機械振動與機械波課件-高三高考物理復(fù)習(xí)專題講義-考情解讀-考點通關(guān)-

目錄Contents考情精解讀考點一機械振動考點二機械波考點三實驗:用單擺測定重力加速度考綱解讀命題趨勢命題規(guī)律考情精解讀11.簡諧運動2.簡諧運動的公式和圖像3.單擺、單擺的周期公式4.受迫振動和共振5.機械波6.橫波和縱波7.橫波的圖像8.波速、波長和頻率(周期)的關(guān)系9.波的干涉和衍射現(xiàn)象10.多普勒效應(yīng)實驗一:探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度

高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考綱解讀命題趨勢命題規(guī)律考查內(nèi)容考查頻次考查題型所占分值機械振動5年14考以選擇題為主4~6分機械波5年35考選擇題、計算題

選擇題4~6分,計算題5~10分探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度5年5考填空題5~9分考情精解讀2高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考綱解讀命題趨勢命題規(guī)律1.高考中對本專題的考查以圖像為主,考查簡諧運動的特點和機械波傳播時的空間關(guān)系.另外,有關(guān)波速的相關(guān)計算、波的多解問題、用單擺測重力加速度也要引起注意.2.預(yù)計在今后的高考中會加大對數(shù)形結(jié)合試題的考查力度,同學(xué)們在復(fù)習(xí)中要多加關(guān)注.

考情精解讀3繼續(xù)學(xué)習(xí)高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考情精解讀4返回目錄知識體系構(gòu)建高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)1考點一機械振動繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.一、振動及描述振動的物理量1.機械振動2.回復(fù)力物體(或物體的一部分)在某一中心位置兩側(cè)所做的往復(fù)運動稱為機械振動,簡稱振動.振動物體所受的總是指向平衡位置的力.它可以是某一個力,也可以是幾個力的合力或某個力的分力,屬于效果力,在具體問題中要注意分析是什么力提供了回復(fù)力.高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)2考點一機械振動繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.一、振動及描述振動的物理量3.位移(x):由平衡位置指向振動質(zhì)點所在位置的有向線段,是矢量,其最大值等于振幅.4.振幅(A):振動物體離開平衡位置的最大距離,是標(biāo)量,表示振動的強弱.5.周期(T)和頻率(f):周期和頻率是表示振動快慢的物理量,兩者互為倒數(shù)關(guān)系.無論振子從什么位置開始振動,其位移總是以平衡位置為初位置.當(dāng)T和f由振動系統(tǒng)本身決定時,叫做固有周期和固有頻率.高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)3考點一機械振動繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.二、簡諧運動1.簡諧運動:如果質(zhì)點的位移與時間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)規(guī)律,即它的振動圖像(x—t圖像)是一條正弦曲線,這樣的振動叫做簡諧運動.(1)簡諧運動是最基本、最簡單的振動.(2)簡諧運動的位移隨時間按正弦規(guī)律變化,所以簡諧運動不是勻速運動,而是變力作用下的運動.高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)4考點一機械振動繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.二、簡諧運動2.簡諧運動的兩種模型

模型比較項目彈簧振子單擺模型示意圖特點(1)忽略摩擦力,彈簧的彈力提供回復(fù)力(2)彈簧的質(zhì)量可以忽略(3)彈性限度內(nèi)(1)細線的質(zhì)量、球的直徑均可忽略(2)擺角θ很小(θ<10°)(3)重力的切向分力提供回復(fù)力公式回復(fù)力F=-kx能量轉(zhuǎn)化彈性勢能?動能重力勢能?動能高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)5考點一機械振動繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.二、簡諧運動3.簡諧運動的表達式(1)動力學(xué)表達式:F=-kx,其中“-”號表示回復(fù)力與位移的方向相反.(2)運動學(xué)表達式:x=Asin(ωt+φ),其中A表示振幅,ω=2πf表示簡諧運動的快慢,(ωt+φ)表示簡諧運動的相位,φ叫做初相.相位是描述振動“步調(diào)”的一個物理量,若兩個振動的步調(diào)一致,就說它們的相位是相同的;若不一致,就說它們振動的相位不相同,或說它們存在相位差.高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)6考點一機械振動繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.二、簡諧運動4.簡諧運動的圖像(1)從平衡位置開始計時,函數(shù)表達式為x=Asinωt,圖像如圖甲所示.(2)從最大位移處開始計時,函數(shù)表達式為x=Acosωt,圖像如圖乙所示.簡諧運動的圖像表示的是振子的位移隨時間變化的規(guī)律,而振子的實際軌跡并非正弦(或余弦)曲線.

