《（江苏专用）2019版高考物理大一轮复习 第14单元 机械振动与机械波学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（江苏专用）2019版高考物理大一轮复习 第14单元 机械振动与机械波学案（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第十四单元第十四单元 机械振动与机械波机械振动与机械波2014 年2015 年2016 年2017 年高考热点统计 要求高考基础要求 及冷点统计 单摆、周期 公式、受迫 振动和共振、 机械波、横 波和纵波34( 1)34( 1)横波的图像、 波速、波长 和频率(周期) 的关系34( 1)34( 1)34( 2)34( 2)34( 1)34( 2)34( 1)34( 1)34( 1)波的干涉和 衍射现象、 多普勒效应考情分析1.本单元考查的热点有简谐运动的特点及图像、波的图像以及波 长、波速、频率的关系,题型有选择、填空、计算等,难度中等偏 下,波动与振动的综合,以计算题的形式考查的居多. 2
2、.对振动和波动部分,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 两个图像的物理意义,注意图像在空间和时间上的周期性; 3.对本单元的实验,高考时直接考查的频率不高,但复习时不能忽 略,要注意对实验原理、器材、步骤、数据处理方法、误差分析 等的理解简谐运动() 简谐运动的公 式和图像() 实验:探究单 摆的运动、用 单摆测定重力 加速度简谐运动的公 式和图像是基 本要求;“探 究单摆的运动” 实验一般不单 独出题.第 35 讲 机械振动 用单摆测定重力加速度一、简谐运动 1.简谐运动:质点的位移与时间的关系遵从 函数的规律,其振动图像(x-t图
3、像)是一条 曲线. 2.特征:回复力F= ,x是振动质点相对 位置的位移,可用该关系式判断一个振动是否为简谐运动.3.描述简谐运动的物理量 (1)位移x:由 位置指向质点所在位置的有向线段,是 量. (2)振幅A:振动物体离开平衡位置的 ,是 量,表示振动的强弱. (3)周期T:物体完成一次 所需的时间. 频率f:单位时间内完成全振动的 . 它们是表示振动快慢的物理量,二者的关系为T= . 4.简谐运动的位移表达式:x= . 二、简谐运动的图像 1.物理意义:表示振动质点的 随 变化的规律. 2.图像特征: 曲线. 三、受迫振动 1.受迫振动:系统在周期性 作用下的振动.做受迫振动的系统,它的
4、周期(或频率)等于 的周期 (或频率),而与系统的固有周期(或频率) . 2.共振:驱动力的频率 系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大. 【思维辨析】(1)简谐运动平衡位置就是质点所受合力为零的位置.( ) (2)做简谐运动的质点先后通过同一点,回复力、速度、加速度、位移都是相同的.( )2(3)做简谐运动的质点,速度增大时,加速度可能增大.( ) (4)简谐运动的周期与振幅成正比.( ) (5)振幅等于振子运动轨迹的长度.( ) (6)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动.( ) (7)单摆的振动周期由振子的质量和摆角共同决定.( ) (8)物体做受迫振动时,其振动频率与固有频率有关.( )
5、(9)简谐运动的图像描述的是振动质点的轨迹.( )考点一 质点的振动规律 1.简谐运动中路程(s)与振幅(A)的关系 (1)质点在一个周期内通过的路程是振幅的 4 倍. (2)质点在半个周期内通过的路程是振幅的 2 倍. (3)质点在四分之一周期内通过的路程有三种情况: 计时起点对应质点在三个特殊位置(两个最大位移处和一个平衡位置)时,s=A; 计时起点对应质点在最大位移和平衡位置之间且向平衡位置运动时,sA; 计时起点对应质点在最大位移和平衡位置之间且向最大位移处运动时,s”“”“0,所以图像为c,d=1.2 cm. 测量周期时,摆球摆动过程中悬点O处摆线的固定点出现松动,摆长略微变长,则摆
