《《步步高》2014高考物理一轮复习讲义第十二章_第1课时_机械振动.》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《步步高》2014高考物理一轮复习讲义第十二章_第1课时_机械振动.（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、考点内容要求考纲解读简谐运动本章考查的热点有简谐运动的特点及图象、波的图象以及波长、波速、频率的关系，光的折射和全反射，题型以选择题和填空题为主，难度中等偏下，波动与振动的综合及光的折射与全反射的综合，有的考区也以计算题的形式考查复习时应注意理解振动过程中回复力、位移、速度、加速度等各物理量的变化规律、振动与波动的关系及两个图象的物理意义，注意图象在空间和时间上的周期性，分析几何光学中的折射、全反射和临界角问题时，应注意与实际应用的联系，作出正确的光路图；光和相对论部分，以考查基本概念及对规律的简单理解为主，不可忽视任何一个知识点.简谐运动的公式和图象单摆、单摆的周期公式受迫振动和共振机械波横
2、波和纵波横波的图象波速、波长和频率(周期)的关系波的干涉和衍射现象多普勒效应光的折射定律折射率全反射、光导纤维光的干涉、衍射和偏振现象变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波及其传播电磁波的产生、发射和接收电磁波谱狭义相对论的基本假设质速关系、质能关系相对论质能关系式实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度实验：测定玻璃的折射率实验：用双缝干涉测量光的波长第1课时机械振动考纲解读 1.知道简谐运动的概念，理解简谐运动的表达式和图象.2.知道什么是单摆，知道在摆角较小的情况下单摆的运动是简谐运动，熟记单摆的周期公式.3.理解受迫振动和共振的概念，掌握产生共振的条件2 对单摆特点的理解做简
3、谐运动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2，则单摆振动的 ()A频率、振幅都不变 B频率、振幅都改变C频率不变、振幅改变 D频率改变、振幅不变答案C解析由单摆周期公式T2 知周期只与l、g有关，与m和v无关，周期不变，其频率不变又因为没改变质量前，设单摆最低点与最高点高度差为h，最低点速度为v，mghmv2.质量改变后：4mgh4m()2，可知hh，振幅改变3 对受迫振动与共振的理解如图1所示，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，振动达到稳定时，下列说法中正确的是()A只有A、C振动周期相等BC的振幅比B的振幅小CC的振幅比B的振幅大图1DA
4、、B、C的振动周期相等答案CD解析A振动后，水平细绳上驱动力的周期TA2 ，迫使B、C做受迫振动，受迫振动的频率等于施加的驱动力的频率，所以TATBTC，而TC固2 TA，TB固2 TA，故C共振，B不共振，C的振幅比B的振幅大，所以C、D正确 4 用图象法描述简谐运动如图4所示为弹簧振子P在04 s内的振动图象，从t0开始()A再过1 s，该振子的位移是正的最大B再过1 s，该振子的速度方向沿正方向C再过1 s，该振子的加速度方向沿正方向D再过1 s，该振子的加速度最大答案AD解析振动图象描述质点在各个时刻偏离平衡位置的位移的情况依题意，从t0开始，再经过1 s，振动图象将延伸到正x最大处这
5、时振子的位移为正的最大，因为回复力与位移成正比且方向与位移方向相反，所以此时回复力最大且方向为负方向，故振动物体的加速度最大且方向为负方向此时振动物体的速度为零，无方向可谈所以正确的选项为A、D.5 用图象法描述简谐运动图5是某质点做简谐运动的振动图象根据图象中的信息，回答下列问题(1)质点离开平衡位置的最大距离是多少？(2)在1.5 s和2.5 s这两个时刻，质点的位置各在哪里？(3)在1.5 s和2.5 s这两个时刻，质点向哪个方向运动？图5答案(1)10 cm(2)在1.5 s时，质点的位置在7 cm处在2.5 s时，质点的位置在x7 cm处(3)这两个时刻，质点都向位移负方向运动方法提
6、炼1简谐运动的图象表示物体的位移随时间变化的规律2图景结合：解决此类问题时，应把图象信息与质点的实际运动情景结合起来.考点一简谐运动的图象及运动规律振动图象的信息：(1)由图象可以看出振幅、周期(2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移(3)可以根据图象确定某时刻质点回复力、加速度和速度的方向回复力和加速度的方向：因回复力总是指向平衡位置，故回复力和加速度在图象上总是指向t轴速度的方向：速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判定，下一时刻位移如增加，振动质点的速度方向就是远离t轴，下一时刻位移如减小，振动质点的速度方向就是指向t轴例1如图6所示为一弹簧振子的振动图象，试完成以下问题：(1)写出
