高考物理一輪復(fù)習(xí)：第27講《振動與波動》教案(含答案)

1、27 振動與波動開心自測題一：細(xì)長輕繩下端拴一個小球構(gòu)成單擺，在懸點正下方L/2擺長處有一個能擋住擺線的釘子A，如圖所示?，F(xiàn)將單擺向左方拉開一個小角度，然后無初速的釋放。對于以后的運動，下列說法正確的是（ ）A. 擺球往返運動一次的周期比無釘子時的單擺周期小B. 擺球在左、右兩側(cè)上升的最大高度一樣C. 擺球在平衡位置左右兩側(cè)走過的最大弧度相等D. 擺球在平衡位置右側(cè)的最大擺角是左側(cè)的兩倍 題二：一列簡諧橫波在t=0時的波形圖如圖所示。 介質(zhì)中x=2 m處的質(zhì)點P 沿 y 軸方向做簡諧運動的表達(dá)式為y=10sin（5t）cm。關(guān)于這列簡諧波，下列說法正確的是（ ）A.周期為4.0 s B.振幅為

2、20 cm C.傳播方向沿 x 軸正向 D.傳播速度為10 m/s 題三：某單色光照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下述措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是（ ）A.延長光照時間 B.增大光的強度C.換用波長較低的光照射 D.換用頻率較低的光照射考點梳理與金題精講 機械振動與機械波內(nèi)容要求說明1. 彈簧振子。簡諧運動。簡諧運動的振幅、周期和頻率。 簡諧運動的位移-時間圖象。2. 單擺。在小振幅條件下單擺看作簡諧運動，周期公式。3. 振動中能量轉(zhuǎn)化。4. 自由振動和受迫振動，受迫振動的振動頻率。共振及其常見的應(yīng)用。5. 振動在介質(zhì)中的傳播波。橫波和縱波。波長、頻率和 波速的關(guān)系。6. 波的疊加。波的

3、干涉。衍射現(xiàn)象。7. 聲波，超聲波及其應(yīng)用。8. 多普勒效應(yīng)。 知識脈絡(luò)機械波 l、f、v波的疊加干涉衍射簡諧振動的圖象 某一質(zhì)點在各時刻的位移， 正弦曲線受迫振動 f迫= f驅(qū)共振： f驅(qū)= f固阻尼振動簡諧振動1.受力特征 F=kx2.機械能守恒3.典型模型 (1)彈簧振子 (2)單擺由一種圖象可推出另一種圖象機械振動 A、T、f、相簡諧波的圖象 某一時刻各質(zhì)點的位移， 正弦曲線概念和規(guī)律一、機械振動1. 機械振動： 物體或物體上的一部分在某一位置附近做的往復(fù)運動，叫機械振動，簡稱振動。 例如：鐘擺的擺動、地殼運動時的地震、發(fā)聲體(聲源)發(fā)聲時的振動（空氣柱、弦、振動面的振動）。

4、 振動是一種非勻變速運動。廣義振動凡是描述運動狀態(tài)的物理量，隨時間在某一數(shù)值附近周期性變化，都可稱為振動，如電磁振蕩。2. 產(chǎn)生機械振動的條件：受回復(fù)力使物體能返回平衡位置的力 阻尼足夠小使振動進(jìn)行多次3. 描述振動的物理概念（1）位移x特指振動物體偏離平衡位置的位移。即平衡位置為位移的零點。（2）回復(fù)力使物體回到平衡位置的合力它是按力的作用效果命名的效果力（3）振幅A離開平衡位置的最大距離(標(biāo)量)。振幅能反映振動的強弱。（4）周期T、頻率f 反映振動的快慢。頻率的單位：赫茲 （Hz） 量綱：s-1固有周期(頻率)：自由振動的周期（頻率）由振動系統(tǒng)本身決定，則叫做固有周期（頻率）。（5）相反映

