機械振動、振動圖象【考綱解讀考綱解讀】1.知道簡諧運動的概念，理解簡諧運動的表知道簡諧運動的概念，理解簡諧運動的表達式和圖象；達式和圖象；2.知道什么是單擺，知道在擺角較小的情況下單知道什么是單擺，知道在擺角較小的情況下

4、單擺的運動是簡諧運動，熟記單擺的周期公式；擺的運動是簡諧運動，熟記單擺的周期公式；3.理解受迫振動理解受迫振動和共振的概念，掌握產(chǎn)生共振的條件和共振的概念，掌握產(chǎn)生共振的條件5 一、簡諧運動 1概念：質(zhì)點的位移與時間的關(guān)系遵從_的規(guī)律， 即它的振動圖象(xt圖象)是一條_的振動 2簡諧運動的表達式 (1)動力學(xué)表達式：F_，其中“”表示回復(fù)力與_的方向相反 (2)運動學(xué)表達式：xAsin (t)，其中A代表振幅，_表示簡諧運動的快慢，(t)代表簡諧運動的_，叫作初相考點O講堂梳理自查正弦函數(shù)正弦函數(shù) 正弦曲線正弦曲線 kx 位移位移 2f 相位相位 6 3回復(fù)力 (1)定義：使物體返回到_的力

5、 (2)方向：時刻指向_ (3)來源：振動物體所受的沿_的合力平衡位置平衡位置 平衡位置平衡位置 振動方向振動方向 7 4描述簡諧運動的物理量最大距離最大距離 強弱強弱 全振動全振動 單位時間單位時間 快慢快慢 不同狀態(tài)不同狀態(tài) 8伸縮伸縮 質(zhì)量質(zhì)量 線的長度線的長度 5 9驅(qū)動力驅(qū)動力 驅(qū)動力驅(qū)動力 無無 相等相等 101對簡諧運動各物理量的考查 一水平彈簧振子做簡諧運動，則下列說法中正確的是()A若位移為負值，則速度一定為正值B振子通過平衡位置時，速度為零C振子每次通過平衡位置時，速度一定相同D振子每次通過同一位置時，其速度不一定相同【答案】D【解析】振子做簡諧運動時，某時刻位移的方向與速

6、度的方向可能相同，也可能相反，A、C兩項不正確當(dāng)振子通過同一位置時，速度的方向不一定相同，D項正確經(jīng)過平衡位置速度最大，B項不正確11 2對簡諧運動圖象的考查(多選)如圖是一做簡諧運動的物體的振動圖象，下列說法正確的是() A振動周期2102 s B前2102 s內(nèi)物體的位移是10 cm C物體振動的頻率為25 Hz D物體振動的振幅為10 cm E第2102 s物體向下振動 【答案】CDE1213 3對單擺回復(fù)力的考查對于單擺的振動，以下說法中正確的是() A單擺振動時，擺球受到的向心力大小處處相等 B單擺運動的回復(fù)力就是擺球受到的合力 C擺球經(jīng)過平衡位置時所受回復(fù)力為零 D擺球經(jīng)過平衡位置

7、時所受合外力為零 【答案】C14 4對固有周期的考查(多選)下列說法中正確的是() A物體做簡諧運動的周期等于固有周期 B物體做阻尼振動的周期等于固有周期 C物體做受迫振動的周期等于固有周期 D發(fā)生共振時，振動的周期等于固有周期 【答案】AD 【解析】物體做簡諧運動時的周期為固有周期，因此A項正確物體做阻尼振動時，振動周期大于固有周期，B項錯誤物體做受迫振動時其周期等于驅(qū)動力的周期，只有發(fā)生共振時才等于固有周期，C項錯誤，D項正確15 1動力學(xué)特征 Fkx，“”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運動學(xué)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

8、向相反，為變加速運動，遠離平衡位置時x，F(xiàn)，a，Ep均增大，v，Ek均減小，靠近平衡位置時則相反考點1簡諧運動的特征1617 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18 例1(多選)一簡諧振子沿x軸振動，平衡位置在坐標(biāo)原點t0時刻振子的位移x0.1 m；t4 s時刻x0.1 m該振子的周期可能為() A1.6 sB3 s C4 sD6 s E8 s 思路剖析：當(dāng)兩時刻振子的位移相同，則兩時刻的差可能為周期的整數(shù)倍，也可能不是周期的整數(shù)倍 【答案】ABE1920 練1(2014年浙江卷)一位游客在千島湖邊欲乘坐游船，當(dāng)日風(fēng)浪較大，游