7、该振子简谐运动的表达式(2)在第2 s末到第3 s末这段时间内，弹簧振子的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎样变化的？(3)该振子在前100 s的总位移是多少？路程是多少？图6解析(1)由振动图象可得：A5 cm，T4 s，0则 rad/s故该振子简谐运动的表达式为x5sin t (cm)(2)由图可知，在t2 s时，振子恰好通过平衡位置，此时加速度为零，随着时间的延续，位移值不断增大，加速度的值也变大，速度值不断变小，动能不断减小，弹性势能逐渐增大当t3 s时，加速度的值达到最大，速度等于零，动能等于零，弹性势能达到最大值(3)振子经过一个周期位移为零，路程为54 cm20 cm，前100
8、s刚好经过了25个周期，所以前100 s振子位移x0，振子路程s2025 cm500 cm5 m.答案(1)x5sin t (cm) (2)见解析(3)05 m突破训练1弹簧振子做简谐运动的图象如图7所示，下列说法不正确的是 ()A在第5秒末，振子的速度最大且沿x方向B在第5秒末，振子的位移最大且沿x方向图7C在第5秒末，振子的加速度最大且沿x方向D在0到5秒内，振子通过的路程为10 cm答案A考点二单摆的回复力与周期1 受力特征：重力和细线的拉力(1)回复力：摆球重力沿切线方向上的分力，Fmgsin xkx，负号表示回复力F与位移x的方向相反(2)向心力：细线的拉力和重力沿细线方向的分力的合
9、力充当向心力，F向FTmgcos .特别提醒1.当摆球在最高点时，F向0，FTmgcos .2 当摆球在最低点时，F向，F向最大，FTmgm.2周期公式：T2 ，f (1)只要测出单摆的摆长l和周期T，就可以根据g42，求出当地的重力加速度g.(2)l为等效摆长，表示从悬点到摆球重心的距离，要区分摆长和摆线长，悬点实质为摆球摆动所在圆弧的圆心(3)g为当地的重力加速度例2如图8所示为一单摆及其振动图象，由图回答：图8(1)若摆球从E指向G为正方向，为最大摆角，则图象中O、A、B、C点分别对应单摆中的_点一周期内加速度为正且减小，并与速度同方向的时间范围是_，势能增加且速度为正的时间范围是_(2
10、)单摆摆球多次通过同一位置时，下述物理量变化的是()A位移 B速度C加速度 D动能E摆线张力(3)求单摆的摆长(g10 m/s2，210)解析(1)振动图象中O点位移为零，O到A的过程位移为正，且增大，A处最大，历时周期，显然摆球是从平衡位置E起振并向G方向运动的，所以O对应E，A对应G.A到B的过程分析方法相同，因而O、A、B、C对应E、G、E、F点摆动中EF间加速度为正，且靠近平衡位置过程中加速度逐渐减小，即从F向E的运动过程，在图象中为C到D的过程，时间范围是1.5 s2.0 s间摆球远离平衡位置势能增加，即从E向两侧摆动，而速度为正，显然是从E向G的运动过程，在图象中为从O到A，时间范
11、围是00.5 s(2)经过同一位置时，位移、回复力和加速度不变；由机械能守恒知，动能不变，速率也不变，摆线张力FTmgcos m也不变；相邻两次过同一点，速度方向改变(3)由题图可知：T2 s，由T2 得l1 m.答案(1)E、G、E、F1.5 s2.0 s00.5 s(2)B(3)1 m突破训练2如图9所示，一单摆悬于O点，摆长为L，若在O点的竖直线上的O点钉一个钉子，使OOL/2，将单摆拉至A处释放，小球将在A、B、C间来回振动，若振动中摆线与竖直方向夹角小于5，则此摆的周期是()A2 图9B2 C2( )D( )答案D解析根据T2 ，该单摆有周期摆长为L，周期摆长为L，故T ，故D正确考
12、点三受迫振动和共振1自由振动、受迫振动和共振的关系比较 振动项目自由振动受迫振动共振受力情况仅受回复力受驱动力作用受驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质决定，即固有周期T0或固有频率f0由驱动力的周期或频率决定，即TT驱或ff驱T驱T0或f驱f0振动能量振动物体的机械能不变由产生驱动力的物体提供振动物体获得的能量最大常见例子弹簧振子或单摆(5)机械工作时底座发生的振动共振筛、声 音的共鸣等2 对共振的理解(1)共振曲线：如图10所示，横坐标为驱动力频率f，纵坐标为振幅A.它直观地反映了驱动力频率对某振动系统受迫振动振幅的影响，由图可知，f与f0越接近，振幅A越大；当ff0时，振幅A最大(2)
13、受迫振动中系统能量的转化：受迫振动系统机械能不守恒，系 图10统与外界时刻进行能量交换例3一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，图11所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图12甲所示当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图乙所示 图11若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则 ()图12A由图线可知T04 sB由图线可知T08 sC当T在4 s附近时，Y显著增大；当T比4 s小得多或大得多时，Y很小D当T在8 s附近时，Y显著增大；当T比8 s小得多或大得多时，Y很小解析由题图可知弹簧振子的固有周期T04 s，故A选项正确，B选项错误；根据受迫振动的特点；当驱动力的周期与系统的固有周期相同时发生共振，振幅最大；当驱动力的周期与系统的固有周期相差越多时，受迫振动物体振动稳定后的振幅越小，故C选项正确，D选项错误答案AC突破训练3某振动系统的固有频率为f0，