圖甲

圖乙高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波YourtextSTEP02ClickheretoaddyourtextorCopyYourtextandpasteithere2.速率是瞬時速度的大小,但平均速率不是平均速度的大小,因為平均速率是路程與時間的比值,它與平均速度的大小沒有對應(yīng)關(guān)系.通關(guān)秘籍某段時間內(nèi)振子的路程.根據(jù)簡諧運動的規(guī)律,利用簡諧運動的圖像可以得出以下判定:振幅A、周期T以及各時刻振子的位置.各時刻回復(fù)力、加速度、速度、位移的方向.某段時間內(nèi)位移、回復(fù)力、加速度、速度、動能、勢能的變化情況.1243繼續(xù)學(xué)習(xí)高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)7考點全通關(guān)8考點一機械振動繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.三、阻尼振動和受迫振動1.阻尼振動(1)定義:振幅逐漸減小的振動.(2)原因:振動系統(tǒng)要克服阻力做功,其機械能減少,導(dǎo)致振幅減小.(3)功能關(guān)系:系統(tǒng)減少的機械能用于克服阻力做功.高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)9考點一機械振動繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.三、阻尼振動和受迫振動2.受迫振動(1)定義:在外界周期性驅(qū)動力作用下的振動.(2)頻率特征:受迫振動的頻率等于f驅(qū),與f固無關(guān).(3)振幅特征:驅(qū)動力的頻率越接近固有頻率,振幅越大,當(dāng)f驅(qū)=f固時,振幅最大,這種現(xiàn)象叫做共振.受迫振動達到穩(wěn)定時,驅(qū)動力對系統(tǒng)所做的功及時補償了系統(tǒng)因克服阻力做功而損失的機械能,振幅保持不變.高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點一機械振動繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.三、阻尼振動和受迫振動3.自由振動、受迫振動和共振的比較

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)力受到周期性驅(qū)動力作用受到周期性驅(qū)動力作用振動周期和頻率由系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定,即固有周期和固有頻率由驅(qū)動力的周期和頻率決定T驅(qū)

=T固f驅(qū)

