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1、高三物理一轮精细化复习讲义第 1 页 共 20 页第 11 章 选修部分（34）考纲要求：模块 3-4主题 内容 要求 说明机械振动与机械波简谐运动简谐运动的公式和图像单摆、周期公式受迫振动和共振机械波横波和纵波横波的图像波速、波长和频率（周期）的关系波的干涉和衍射现象多普勒效应电磁振荡与电磁波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光光的折射定律折射率全反射、光导纤维光的干涉、衍射和偏振现象相对论狭义相对论的基本假设质速关系、质能关系高三物理一轮精细化复习讲义第 2 页 共 20 页相对论质能关系式 实验实验一：探究单摆的运动、用单摆测定重力
2、加速度实验二：测定玻璃的折射率实验三：用双缝干涉测光的波长第 1 节 机械振动与机械波1、简谐振动(1)简 谐 运 动 是 最 简 单 的 机 械 振 动 形 式 ， 物 体 所 受 回 复 力 F 与 物 体 离 开 平 衡 位 置 的 位 移 成 正比 ， 与 位 移 方 向 相 反 .判 断 振 动 是 否 是 简 谐 运 动 的 依 据 是 ： 分 析 回 复 力 是 否 满 足 Fkx，满足这一特征则为简谐运动.(2)回复力是按力的效果命名的，单独的一个力、几个力的合力、某个力的分力都可以担当回复力.所以，首先应对振动的物体进行全面的受力分析，寻找出是什么力担当回复力，而不能凭空添加
3、一个回复力.(3)当物体做简谐运动时，运动的周期是完成一次全振动所用的时间.全振动是指：从物体在某一位置的运动开始，直到物体下一次以相同的速度到达该位置的过程.(4)若 简 谐 运 动 的 位 移 图 象 如 图 ， 那 么 该 振 动 图 象 的 解 析 式 是 ：，简谐运动的表达式为： 2sini tTAtx. )()( 00简谐运动的几个重要特征1受力特征：简谐运动的回复力满足 Fkx，位移 x 与回复力的方向相反由牛顿第二定律知，加速度 a 与位移大小成正比，方向相反2运动特征：当物体靠近平衡位置时，x、F、a 都减小，但 v 增大，到达平衡位置时 v 最大；当物体远离平衡位置时，x、
4、F、a 都增大，v 减小3能量特征：对单摆和弹簧振子来说，振幅越大，能量越大在运动过程中，动能和势能相互转化，机械能守恒4周期性特征：物体做简谐运动时，其位移、回复力、加速度、速度、动量等矢量都随时间做周期性变化，它们的变化周期就是简谐运动的周期(T)；物体的动能和势能也随时间做周期性变化，其变化周期为 T/2.5对称性特征(1)如图所示，振子经过关于平衡位置 O 对称(OPOP)的两点 P、P时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等(2)振子由 P 到 O 所用时间等于 O 到 P所用时间，即 tPOtOP.(3)振子往复过程中通过同一段路程(如 OP 段)所用时间相等，
5、即 tOPtPO.【复习巩固题】1、若弹簧振子作简谐振动，下列说法中正确的是 （ ）高三物理一轮精细化复习讲义第 3 页 共 20 页A、 若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值。B、 振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最大。C、 振子每通过平衡位置时，加速度相同，速度也一定相同。D、 振子每通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同。2、如图所示，在质量为 M 的无底的木箱顶部用一弹簧悬挂质量均为 m（Mm ）的 D、B两物体，箱子放在水平地面上，平衡后剪断 D、B 之间的连线，此后 D 做简谐振动，当 D运动到最高点时，木箱对地面的压力为 （ ）A、 MgB、 （M-
6、m）gC、 （M+m）gD、 （M+2m）g3、一弹簧振子作简谐运动，周期为T ，则下列说法中正确的是： （ ）A若t时刻和(t+t)时刻振子运动位移的大小相等、方向相同，则t一定等于T的整数倍；B若t时刻和(t+t)时刻振子运动速度的大小相等、方向相反，则t一定等于T/2的整数倍；C若t=T ，则在t时刻和(t+t)时刻振子运动的加速度一定相等；D若t=T/2 ，则在 t 时刻和(t+t)时刻弹簧的长度一定相等。简谐运动的对称性和周期性1.空间上的对称性：振子经过关于平衡位置对称的两个位置，速度大小、位移大小、加速度大小、回复力大小、动量大小、动能、势能都相等；关于平衡位置对称的两段位移，振
7、子经过所用的时间相等.2.时 间 上 的 周 期 性 ： 若 t2 t1 nT(n 1,2,3)， 则 t1、 t2 两 时 刻 振 子 在 同 一 位 置 .若t2 t1 nT (n0,1，2) ，则 t1、t 2 两时刻，描述振子运动的物理量(x、a、v) 均大小相T等，方向相反.若 t2t 1nT (n0,1,2)或 t2t 1nT (n0,1,2) ，则若 t1 时刻443T振子到达最大位移处，那么 t2 时刻振子到达平衡位置，反之亦然.【复习巩固题】1、一弹簧振子在一条直线上做简谐运动，第一次先后经过 M、N 两点时速度 v(v0)相同，那么，下列说法正确的是( )A振子在 M、N
