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1、高三物理二轮复习交互式集体备课教案宁城高级中学高三物理组周数 第 周 日 期 年 月 日题目 专题九 机械振动与机械波 课时 建议 23 课时教学目标1、本章内容主要以选择题为主，使学生能明确本章考点；2、使学生掌握物体机械振动的过程及振动过程中各物理量得变化规律，并能应用正确分析解决问题；3、掌握机械振动与机械波之间的关系，尤其是能对多解问题进行正确的分析和应用；4、培养学生理论联系实际的能力。教学重难点1、使学生掌握机械振动过程中个物理量得变化情况及关系；2、使学生掌握机械振动与机械波之间的关系，并能应用解决实际应用问题。教学内容及活动设计 个性化设计一 专题要点1简谐运动的特征与判断（1
2、）从运动学角度看，简谐运动的特征要有：往复性；周期性，对称性。（2）从动力学角度看，简谐运动的特征表现在所受到的回复力的形式上：简谐运动的质点所受到的回复力 F 其方向总与质点偏离平衡位置的位移 x 的方向相反，从而总指向平衡位置；其大小则总与质点偏离平衡位置的位移 x 的大小成正比，即 F=kx（3）通常可以利用简谐运动的动力学特征去判断某质点的运动是否是简谐运动，其具体的判断方法是分为两个步骤：首先找到运动质点的平衡位置，即运动过程中所达到的受到的合力为零的位置，以该位置为坐标原点，沿质点运动方向过立坐标；其次是在质点运动到一般位置（坐标值为 x）处时所受到的回复力高三物理二轮复习交互式集
3、体备课教案宁城高级中学高三物理组F，如 F 可表为 F=kx 则运动是简谐的，否则就不是简谐音。2单摆理想化条件，受力特征及周期公式.（1）单摆及其理想化条件：如图所示，一根长需求轻的线，悬挂着一个小而重的球，就构成所谓的单摆。理想的单摆应具备如下理想化条件：和小球的质量 m 相比，线的质量可以忽略；与线的长度 l 相比，小球的半径可以忽略。 （2）单摆的受力特征当单摆做小角度摆支时，其受力情况为：受到一个恒定的竖直向下的重力 mg，和一个变化的始终沿绳方向指向点的拉力 F，而将这些力沿垂直于和平行于运速度方向分解，其中垂直于速度方向上的力使摆球的速度方向发生改变，充分摆球绕悬点做变速圆周运动
4、所需的向心力 F 向=Fmgcos 平行于速度方向上的力使摆球的速度大小发生改变，充当摆球的回复力.F 向 =mgsin= x=kx 可见：当单摆做小角度摆lmg动时，其运动近似为简谐运动 （3）单摆的周期公式对于单摆，回复力与偏离平衡位置的位移的比例系数为 k= lmg将其代入简谐运动周期的一般表达式中，得 T=2 =2 k该公式提供了一种测定重力加速度 g 的方法.3简谐运动的图象及其应用（1）图象的形式：当质点做简谐运动时其振动图象形如图所给出的正弦曲线.（2）图象的意义：简谐运动的振动图像反映的是某振动质点在各个时刻相对于平衡位置的位移的变化情况.（3）图象的应用：由定量画出的简谐运动
5、的振动图象可以得到：振幅A；周期 T；某时刻质点相对于平衡位置的位移；某时刻质点的振动方向；某一阶段质点的位移，速度，加速度，回复力，振动的能量形式等物理量的变化情况。23T/4ts-A0xcg高三物理二轮复习交互式集体备课教案宁城高级中学高三物理组4. 关于机械波的基本知识。（1）产生条件：第一，必须有波源；第二，必须有弹性的连续的介质。（2）波的分类：横波和纵波两类。质点振动方向与波的传播方向相互垂直的叫横波；质点振动方向与波的传播方向相互平行的叫纵波。（3）波的特点：机械波传播的只是质点振动的形式和能量，质点本身并不随波的传播而迁移；机械波的传播过程实际上是离波源泉近的质点带动离波源远的