=f固振動能量無阻尼自由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,單擺機械工作時底座發(fā)生的振動共振篩,轉(zhuǎn)速計高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)10考點一機械振動繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.三、阻尼振動和受迫振動1.物體做受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率,與物體的固有頻率無關(guān).2.穩(wěn)定時物體做受迫振動的振幅由驅(qū)動力的頻率和物體的固有頻率共同決定:兩者相差越小,受迫振動的振幅越大;兩者相差越大,受迫振動的振幅越小.3.受迫振動系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)化不再只有系統(tǒng)內(nèi)部動能和勢能的轉(zhuǎn)化,還有驅(qū)動力對系統(tǒng)做正功補償系統(tǒng)因克服阻力做功而損失的機械能.通關(guān)秘籍高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)11考點一機械振動繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.三、阻尼振動和受迫振動4.共振曲線如圖所示的共振曲線,曲線表示受迫振動的振幅A(縱坐標(biāo))隨驅(qū)動力頻率f(橫坐標(biāo))的變化而變化.驅(qū)動力的頻率f跟振動系統(tǒng)的固有頻率f0相差越小,振幅越大;驅(qū)動力的頻率f等于振動系統(tǒng)的固有頻率f0時,振幅最大.高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)12考點二機械波繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.一、波的形成和傳播1.機械波的形成(1)機械振動在介質(zhì)中的傳播形成機械波,簡稱波.(2)機械波的形成條件:①有持續(xù)振動的波源;②有傳播振動的介質(zhì).有機械波必有機械振動,有機械振動不一定有機械波.已經(jīng)形成的波跟波源無關(guān),波源停止振動,波繼續(xù)傳播.高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)13繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.2.機械波的分類(1)橫波:質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互垂直的波,叫做橫波.在橫波中,凸起的最高處叫做波峰,凹下的最低處叫做波谷.機械橫波只能在固體中傳播,不能在液體或氣體中傳播.(2)縱波:質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波,叫做縱波.在縱波中,質(zhì)點分布最密的位置叫做密部,質(zhì)點分布最疏的位置叫做疏部.縱波可以在固體中傳播,也可以在液體或氣體中傳播.考點二機械波一、波的形成和傳播高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)14繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.3.機械波的特點(1)每一質(zhì)點都以它的平衡位置為中心做簡諧運動;后一質(zhì)點的振動總是落后于帶動它的前一質(zhì)點的振動.(2)波傳播的只是運動(振動)形式和振動能量,介質(zhì)中的質(zhì)點并不隨波遷移.考點二機械波一、波的形成和傳播高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)15繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.

考點二機械波一、波的形成和傳播高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)16YourtextSTEP02ClickheretoaddyourtextorCopyYourtextandpasteithere返回目錄考點全通關(guān)17通關(guān)秘籍周期或頻率,只取決于波源,而與v、λ無直接關(guān)系.波速v取決于介質(zhì)的性質(zhì),它與T、λ無直接關(guān)系.只要介質(zhì)不變,v就不變;如果介質(zhì)變了,v也一定變.

123高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.1.波的圖像:如圖所示為一橫波的圖像,它反映了在波的傳播過程中,某一時刻介質(zhì)中各個質(zhì)點的位移在空間的分布.簡諧波的圖像為正弦(或余弦)曲線.考點二機械波二、波的圖像高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)18繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.2.波的圖像的應(yīng)用根據(jù)機械波的傳播規(guī)律,利用波的圖像可判定:(1)介質(zhì)中質(zhì)點的振幅A和波長λ,以及該時刻各質(zhì)點的位移和加速度的方向.(2)根據(jù)波的傳播方向確定該時刻各質(zhì)點的振動方向,且能畫出在Δt前(或后)的波形圖像.(3)根據(jù)某一質(zhì)點的振動方向確定波的傳播方向.考點二機械波二、波的圖像高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)19繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.1.波的疊加幾列波相遇時能夠保持各自的運動特征繼續(xù)傳播,在它們重疊的區(qū)域里,介質(zhì)中的質(zhì)點同時參與這幾列波引起的振動,質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和.考點二機械波三、波的衍射、干涉和多普勒效應(yīng)高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)20繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.2.波的衍射和波的干涉的比較考點二機械波三、波的衍射、干涉和多普勒效應(yīng)

