2022屆全國新高考物理沖刺復習 振動波動綜合及與運動力電綜合

2022屆全國新高考物理沖刺復習

振動波動綜合及與運動力電綜合

一、主要題型與解決的問題

1.1典型題型

分析歷年高考綜合題目歸類出振動波動綜合及與運動力電綜合單元主要涉及的題型：①由振

動圖像解決振動、波動規(guī)律問題；②由波動圖像解決振動、波動規(guī)律問題；③波的疊加問題；④

振動、波動圖像綜合求解振動、波動規(guī)律問題；⑤小球在勻強電場中做振動問題：⑥單桿在勻強

磁場中做振動問題。

1.2主要問題

多年的教學實踐得知，學生不能較好的處理解決振動波動綜合及與運動力電綜合問題，主要

是存在以下原因：①沒有很好的形成物理觀念；振動、波的特點和規(guī)律模糊；不能透徹理解波速、

波長和頻率的關系以及處理多值問題；不能準確讀、用振動、波的圖像；不會從相互作用和能量

的角度認識振動與波；②建模能力差；沒能較好的領悟波的疊加規(guī)律，不能清晰的構建運動模型

來處理振動與電場、磁場問題；③綜合分析、推理、歸納等科學思維有待發(fā)展；不能處理好振動

與波綜合圖像問題；電路分析、受力分析、運動分析出錯：物體在電場、磁場中運動涉及的作用

力、速度、動量、做功、能量、電荷量、電流、電壓、磁通量之間的關系混亂；牛頓運動定律、

動量定律、動量守恒定律、能量守恒定律以及功能關系不能靈活應用。

二、單元學習目標

學習目標素養(yǎng)指向

1.通過質點在各種場中做簡諧運動的分析，理解振動的本質特征和特

點，會用表達式、圖像表征簡諧運動的特征和規(guī)律；形成質點受到回

復力做簡諧運動的相互作用與運動觀；形成在振動過程中動能、重力

勢能、彈性勢能、電勢能變化以及守恒的能量觀。

2.通過波動圖像、波動疊加、對比振動圖與波形圖分析，能理解波的

產(chǎn)生條件，會用多種圖像表征波的傳播規(guī)律，掌握波速、波長和頻率

（周期）的關系；形成波動過程各質點相互作用觀，各運動物理量相物理觀念

互關系與具有周期性的運動觀時空觀，波動矢量疊加、能量傳遞以及

守恒觀念。

3.通過對動生與感生電源的分析，提煉電磁感應中的能量變化，從能

量觀的角度認識電磁感應問題.