6、长的测量值偏小,测得的重 力加速度偏小.(2)根据简谐运动的图线知,单摆的周期T=2.0 s;根据T=2,对比图线方程,可知图线的斜率k=4.04 s2/m,解得g=9.76 m/s2. 第 36 讲 机械波 【教材知识梳理】 核心填空 一、机械振动 (1)有波源 (2)有介质 受迫 垂直 平行 二、1.相同 2.波源 4.f 三、1.平衡位置 位移 2.平衡位置 四、1.(1)位移的矢量和 (2)增大 减小 频率 2.(2)相差不多 更小 3.(2)相对运动 (3)升高 降低 思维辨析 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 【考点互动探究】 考点一
7、 例 1 (1)133 cm (2)125 cm 解析 (1)由题意,O、P两点间的距离与波长之间满足OP= 波速v与波长的关系为v= 在t=5 s 的时间间隔内,波传播的路程为vt.由题意有vt=PQ+ 式中,PQ为P、Q间的距离. 联立解得PQ=133 cm (2)Q处的质点第一次处于波峰位置时,波源运动的时间为t1=t+ T21波源从平衡位置开始运动,每经过 ,波源运动的路程为A,由题给条件得t1=25 故t1时间内,波源运动的路程为s=25A=125 cm 变式题 1 ABD 解析 由于没有能量损失,故P与波源的振幅相同,A 正确;波在传播过程中周期不变,故 B 正确;介 质中所有质点
8、开始振动的方向都与波源的起振方向相同,故 C 错误;若P与波源距离s=vT,则质点P与波源之间 的距离为一个波长,故质点P与波源的位移总是相同的,D 正确.变式题 2 BDE 解析 波长=vT= =0.8 m,SQ=14.6 m=18,当S处于平衡位置向上振动时,Q应处于波谷;SP=15.8 m=19,当S处于平衡位置向上振动时,P应处于波峰;可见P、Q两质点运动的方向应始终相反,A、C 错误,B、D、E 正确. 考点二 例 2 B 解析 在波的传播方向上的点都随波源做受迫振动,由题目可知,此时质点P正沿y轴负方向运动,观 察图像可得,P点左侧点在其下方,说明波源在左侧,即波向x轴正方向传播.
9、由波长、波速和周期的关系式可得,波速v= m/s=10 m/s,所以选项 B 正确.变式题 ADE 解析 由波动图像知,波的振幅为 2 cm,选项 A 正确;波长=8 m,周期T= s=2 s,选项 B 错 误;由于波沿x轴正方向传播,由波传播方向和质点振动方向的关系知,x=4 m 处质点此时向y轴正方向运动,选项 C 错误;此时x=4 m 处的质点处于平衡位置,其加速度为零,选项 D 正确.t=5 s= T,则从此时开始 5 s 后x=4 m 处的质点沿y轴负方向运动,选项 E 正确.例 3 ACE 解析 由图甲读出波长=2 m,由图乙读出周期T=4 s,则v= =0.5 m/s,选项 A
10、正确;图甲是t=2 s 时的波形图,图乙是x=1.5 m 处质点的振动图像,该质点在t=2 s 时向下振动,所以波沿x轴负方向传播,选项 B 错误;在 02 s 内质点P由波峰向波谷振动,通过的路程s=2A=8 cm,选项 C 正确,选项 D 错误;t=7 s 时,质点P振动了 个周期,所以此时质点P位置与t= T=3 s 时位置相同,即在平衡位置,选项 E 正确. 变式题 BDE 解析 P、Q两质点在各自的平衡位置附近振动,不沿波的传播方向移动,故 A 错误;由同侧法可判断 B 正确;两列波的周期均为 1 s,传播到M点的时间是t=0.75 s,当t=2 s 时,M点振动的时间为 1.25
11、s= T, 根据波的叠加原理,M点振动后的振幅为 4 cm,1.25 s 内的路程为 5 倍振幅,即 20 cm,t=2 s 时质点M的纵坐标 为-4 cm,故 C 错误,D、E 正确. 考点三 例 4 (1)x=(50+300n) cm,n=0,1,2, (2)0.1 s 解析 (1)t=0 时,在x=50 cm 处两列波的波峰相遇,该处质点偏离平衡位置的位移为 16 cm,两列波的波峰相遇 处的质点偏离平衡位置的位移均为 16 cm. 从图线可以看出,甲、乙两列波的波长分别为 1=50 cm,2=60 cm 甲、乙两列波波峰的x坐标分别为 x1=50+k11,k1=0,1,2, x2=50