6、质点依次参加振动；正因为波的形成实际上是从波源开始依次带动介质中的各个质点参加振动，所以一方面参加振动的各质点简谐运动的振图象 机械波的波动图象图象函数关系 一个质点做简谐运动时，它的位置 x 随时间 T 变化的关系在某一时刻某一直线上各个质点的位置所形成的图象（横波）横轴 一个质点振动的时间 各质点平衡位置距坐标原点的位置（距离）坐标纵轴 一个质点不同时刻相对平衡位置的位移各质点相对各自平衡位置的位移形状 正弦函数或余弦函数的图象由图象可直观得到的数据周期 T振幅 A波长 振幅 A波峰及波谷的位置图象上某一点的意义在某时刻（横轴坐标）做简谐运动的物体相对平衡位置的位移（纵轴坐标）在某时刻，距
7、坐标原点的距离一定（横轴坐标）的该质点的位移（纵坐标）高三物理二轮复习交互式集体备课教案宁城高级中学高三物理组的振动周期，振动频率都与波源质点相同，另一方面各质点参加振动的起始时刻随着与波源的距离依次滞后 （4）波的图象（以简谐波为例）意义：波的图象反映的是波的传播过程中某一时刻各个质点相对于各自的平衡位置的位移情况：作用：利用波的图象通常可以解决如下问题：从图象中可以看出波长 ；各质点振动的振幅 A；该时刻各质点偏离平衡位置的位移情况；比较各质点在该时刻的振动速度、动能、热能、回复力、加速度等量的大小；判断各质点该时刻的振动方向以及下一时刻的波形；5.波的特有现象：（1）波的叠加原理（独立传
8、播原理） （2）波的衍射（3）波的干涉（4）多普勒效应6.波的图象与振动图象的比较；二 考纲要求考点 要求考点解读简谐运动 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 探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度本专题考查的重点是简谐运动与机械波的图像、单摆周期公式的应用和共振、波长、波速、频率间的关系、波的干涉和衍射。命题的方式依然是选择题、问答题、作图题和计算题的组合复习时应该通栏教材，理解振动和波的基本概念和规律、电磁波的形式与传播，以应对以选择题形式覆盖知识点的考查，掌握波速公式、折射定律、解题的基本方
9、法高三物理二轮复习交互式集体备课教案宁城高级中学高三物理组三 教法指引此专题复习时，可以先让学生完成相应的习题，在精心批阅之后以题目带动知识点，进行适当提炼讲解。这一专题的知识点高考要求不是很高，但是比较杂乱，学生易于掌握每个知识点，但是不易掌握全面，尤其是机械波与机械振动的问题还容易混淆。二轮复习时还是要稳扎稳打，从基本知识出发再进行总结提升。四 知识网络五 典例精析题型 1.（简谐运动的证明）如图所示，正方体木块漂浮在水平上，将其稍向下压后放手，试证明木块是否做简谐运动证明：木块将做简谐运动. 从简谐运动的动力学特征出发，判断木块是否做简谐运动设木块的边长为 a，质量为 m，则当图 144
10、 中木块浸入水中的高度为h，而处于静止状态时所受到的重力 mg 与浮力 F1=ha 2g 大小相等，木块在该位置处于平衡状态，于是h+x0高三物理二轮复习交互式集体备课教案宁城高级中学高三物理组可取该装置为平衡位置建立坐标；当木块被按下后上下运动过程中浸入水中的高度达到 h+x，而如图 145 所示时，所受到的浮力大小为F2=(h+x)a 2g于是，木块此时所受到的合外力为：F=mgF 2=a 2gxkx 由此可知：木块做的是简谐运动题型 2.（单摆周期公式）已知在单摆 a 完成 10 次全振动的时间内，单摆 b 完成 6 次振动，两摆长之差为 1.6m，则两单摆摆长 la 与 lb 分别为A