4.通過質點在電場、磁場中的不同情境中振動分析，體驗力與運動的

關系，形成深化力決定運動，運動反映力的相互作用觀。

1.能用整體法或隔離法分析物體或物體系的回復力，掌握用等效思維

科學思維

方法建構相關物理模型。

2.能借助圖像推理得到結論，對相關現(xiàn)象作出合理的解釋，同時體臉

對稱性、守恒思想的科學思維魅力。

3.經(jīng)歷建構簡諧運動模型過程，體會采用類比法、等效法建構物理模

型的思維方式，認識物理模型在解決實際問題中的作用，掌握解決類

彈簧振子和類單擺問題的解題思路。

4.經(jīng)歷對波動圖像的分析，會用上下坡法、平移法、微元法判斷波的

傳播方向和質點的振動方向。

5.能夠用波的峰谷圖、波面圖表示波的傳播規(guī)律，掌握用圖像法和公

式法分析干涉現(xiàn)象。

6.通過振動圖像和波動圖像綜合問題的分析，體會運用圖像描述復雜

過程的方法，能夠運用公式和圖像法求解決振動、波動及波疊加等綜

合問題，認識數(shù)形結合思想和轉化思想方法在解決物理問題的應用。

7.經(jīng)歷在不同情境或主題下遷移模型法解決問題的過程，掌握模型法

解決振動力電綜合問題與波干涉的解題思路，感受模型法解決實際問

題的思維魅力。

1.通過了解生產(chǎn)和生活中振動和波動的現(xiàn)象，認識機械振動與機械波

在現(xiàn)代科技和生產(chǎn)生活中的應用，體會物理與生活實際的緊密聯(lián)系；

2.通過解決具體振動綜合問題，體會物理知識的應用價值，進一步增

科學態(tài)度與責任

強STSE的意識；

3.經(jīng)歷振動與波動、振動與電場、振動與電磁感應綜合問題的分析體

會自然界各實物有相互聯(lián)系的。

二、學習框圖

1.1思維框圖

圖1

1.2知識框圖

圖2

1.3情境框圖

圖3

從圖1思維框圖得出學習思路：先應用圖像、表達式的方法掌握一個質點振動

規(guī)律，理清各物理量關系以及變化規(guī)律；再延伸到多個質點振動形成波動規(guī)律以及

圖像；或延伸到電場中振動動模型、磁場中振動模型；對于振動模型通過建模、受

力分析、運動分析、動量分析、能量分析，應用牛頓運動定律聯(lián)系分析運動特征，

結合動量定理、功能關系、能量守恒定律進行綜合分析、科學推理形成動量能量特

征，再由此推廣到電場中振動動模型、磁場中振動模型進行綜合分析形成處理此類

綜合問題的思路。對于波動模型，從傳播規(guī)律出發(fā)，掌握波速、頻率、波長以及它

們關系式，再深入到分析波動圖像；最后辨別分析波動特性還學會分析波的疊加現(xiàn)

象；形成物理觀念，提升科學思維。

三、教學速議

學習任務教師活動學生活動

任務一：構建振動模型，由振動圖提供生活實際問題，引導學生構建通過思考、展示、交流構建振動模

像分析振動過程質點位移、速度、振動模型、畫出振動圖像分析振動型、畫出振動圖像分析各物理量變

回復力、加速度、頻率、周期、南各物理量變化規(guī)律以及聯(lián)系化規(guī)律以及聯(lián)系，并總結表述

頻率、動能、勢能等變化規(guī)律

任務二：構建波動模型，由波動動提供波動圖像，引導學生分析振動思考、展示、交流波動過程中各振

圖像分析波動動過程頻率、周期、各質點振動情況，引導學生分析波動質點振動情況，分析波動過程各

角頻率、波長、波速等物理量關系動過程各物理量聯(lián)系物理量聯(lián)系，并總結方法與物理量

關系

任務三：用波的疊加原理分析兩列提供兩列波在同一直線上疊加、一思考、展示、交流兩列波疊加發(fā)生

波的疊加加強點和減弱點，用圖象個平面內疊加情景，引導學生建立干涉條件、獨立傳播要加原理、圖

法分析疊加點頻率相同的兩列波疊加模型，分析象法分析疊加點的強弱情況

登加規(guī)律

任務四：振動與波動圖像綜合問題提供振動與波動圖像綜合題0（1.通過自主學習，展示、交流：如何

的探究和演練已知振動圖像問題；2.已知波動圖由振動圖像分析振動、波動問題；

像問題：3.已知振動圖像與波動圖如何由波動圖像分析振動、波動問

像問題）：引導學生運用數(shù)彩結合題：如何由振動圖像與波動圖像分

由波動圖像分析振動情況、由振動析振動、波動問題：并總結表達出

圖像分析波動情況、波動圖像與振方法、心得

動圖像分析振動、波動規(guī)律.