12、+k22,k2=0,1,2, 联立可得,介质中偏离平衡位置位移为 16 cm 的所有质点的x坐标为 x=(50+300n) cm,n=0,1,2,22(2)只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为-16 cm.t=0 时,两波波谷间的x坐标之差为x=式中,m1和m2均为整数. 将波长代入,可得 x=10(6m2-5m1)+5 由于m1、m2均为整数,相向传播的波谷间的距离最小为 x0=5 cm 从t=0 开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16 cm 的质点的时间为t= 代入数值得t=0.1 s 变式题 1 AC 解析 t=0 时刻,a点在波峰,b点在平衡位置,且向下振动.若波由a传到b,则a
13、、b间距s=9 m(n=0,1,2,),得=12 m, m, m,;若波由b传到a,则a、b间距s=9 m(n=0,1,2,),得=36 m, m,4 m,故 A、C 正确. 变式题 2 (1)54 m/s (2)58 m/s (3)波向左传播 解析 (1)波向右传播时,传播距离 x满足x=k+ (k=0,1,2,3,)由 t=知传播时间满足 t=kT+ T(k=0,1,2,3,) 由于 3Tt2-t14T 因此k=3故 t=3T+ T 由波形图知=8 m波速v= =54 m/s (2)波向左传播时,传播距离 x满足x=k+ (k=0,1,2,3,)传播时间满足 t=kT+ T(k=0,1,2
14、,3,) 由 3Tt2-t14T可知k=3故 t=3T+ T波速v= =58 m/s (3)波速大小为 74 m/s 时,波在 t时间内传播的距离为 x=vt=740.5 m=37 m=(4+5) m 所以波向左传播 考点四 1.BD 解析 使狭缝满足发生明显衍射现象的条件即可,即将狭缝变小或将波长变大,B、D 正确. 2.(1)a、c、e b、d、f (2)b、c、d、f (3)如图所示23解析 (1)a、e两点分别是波谷与波谷、波峰与波峰相交的点,故此两点为振动加强点;c点处在a、e连线上, 且从运动的角度分析a点的振动形式恰沿该线传播,故c点是振动加强点;同理,b、d是振动减弱点,f也是
15、振动 减弱点. (2)因为S1、S2振幅相同,振动最强区的振幅为 2A,最弱区的振幅为零,此时位移为零的点是b、c、d、f. (3)图中对应时刻a处在两波谷的交点上,即此时刻a在波谷,同理e在波峰,所以对应的波形如图所示. 3.ADE 解析 根据多普勒效应,女同学荡秋千的过程中,只要她有向右的速度,即靠近声源,她都会感到哨声音 调变高;反之,女同学向左运动时,她感到音调变低,选项 A、D、E 正确,B、C 错误.1.(多选) 2015海南卷 一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0 时刻的波形如图所示,质点P的x坐标为 3 m.已知任意振动质点连续 2 次经过平衡位置的时间间隔为 0.4 s.下列说法正确的是( )A.波速为 4 m/s B.波的频率为 1.25 Hz C.x坐标为 15 m 的质点在t=0.6 s 时恰好位于波谷 D.x坐标为 22 m 的质点在t=0.2 s 时恰好位于波峰 E.当质点P位于波峰时,x坐标为 17 m 的质点恰好位于波谷解析 BDE 任意振动质点连续两次经过平衡位置的时间间隔为 0.4 s,所以T=0.4 s,T=0.8 s,波传播周期与质点振动周期相同,所以简谐波的周期T=0.8 s,由图可得=4 m,可知v= =5 m/s,A 错误;f= =1.25 Hz,B 正确;x=15 m 的质点与x=3 m 处