11、l a=2.5m，l b=0.9m Bl a=0.9m，l b=2.5mCl a=2.4m，l b=4.0m Dl a=4.0m，l b=2.4m解析：由周期比得摆长比，加上题设条件中的摆长差已知，故 la 与 lb 可求已知两摆长之差为 1.6m，即=1.6bal而单摆 a 摆动 10 次时间内，单摆 b 无成 36 次全振动，这就意味着两个单摆的周期之比为=baT106考虑到：T a=2 Tb=2glaglb得： =bal259于是解得：l a=0.9m lb=2.5m 应选 B.题型 3.（简谐运动的周期性、对称性）如图所示，质点沿直线做简谐运动平衡位置在 O 点，某时刻质点通过 P 点
12、向右运动，径 1s 再次回到P 点，再经 1s 到达 O 点，若 =2cm， 则：质点运动的周期 T=_s；质点运动的振幅为A=_cm，OP高三物理二轮复习交互式集体备课教案宁城高级中学高三物理组解析：注意到简谐运动的周期性，对称性等特征，结合简谐运动的振动图象可作出正解的解答.由简谐运动的对称性可知，质点在第 1s 内从 P 点到达右端最大位移处，再回到 P 点，可见从最大位移处回到 P 点历时应该为 0.5s，而人 P点到 O 点又历时 1s，可见 T=1.5s 即：T=6s 另外，41考虑到简谐运动的振动图象（如图所示）质点在 t1 时刻从 P 点开始向右运动，t 2 时刻又回到 P 点
13、，t 3 时刻到达平衡位置 O 点，即 t2t 1=t3t 2=1s由此不难得到： Asin600=2 即 A= cm34应依次填充：6， 3题型 4.（机械波的图像）一列横波沿直线传播，某时刻的波形如图-2 所示，质点 A 的平衡位置与坐标原点 O 相距 0.5M，此时质点 A 沿正方向运动，再经 0.02S 第一次到达最大位移。由此可知：A、这列波的波长为 1MB、这列波的频率为 100HZC、这列波的波速为 25M/S D、这列波向右传播 图-2解析：由 A 点坐标结合波的图象可得波长；由 A 点运动到最大位移所历时间可得周期；由波长、周期、波速关系可得波速；由波形成过程的本质可得振动方
14、向与传播方向关系。由于 A 点距 O 点 0.5M，所以波长为 由于质点 A 再经 0.02S 第一m1次到达最大位移，所以周期为 T=0.08S 由于 V= T，所以波速为传播/方向的“双向性”特点。由振动图象可知：周期为 T=0.4S 由波的图象又可知：波长为 于是可得波速为 在T =T-4s/10vT=0.5S 内，波的传播距离为 X=VT=5M 考虑到波的传播方向的“双向性”特征知：当波沿 X 轴正方向传播，T时刻波形应如图 15-5 中的 C 图所示；当波沿 X 轴反方向传播，T时刻波形应如图 15-5 中 Ax/cmt/s高三物理二轮复习交互式集体备课教案宁城高级中学高三物理组V=
15、1.25M/S 由于波的形成实际上是波源质量依次带动后面的质量参与振动，而质点 A 此时是向上振动，可见它是被左侧质点所带动，即波是向右传播的。综上所述此例应选 A、D 。题型 5. （波的干涉）如图-6 所示，在同一均匀媒质中有 S1、S 2 两个波源，这个波源的频率、振动方向均相同，且振动的步调完全一致，S1、S 2 之间相距两个波长，D 点为 S1、S 2 连线中点，今以 D 点为圆心，以 R=DS1 为半径画圆，问在该圆周上（S 1、S 2 两波源除外）共有几个加强点？解析：干涉强、弱区的判断方法有两种：（1）在波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇处是干涉加强区；在波峰与波谷相遇或波谷与波峰相遇处是干涉减弱区。（2）与相同波源的距离差为半波长的偶数倍处是干涉加强区；与相同波源的距离差为半波长的奇数倍处是干涉减弱区。由干涉强、弱的第二种判断方法可知，干涉加强区的集合实际上是以两波源所在处为焦点的双曲线簇。由此不难判断：以波源边线为直径的贺周上分布看，到两波源距离差等于 0 的两个加强是 D1、D 2；到两