5、振動狀態(tài)的物理量。也叫做位相、相位。常用來比較振動的步調(diào)。同相、反相。（6）受迫振動物體在周期性驅(qū)動力作用下的振動。 受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，跟物體的固有頻率無關(guān)：f迫= f驅(qū)受迫振動的振幅由驅(qū)動力的頻率與固有頻率之差f 決定， f 越小，A越大。當(dāng)f = 0時，振幅A最大叫共振。（7）阻尼振動和無阻尼振動振幅越來越小的振動叫做阻尼振動。振幅保持不變的振動是等幅振動，也叫無阻尼振動。題一：圖中，當(dāng)A振動起來后，通過水平掛繩迫使B、C振動，下列說法中，正確的是 ( )A. 只有A、C振動周期相等B. A的振幅比B小C. C振動的振幅比B大D. A、B、C的振動周期相等（2） 簡諧振動最常

6、見、最基本的一種振動簡諧運動的動力學(xué)特征： 則其中：x 偏離平衡位置的位移 k 回復(fù)力系數(shù)模型：彈簧振子 應(yīng)用：單擺小角度擺動 簡諧振動的運動圖象位移圖象（x t 圖）沙擺實驗：理論和實驗一致位移公式(參考圓)：簡諧運動的位移圖象：從位移圖象可以求出什么？振動的周期T直接讀圖可得各時刻的位移x 直接讀圖線的縱坐標(biāo)振動的加速度a 與x大小成正比，反向振動的速度v圖線各點切線的斜率簡諧振動實例 彈簧振子的振動。周期為： 單擺：在小擺角情況下的振動看成是簡諧運動 其固有周期 兩個有關(guān)：與l、g有關(guān)兩個無關(guān)：與m、A無關(guān)秒擺：T=2s的單擺。秒擺的擺長約為1m。單擺的應(yīng)用：a. 計時器：如擺鐘利用單擺

7、的等時性。b. 測重力加速度利用單擺周期公式。題二：單擺做簡諧運動，擺球經(jīng)過平衡位置時，擺球上附著一些懸浮在空氣中的灰塵，如果灰塵的質(zhì)量不能忽略，則擺球在以后的振動中，最大速度vm、振幅A、周期T 的變化是（ ）Avm不變，A不變，T不變 Bvm變小，A變大，T變小Cvm變大，A變大，T不變 Dvm變小，A變小，T不變 發(fā)散：在最大位移處附上灰塵，結(jié)果又怎樣？若換成彈簧振子，結(jié)果又怎樣？三、機械波1.機械波的形成、條件、分類（1）形成：振動在介質(zhì)中傳播，形成機械波。a. 介質(zhì)的每個質(zhì)點都受前一質(zhì)點的驅(qū)動做受迫振動它們的 振動T、f 都相同；b. 介質(zhì)的每個質(zhì)點都落后于前一個質(zhì)點的振動(振動相位

8、落后)形成位移參差不齊的波形。強調(diào)：波不傳播質(zhì)點，只傳播振動形式、能量。波勻速傳播，質(zhì)點做變速運動。（2）機械波形成條件：有波源、介質(zhì)(區(qū)別電磁波)（3）分類：橫波繩子上的波。波峰，波谷；縱波空氣中的聲波。密部，疏部。2.描述波的物理量（1）波長相鄰的波峰(波谷)之間的距離 波在一個周期內(nèi)傳播的距離 相鄰的同相位振動質(zhì)點間的距離注意：半波長的說法。（2）周期、頻率波形重復(fù)出現(xiàn)一次的時間為周期T，一秒內(nèi)波形重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)為頻率f。它們都由波源決定，與介質(zhì)種類無關(guān)。（3）波速v由介質(zhì)種類決定，與波的頻率無關(guān)。同一種介質(zhì)中的兩列不同波的波速相同；同一列波在不同介質(zhì)中的傳播速度v 不同，但頻率相同。3