9、船上下浮動可把游船浮動簡化成豎直方向的簡諧運動，振幅為20 cm，周期為3.0 s當(dāng)船上升到最高點時，甲板剛好與碼頭地面平齊地面與甲板的高度差不超過10 cm時，游客能舒服地登船在一個周期內(nèi)，游客能舒服登船的時間是() A0.5 sB0.75 s C1.0 sD1.5 s 【答案】C212223考點2簡諧運動的圖象24 2圖象信息 (1)得出質(zhì)點做簡諧運動的振幅、周期和頻率 (2)確定某時刻質(zhì)點離開平衡位置的位移 (3)確定某時刻質(zhì)點回復(fù)力、加速度的方向：因回復(fù)力總是指向平衡位置，故回復(fù)力和加速度在圖象上總是指向t軸 (4)確定某時刻質(zhì)點速度的方向：斜率為正，速度方向向上；斜率為負，速度方向向

10、下 (5)比較不同時刻回復(fù)力、加速度的大小 (6)比較不同時刻質(zhì)點的動能、勢能的大小25例2一質(zhì)點做簡諧運動的圖象如圖所示，下列說法正確的是()A質(zhì)點振動頻率是4 HzB在10 s內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的路程是20 cmC第4 s末質(zhì)點的速度是零D在t1 s和t3 s兩時刻，質(zhì)點位移大小相等、方向相同思路剖析：從簡諧運動圖象上能直接得到哪些信息？間接得到哪些信息？【答案】B26 【解析】讀圖可知，該簡諧運動的周期為4 s，頻率為0.25 Hz，在10 s內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的路程是2.54A20 cm.第4 s末的速度最大在t1 s和t3 s兩時刻，質(zhì)點位移大小相等、方向相反27 練2(多選)一質(zhì)點做簡諧運動，其位

11、移x與時間t的關(guān)系曲線如圖所示，由圖可知() A質(zhì)點振動頻率是4 Hz Bt2 s時，質(zhì)點的加速度最大 C質(zhì)點的振幅為2 cm Dt3 s時，質(zhì)點所受的合外力最大 【答案】BC 【解析】質(zhì)點振動的周期是4 s，頻率是0.25 Hz；t2 s時，質(zhì)點的位移最大，回復(fù)力最大，加速度最大；質(zhì)點的振幅為2 cm；t3 s時，質(zhì)點的位移為零，所受的合外力為零，選項B、C正確28 1因回復(fù)力總是指向平衡位置，故回復(fù)力和加速度在圖象上總是指向t軸 2速度方向可以通過下一個時刻位移的變化來判定，下一個時刻位移如果增加，振動質(zhì)點的速度方向就遠離t軸；下一個時刻的位移如果減小，振動質(zhì)點的速度方向就指向t軸291自

12、由振動、受迫振動和共振的關(guān)系比較考點3受迫振動和共振比較自由振動受迫振動共振受力情況僅受回復(fù)力受驅(qū)動力作用受驅(qū)動力作用振動周期或頻率固有周期T0或固有頻率f0TT驅(qū)或ff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(5)機械工作時底座發(fā)生的振動共振篩、聲音的共鳴等30 2對共振的理解 (1)共振曲線：如圖所示，橫坐標(biāo)為驅(qū)動力頻率f，縱坐標(biāo)為振幅A它直觀地反映了驅(qū)動力頻率對某固有頻率為f0的振動系統(tǒng)受迫振動振幅的影響，由圖可知，f與f0越接近，振幅A越大；當(dāng)ff0時，振幅A最大 (2)受迫振動中系統(tǒng)能量的轉(zhuǎn)化：做受迫振動的系統(tǒng)

13、的機械能不守恒，系統(tǒng)與外界時刻進行能量交換31例3(多選)如圖所示，曲軸上掛一個彈簧振子，轉(zhuǎn)動搖把，曲軸可帶動彈簧振子上下振動開始時不轉(zhuǎn)動搖把，讓振子自由振動，測得其頻率為2 Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動搖把，轉(zhuǎn)速為240 r/min.則()A當(dāng)振子穩(wěn)定振動時，它的振動周期是0.5 sB當(dāng)振子穩(wěn)定振動時，它的振動頻率是4 HzC當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時，彈簧振子的振幅增大D當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時，彈簧振子的振幅增大32 思路剖析：振子的驅(qū)動力的頻率怎樣計算？驅(qū)動頻率與振子的振幅大小關(guān)系是怎樣的？ 【答案】BD33 練3一個單擺在地面上做受迫振動，其共振曲線(振幅A與驅(qū)動力頻率f的關(guān)系)如圖所示，則() A此單擺的固有周期約為0.5 s B此單擺的擺長約為1 m C若擺長增大，單擺的固有頻率增大 D若擺長增大，共振曲線的峰將向右移動 【答案】B34考點4單擺周期公式35 例4有一單擺，其擺長l1.02 m，擺球的質(zhì)量m0.10 kg，已知單擺做簡諧運動，單擺振動30次用的時間t60.8 s，試求： (1)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣仁嵌啻螅?(2)如果將這個擺改為秒擺，擺長應(yīng)怎樣改變？改變多少？ 思路剖析：可以利用單擺的周期公式求