定義現(xiàn)象可觀察到明顯現(xiàn)象的條件相同點波的衍射波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象波能偏離直線而傳到直線傳播以外的空間縫、孔或障礙物的尺寸跟波長相差不多或者小于波長干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象波的干涉頻率相同的兩列波疊加,使某些區(qū)域的振動加強,某些區(qū)域的振動減弱的現(xiàn)象干涉圖樣穩(wěn)定,振動加強區(qū)和減弱區(qū)相間分布,加強區(qū)、減弱區(qū)位置不變兩列波的頻率相同高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)21繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.考點二機械波三、波的衍射、干涉和多普勒效應(yīng)通關(guān)秘籍1.穩(wěn)定干涉中,振動加強區(qū)域和振動減弱區(qū)域的空間位置是不變的.加強區(qū)域中心質(zhì)點的振幅等于兩列波的振幅之和,減弱區(qū)域中心質(zhì)點的振幅等于兩列波的振幅之差.2.振動加強的條件是兩波源到該區(qū)域中心的距離之差等于波長的整數(shù)倍,振動減弱的條件是兩波源到該區(qū)域中心的距離之差等于半波長的奇數(shù)倍.3.只有符合干涉條件的兩列波相遇時才能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象;任何波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象,而發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象需要一定的條件.高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)22繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.考點二機械波三、波的衍射、干涉和多普勒效應(yīng)3.多普勒效應(yīng)(1)多普勒效應(yīng):當(dāng)波源和觀察者之間有相對運動時,觀察者會感到波的頻率發(fā)生變化,這種現(xiàn)象叫做多普勒效應(yīng).(2)波源的頻率與觀察者接收到的波的頻率①波源的頻率等于單位時間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個數(shù).②觀察者接收到的波的頻率等于觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù).(3)多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生①當(dāng)波源和觀察者相對于介質(zhì)都不動時,觀察者接收到的波的頻率等于波源的頻率.高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)23繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.考點二機械波三、波的衍射、干涉和多普勒效應(yīng)②波源相對于介質(zhì)不動,當(dāng)觀察者靠近波源運動時,觀察者接收到的波的頻率增大;當(dāng)觀察者遠離波源運動時,觀察者接收到的波的頻率減小,且當(dāng)觀察者運動的速度與波速相等時觀察者接收不到波.③觀察者相對于介質(zhì)不動,當(dāng)波源接近觀察者時,觀察者接收到的波的頻率增大;當(dāng)波源遠離觀察者時,觀察者接收到的波的頻率減小.高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)24繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.考點二機械波三、波的衍射、干涉和多普勒效應(yīng)通關(guān)秘籍1.發(fā)生多普勒效應(yīng)時,波源的真實頻率不會發(fā)生任何變化,只是觀察者接收到的波的頻率發(fā)生了變化.2.觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化的原因是觀察者與波源之間有相對運動.高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)25考點二機械波三、波的衍射、干涉和多普勒效應(yīng)4.聲波一切振動著發(fā)聲的物體都叫聲源.聲源的振動在介質(zhì)中形成縱波.頻率為20Hz到20000Hz的聲波能引起聽覺.頻率低于20Hz的聲波稱為次聲波;頻率高于20000Hz的聲波稱為超聲波,超聲波的應(yīng)用十分廣泛,如聲吶、B超、探傷儀等.聲波在空氣中的傳播速度約為340m/s.聲波具有反射、干涉、衍射等波的特有現(xiàn)象.返回目錄高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)26繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.考點三實驗:用單擺測定重力加速度

高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)27繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.考點三實驗:用單擺測定重力加速度2.實驗器材長約1m的細絲線一條,球心開有小孔的金屬小球一個,帶有鐵夾的鐵架臺一個,毫米刻度尺一個,停表一塊.高考復(fù)習(xí)講義機械振動與機械波考點全通關(guān)28繼續(xù)學(xué)習(xí)所有理想化模型均忽略對所研究問題無影響的因素,是研究問題的一種理想方法.在高中學(xué)習(xí)的理想模型還有:點電荷、理想氣體、彈簧振子、點光源等.考點三實驗:用單擺測定重力加速度(2)把細絲線的上端用鐵夾固定在鐵架臺上,把鐵架臺放在實驗桌邊,使鐵夾伸到桌面以外,讓擺球自由下垂,在單擺平衡位置處做上標(biāo)記.（1）讓細絲線的一端穿過小球上的小孔,然后打一個比小孔大一些的線結(jié),做成單擺.(3)用刻度尺測量單擺的擺長(懸點到球心間的距離).(4)把單擺從平衡位置拉開一個很小的角度(不超過10°),然后放開小球讓它擺動,用停表測出單擺完成30次或50次全振動的時間,計算出平均完成一次全振動的時間,這個時間就是單擺的振動周期.3.實驗步驟高考復(fù)習(xí)講義