9、.波的圖象 y =Acos(t0x/v)兩種圖象的區(qū)別：橫軸表示的物理量不同。直接讀取的物理量不同研究對象不同: 一個質(zhì)點；介質(zhì)的各個質(zhì)點研究內(nèi)容不同：位移隨t 變化；位移隨空間分布圖象的變化不同：沿長；平移光的波動性和粒子性光的本性 內(nèi) 容 要求 說明 1. 光本性學(xué)說的發(fā)展簡史 2.光的干涉現(xiàn)象，雙縫干涉，薄膜干涉，雙縫干涉的條紋間距與波長的關(guān)系 3. 光的衍射 4. 光的偏振現(xiàn)象5.光譜和光譜分析。紅外線、紫外線、X射線、射線以及它們的應(yīng)用，光的電磁本性。電磁波譜6.光電效應(yīng)，光子，愛因斯的光電效應(yīng)方程 7.光的波粒二象性。 物質(zhì)波8.激光的特性及應(yīng)用 知識結(jié)構(gòu)光的本性光的波粒二象性光是

10、電磁波光的粒子性波粒性的關(guān)系、概率波電磁場電磁波波動性干涉衍涉偏振電磁波譜及應(yīng)用光電效應(yīng)愛因斯坦光子說光電效應(yīng)方程現(xiàn)象及實驗規(guī)律實物粒子的波動性、物質(zhì)波雙縫干涉條紋間距薄膜干涉一、光的波動性1.光本性發(fā)展簡史 微粒說 波動說 光子說波粒二象性 2.光的干涉（1）雙縫干涉(1809年)干涉實驗裝置 干涉原理示意圖 干涉條件：兩光波同頻率。相干光源能產(chǎn)生同頻率光的兩個光源。干涉現(xiàn)象兩相干光在相遇區(qū)間疊加，形成亮、暗條紋相間的穩(wěn)定分布。相干光的顏色不同，干涉條紋間距 x 不同；雙縫間隔不同，x 不同；白光的干涉條紋是彩色的。相鄰亮條紋之間的距離為3. 薄膜干涉由極薄的薄膜前、后表面反射的兩列光波疊加

11、而形成的干涉現(xiàn)象叫薄膜干涉。 4.光的衍射（1）概念：光離開直線傳播路徑繞到障礙物陰影里的現(xiàn)象；（2）產(chǎn)生明顯衍射的條件：障礙物或孔的尺寸跟光波波長差不多或小于波長。（3）典型現(xiàn)象：單縫衍射不等距的直條紋，中條紋最寬。 圓盤衍射不等距的圓條紋，本影中心有一個“泊松亮斑”。二、光的電磁說麥克斯韋提出光的本質(zhì)一種電磁波 赫茲做了一系列實驗，證實了電磁波的存在、測出了實驗中的電磁波的頻率和波長、計算出了電磁波的傳播速度確實等于光速。證明了光的電磁說的正確性。光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光是一種波1. 光的波動本質(zhì)電磁波2. 看不見的光紅外線、紫外線、倫琴射線。3. 電磁波譜 波長從大到小的順序為：無線電波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、射線題三：下列有關(guān)電磁波的特性和應(yīng)用，說法正確的是（    ）A. 紅外線和X射線都有很高的穿透本領(lǐng)，常用于醫(yī)學(xué)上透視人體B. 過強的紫外線照射有利于人的皮膚健康C. 電磁波中頻率最大為射線，最容易用它來觀察衍射現(xiàn)象D. 紫外線和X射線都可以使感光底片感光三、光的粒子性1.光電效應(yīng)概念：在光的照射下從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象叫光電現(xiàn)象。實驗的現(xiàn)象和解釋1、飽和電流2、入射光越強，單位時間內(nèi)發(fā)射出的光電子數(shù)越多3、存在遏制電壓4、光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)5、存在截止頻率光電子的能量只與入射