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1、高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 1页 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 2页 第 1单元 机 械 振 动 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 3页 考点及模型 的构建 探秘规律 升华技巧 突破压轴技压群雄 课时作业 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 4页 考点及模型的构建 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三
2、物理 (新课标版 ) 第 5页 一 、 简谐运动 1 弹簧振子 弹簧振子是一种理想化的模型 ， 是对实际的 “ 弹簧 小球 ” 系统的科学简化 其条件为： 杆光滑 ， 无摩擦； 2 回复力 (1)使物体回到平衡位置 ， 方向跟离开平衡位置的位移方向相反的力 ， 叫回复力 (2)表达式： F 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 6页 【 名师点拨 】 回复力是从力的作用效果命名的 对做简谐运动的物体进行受力分析时 ， 千万不能加上回复力 ，要始终牢记受力分析 ， 分析的是性质力 回复力的大小等于沿振动方向上的合外力 ， 它可以由一个性质力单独提
3、供 ， 也可以由一个性质力的分力提供 ， 还可以由几个性质力的合力提供 回复力的方向一定跟离开平衡位置的位移方向相反 ，且大小与位移大小成正比 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 7页 3 平衡位置 力学特征：沿振动方向力 F 0. 运动学特征：有最大速度 几何特征：两最大位置以平衡位置为中心对称 4 简谐运动的定义 (1)从运动学角度定义： 符合 x t )的运动称为简谐运动 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 8页 【例 1 】 某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为 x A si
4、 则质点 ( ) A 第 1 s 末与第 3 s 末的位移相同 B 第 1 s 末与第 3 s 末的速度相同 C 3 s 末至 5 s 末的位移方向都相同 D 3 s 末至 5 s 末的速度方向都相同 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 9页 【解析】 由关系式，可知 2T4r s ，得 T 8 s ，将 t 1 s 和 t 3 s 代入关系式中求得两时刻位移相同， A 项对；画出对应的位移时间图象，由图象可以看出，第 1 s 末和第3 s 末的速度方向不同， B 项错；仍由图象可知， 3 s 末至 5 向相反，而速度是大小相同，方向 也相同
5、，故 C 项错， D 项对 【 答案 】 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 10页 (2)从动力学角度定义： 物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比 ， 并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动 ， 叫做简谐运动 ， 即 F高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 11页 【 例 2】 描述简谐运动特征的公式是 x _， 自由下落的篮球经地面反弹后上升又落下 ， 若不考虑空气阻力及在地面反弹时的能量损失 ， 此运动 _(填 “ 是 ” 或“ 不是 ” )简谐运动 【 解析 】 简谐运动方程 x t
6、 )， 篮球的受力是重力 ， 大小方向不变 ， 不满足简谐运动的力学特征 F 以篮球的运动不是简谐运动 【 答案 】 t ) 不是 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 12页 二、描述简谐运动的物理量 1 振幅 ( 1) 定义：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫振幅；符号： A ；单位：米 ( m ) ( 2) 表达意义：振幅表示振动的范围，表示振动的强弱， 决定振动的能量，对劲度系数为 k 的弹簧振子来说，能量 E 12 ( 3) 振幅是标量，只表示大小 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第
7、 13页 2 周期和频率 (1)定义：周期指振动物体完成一次全振动所需时间；符号： T；单位：秒 (s) 频率指单位时间内完成全振动的次数；符号： f；单位：赫兹 ( (2)物理意义：都是表征振动快慢的物理量 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 14页 ( 3) T 与 f 的关系： f 1T，二者均与振幅无关，由振动系统来决定，称固有周期 ( 或固有频率 ) T 2m 为振子的质量， k 由系统本身性质决定，对弹簧振子来说即为劲度系数 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 15页 【 例 3
8、】 (2013课标全国 )如图所示 ， 一轻弹簧一端固定 ， 另一端连接一物块构成弹簧振子 ， 该物块是由 a、 物块在光滑水平面上左右振动 ， 振幅为 周期为 a、 后小物块 和 T， 则 “ ”“ ” 或 “ ” )， “ ”“ ” 或 “ ” ) 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 16页 【解析】 当物块向右通过平衡位置时， a 、 b 之间的粘胶脱开， a 向右做减速运动， b 向右匀速运动，弹簧振子总的机械能将减小，振幅减小，即有 A A 0 ；根据弹簧振子简谐运动的周期公式 T 2子的质量减小，周期减小，则有 T T 0 . 高
9、考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 17页 【 答案 】 【 学法指导 】 本题关于周期的判断 ， 也可定性说明 ，到平衡位置分开 ， 说明 到达最大位置时的速度为零 ， 从速度的平均作用效果上看与原来一样 ， 但是振幅减小 ， 故所用的时间减小 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 18页 3 相位 相位： t 2称为相位 相位差： (t 2) (t 1) 2 1 相位差的含义：若 0， 说明振动 2比振动 1超前 ；若 0， 说明振动 2比振动 1落后 ； 0， 说明二者同相位 高考调研 选
10、修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 19页 初相位： 是 t 0时的相位 ， 称做初相位 ， 或初相 从振动的周期性考虑 ， 可将满足相位的所有角度值 ， 减去 2的整数倍 ， 根据余下的数确定相位的具体数值 ， 相位的数值一般在 0 2之间选取 ， 从而进一步确定初相的值 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 20页 三 、 单摆 1 单摆是一个理想化模型 (1)轻质细线：细线的质量与小球相比可以忽略 (2)摆球为质点：球的直径与线的长度相比可以忽略 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相
11、对论 高三物理 (新课标版 ) 第 21页 【 例 4】 做 “ 用单摆测定重力加速度 ” 的实验 ， 下述说法中正确的是 ( ) A 如果有两个大小相同的铁球和木球 (都有小孔 )可供选择 ， 则选用铁球作为摆球较好 B 单摆的偏角不要超过 5 C 为了便于改变摆线的长度 ， 可将摆线的一头绕在铁架上端的圆杆上以代替铁夹 D 测量摆长时 ， 应该用力拉紧摆线 【 解析 】 从单摆的构成看 A、 而 【 答案 】 考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 22页 【 学法指导 】 单摆理想模型体现在质量上 ， 可理解为体积小 ， 密度大 能领会知识点
12、 ， 并拓展 ， 这是一种学习能力 ， 需要在具体学习中不断培养 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 23页 2 单摆振动为简谐运动 ( 1) 单摆振动是简谐振动： 由右图所知： F mg ， a g ；当 5 时，有 si n t F 考虑到方向，则 F F 故为简谐振动 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 24页 条件：摆角小于 5 (严格说应该是 这是一种近似理想的体现 【 名师点拨 】 单摆振动的回复力不是摆球所受的合外力 ， 而是重力沿切线方向的分力 ， 更为一般地推广： 沿振动方向的合外力 ， 这是我们求解回复力的依据 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 25页 ( 2) 周期公式： T 2起周期变化的因素有两方面，即摆长 l 和当地重力加速度 g ，而与振幅 A 、质量 m 无关可将上面的推导中的 k 代入简谐运动的周期公式推得 高考调研 选修 3 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 高三物理 (新课标版 ) 第 26页 (3)两个方向上加速度的作用： 径向加速度 切向加速度 变切向速度的大小 ， 即线速度的大小 ， 它是影响单摆周期的决定因素