8、两点受回复力相同B振子在 M、 N 两点对平衡位置的位移相同C振子在 M、 N 两点加速度大小相等D从 M 点到 N 点，振子先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动2、如图所示，一弹簧振子在振动过程中，经过 a、b 两点的速度相同，若它从 a 到 b 历时 0.2s，从 b 再回到 a 的最短时间为 0.4s，则该振子的振动频率为()A1Hz B1.25Hz C2Hz D2.5Hz3、一个质点在平衡位置 O 点附近做简谐振动。若从 O 点开始计时，经过 3s 质点第一次经过 M 点，如图 9 所示，再继续运动，又经过 2s 它第二次经过 M 点；则该质点第三次经过M 点所需要的时间
9、是 （ ）A、8sB、4s高三物理一轮精细化复习讲义第 4 页 共 20 页C、19sD、10/3s简谐运动的图象反映同一质点偏离平衡位置的位移随时间变化的规律.1.从简谐运动图象可直接读出在不同时刻的位移值，从而知道位移 x 随时间 t 的变化情况.2.可以确定振幅，如图所示.3.可以确定振动的周期和频率，如图所示.4.可以用作曲线上某点切线的办法确定各时刻质点的速度的大小和方向.5.由于简谐运动的加速度与位移大小成正比，方向相反，故可以根据图象上各时刻的位移变化情况确定质点加速度的变化情况.【复习巩固题】1、如图所示是某弹簧振子的振动图象，试由图象判断下列说法中正确的是()A.振幅为 3
10、m，周期为 8 sB.4 s 末振子速度为负，加速度为零C.14 s 末振子加速度为正，速度最大D.4 s 末和 8 s 末时振子的速度相同2、(2011 年衡阳模拟)一质点做简谐运动的振动图象如图所示，质点的速度与加速度方向相同的时间段是()A0 s0.3 sB0.3 s0.6 sC0.6 s0.9 sD0.9 s1.2 s3、(2011 年重庆模拟)悬挂在竖直方向上的弹簧振子，周期为 2 s，从最低点的位置向上运动时开始计时，它的振动图象如图所示，由图可知()At1.25 s 时振子的加速度为正，速度为正Bt1.7 s 时振子的加速度为负，速度为负Ct1.0 s 时振子的速度为零，加速度为
11、负的最大值Dt1.5 s 时振子的速度为零，加速度为负的最大值简谐运动的两种模型高三物理一轮精细化复习讲义第 5 页 共 20 页124T【复习巩固题】1、图(1)是演示简谐振动图像的装置. 当盛砂漏斗下面的薄木板 被匀速地拉出时 ,摆动着的漏斗中漏出N的砂在板上形成的曲线显示出摆的位移随时间变化的关 系,板上的直线 代表时间轴. 图1o(2)是两个摆中的砂在各自木板上形成的曲线,若板 和板 拉动的速度 和 的关系为 ,则板 、 上曲线所代N21v212v1N2表的振动的周期 和 的关系为 1（ ）A、 B、 12T12TC、 D、 4/12T2、地球上有一单摆在一定时间内振动了 N 次，将它
12、移到高山上时，在相同的时间内振动了 N-1 次，已知地球上不同高度处的重力加速度 g 与 r2 成正比，r 为各处到地心的距离，则由此可以推算出此山的高度为地球半径的 （ ）A、1/N-1 B、1/N C、1/N+1 D、N-1/N+13、 （上海市吴淞中学 2012 届高三第一学期期中考试）关于单摆的运动有下列说法，正确的是（ ）高三物理一轮精细化复习讲义第 6 页 共 20 页单摆的回复力是摆线的拉力与重力的合力单摆的回复力是重力沿摆 球运动轨迹切向的分力单摆的周期与质量无关与振幅无关，与摆长和当地的重力加速度有关单摆做简谐运动的条件是摆角很小如小于 5在山脚下走时准确的摆钟移到高山上走时
13、将变快A B C D2、机械波1.机械波的形成和传播(1)机械波的形成实质是介质质点间存在相互作用，前面的质点带动后面的质点振动，同时将振动形式与能量向外传播.每一个质点都由前面的质点带动做受迫振动.(2)波的特点：若不计能量损失，各质点振幅相同；各质点振动周期与波源的振动周期相同；离波源越远，质点振动越滞后，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移.2.机械波的分类(1)横波：介质中质点的振动方向与波的传播方向垂直，传播过程中会形成波峰与波谷；(2)纵波：介质中质点的振动方向与波的传播方向平行，传播过程中会形成疏部与密部.3.波长、波速与频率的关系波长 ：表示在波的传播方向上相邻的两个
14、振动相位总相同的介质质点之间的距离.波速 v：表示在单位时间内沿波的传播方向传播的距离，对同一性质的波，波速由介质决定.一般波从一种介质进入另一种介质，波速会发生变化.频率 f、周期 T：就是波源的振动频率和周期，由波源决定，与介质无关，波由一种介质进入另一种介质，频率和周期都不变.波速 v、波长 、周期 T、频率 f 之间的关系：vf/ T，此式既适用于机械波也适用于电磁波.振动和波动的比较特点 振动图象 波动图象图线形状 正(余) 弦曲线 正(余)弦曲线纵坐标 y 不同时刻某一质点的位移 某一时刻介质中所有质点的位移相同点纵坐标最大值 振幅 振幅描述对象 某一个振动质点 一群质点 (x 轴上各个质点)物理意义 振动位移 y 随时间 t 的变化关系 x 轴上所有质点在某一时刻的位移 y不同点横坐标 表示时间 t 表示介质中各点的平衡位置离原点的距离 x高三物理一轮精细化复习讲义第 7 页 共 20 页质点振动方向与波的传播方向的关系和应用质点振动方向与波的传播方向存在着必然的联系，若已知波的传播方向，便可知波源的方位，任给一质点，我们均可判定它跟随哪些质点振动，便可知道它的振动方向，反之亦然.若已知波的传播方向，可确定各质点在该时刻的振动方向，并判断位移、加速度、速度、动能