任務五：探究和演練帶電單擺、彈提供帶電單擺、彈簧振子在電場與通過獨立思考、交流：受力、運動、

黃振子在電場、重力場中振動問題重力場中振動問題，引導學生構建各力做功、各種能量、動量、沖量

模型，分析振動過程中位移、速度、情況，運用牛頓運動定律、動量定

回復力、加速度、頻率、周期、角理、功能關系、能量守恒定律進行

頻率、動能、勢能、電勢能、動量、分析求解，歸納表達出求解方法、

沖量等變化規(guī)律表達求解思路以及注意事項

任務六：探究和演練單桿在磁場中提供單桿在勻強磁場與重力場中通過獨立思考、交流：受力、運動、

振動問題振動問題，引導學生構建模型（運各力做功、各種能量、動量、沖量

動模型、電路模型），分析電路、情況，運用牛頓運動定律、動量定

振動過程中位移、速度、回復力、理、功能關系、能量守恒定律進行

加速度、周期、角頻率、動能、勢分析求解，歸納表達出求解方法、

能、電能、動量、沖量等變化規(guī)律表達求解思路以及注意事項

四、學業(yè)評價

1.（物理觀念、科學思維指向問題）如圖甲所示，在X0水平面內，固定放置著間距為/的兩平

行金屬直導軌，其間連接有阻值為/?的電阻，電阻兩端連接示波器（內阻可視為無窮大），可動

態(tài)顯示電阻/?兩端的電壓。兩導軌間存在大小為8、方向垂直導軌平面的勻強磁場。t=0時一質

量為以長為/的導體棒在外力尸作用下從*二改位置開始做簡諧運動，觀察到示波器顯示的電壓

隨時間變化的波形是如圖乙所示的正弦曲線。?。?上昆_,則簡諧運動的平衡位置在坐標原

27CBI

點a不計摩擦阻力和其它電阻，導體棒始終垂直導軌運動。（提示：可以用『X圖象下的“面

積”代表力尸所做的功）

（D求導體棒所受到的安培力q隨時間t的變化規(guī)律；

（2）求在。至0.257■時間內外力尸的沖量；

（3）若,。時外力田=1N,/=1m,7i2ns,m1kg,廬1Q,4=0.5V,5=0.5T,求外力與安培

力大小相等時棒的位置坐標和速度。

題目求解過程素養(yǎng)要素素養(yǎng)類型素養(yǎng)水平

第（1）具有電磁感應、閉物理觀念

由圖示的波形可得u=umsin^-t

問合電路歐姆定律、（規(guī)律）

U2n安培力知識。

I=^-msin—t

RT能在熟悉的問題情科學思維

BlU27r境中根據(jù)需要選用（模型建構）

F=—BIl=-------m-sin—t

ART恰當?shù)哪Ｐ退?

能對常見的物理現(xiàn)科學思維

象進行分析和推（科學推

理，獲得結論并作理）

出解釋。

第（2）安培力的沖量=-AqBl=-此誓具有安培力、電量、物理觀念

問電磁感應、沖量、（規(guī)律）

水平3

U.27r動量定理、簡諧運

v=—msin—t

BlT動知識。

由動量定理，有能對綜合性物理問科學思維

題進行分析和推（科學推

所以/尸=甯+嚓

理，獲得結論。理）水平4

第（3）棒做簡諧運動，有具有安培力、電磁物理觀念

問感應、簡諧運動、（規(guī)律）

FA+F=—kx圖像法求變力做

功、動能定理、能

當自=-F時，x=0,v=±vm=±lm/s

的轉化與守恒定律

水平3

當片=尸時，設％—X'tV-V知識。

1能將實際問題中的科學思維

一戶’

PA=對象和過程轉換成（模型建

又F。=—kx。物理模型構）

所以2k=V

能對綜合性物理問科學思維

由動能定理

3題進行分析和推（科學推

理，獲得結論。理）

所以解得叼=專科v[=親m/s

水平4

12

x2=W=_忑根/$

2.（物理觀念、科學思維指向問題）如圖所示，在水平面內有兩根間距為/的金屬導軌平行放置，

導軌末端通過一小段塑料接口與足夠長的傾斜平行金屬導軌平滑連接，傾角為6。在區(qū)域I,III

和IV中，存在垂直于導軌向上的勻強磁場3,B2和&,磁感應強度分別為員，2員和員：區(qū)域II

中導軌粗糙，寬度為&其余部分均光滑。磁場邊界44上放置金屬棒a,磁場邊界”右側附

近靜止放置金屬棒6,傾斜導軌足夠遠處連接有電感為/?的電感線圈。現(xiàn)讓金屬棒a以初速度心

進入磁場，發(fā)現(xiàn)它最終剛好停在了CC'（邊界左側），而金屬棒6恰能滑入傾斜軌道。已知金

屬棒a與軌道粗糙部分的動摩擦因數(shù)為〃，金屬棒a的電阻為凡其余電阻均不計，金屬棒a、

。的質量均為〃，重力加速度取g,求：

（1）在金屬棒a剛進入磁場瞬間，金屬棒。的加速度；

（2）金屬棒a在離開區(qū)域I后產(chǎn)生的焦耳熱0

（3）金屬棒6能沿傾斜導軌向下滑行的最大距離尤。（已知自感線圈的自感動勢

題目求解過程素養(yǎng)要素素養(yǎng)類型素養(yǎng)水平

第⑴具有電磁感應、閉物理觀念

E

問a棒進入磁場瞬間：接Bdvc,1=—合電路歐姆定律、（模型建

R

構建電路模型、安構、規(guī)律）

培力知識。

棒b：七=〃2練=網(wǎng)戶

能對常見的物理現(xiàn)科學思維水平3

象進行分析和推（科學推理）

理，獲得結論并作

由牛頓第二定律得：。=2電%出解釋。

mR

第（2）設金屬棒a離開磁場I區(qū)域時的速度為具有運動學規(guī)律、物理觀念

問vi,此時金屬棒b的速度為v,金屬棒a安培力、電量、電（規(guī)律）

2水平3

在區(qū)域n中做勻減速運動得：磁感應、沖量、動

量定理知識。

V1-2〃gd,.-.v,-Jljugd

能對綜合性物理問科學思維

棒a穿越磁場區(qū)域I過程中，由動量定理題進行分析和推