《2013高考物理一轮复习资料 3－4.1 机械振动和机械波课件 沪科版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013高考物理一轮复习资料 3－4.1 机械振动和机械波课件 沪科版（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,选修3-4,1.应着重把做简谐运动的物体的动力学量(如回复力、加速度、速度、动能、势能等物理量)与位移的关系，及它们随振子的位置和运动的变化情况搞清楚。理解振子在简谐运动中的运动特点，即周期性和往复性，及物理量(时间、位移大小、速度大小等)的对称性，并会利用它解决问题。 在复习中，从深刻理解波的形成出发，掌握波源和传播介质中前后各质点振动的关系，注重波的图像的理解，熟练掌握波的特征量(波长、波速、频率)之间关系；以波的图像的运用为重点，结合三个特征量的关系，将机械振动和动力学知识联系起来解题；注意由时间的周期性、空间的周期性、传播方向的不定性等引起“多解”的可能性。 2.加强光路图的训练，养
2、成良好扎实的作图习惯和培养准确作图的能力是解决本部分问题的关键。对于光的本性的复习，应按照人们对光的本性的认识过程来进行。通过光的干涉和衍射，了解光具有波动性，了解光的波动性在科学技术中的应用。应把重点放在(1)光的折射，全反射。(2)双缝干涉。在复习双缝干涉时，一定要搞清：单缝、双缝的作用；相干光源是怎样获得的。,学案1 机械振动和机械波,考点1 机械振动,1.简谐运动,2.简谐运动的图像,3.简谐运动的位移、回复力、加速度、速度、势能、动能比较表,4.单摆知识列表,5.阻尼振动、无阻尼振动、受迫振动及共振的比较,【例1】一弹簧振子做简谐运动，周期为T，则( ) A.若t时刻和(t+t)时刻
3、振子的位移大小相等，方向相同，则t一定等于T的整数 倍 B.若t时刻和(t+t)时刻振子的速度大小相等，方向相反，则t一定等于T/2的整 数倍 C.若t=T/2，则在t时刻和(t+t)时刻弹簧的长度一定相等 D.若t=T，则在t时刻和(t+t)时刻振子的加速度一定相等，速度也一定相等,【解析】做简谐运动时，振子由平衡位置到最大位移，再由最大位移回到平衡位置，两次经过同一点时，它们的位移大小相等，方向相同，其时间间隔并不等于周期的整数倍，选项A错误；振子经过同一位置的不同时刻，振子的速度大小相等，方向相反，而t并不一定等于T/2的整数倍，选项B错误；相差T/2的两个时刻，弹簧的长度可能相等，如振
4、子从平衡位置开始振动，再回到平衡位置；也可能弹簧的长度不相等，如从弹簧伸长到最长至弹簧压缩到最短，选项C错误；相差T的两个时刻，振子经一个周期，其位移、加速度和速度均回到原来状态，选项D正确。,D,注意相差t的两个时刻的起始时刻振子所处位置的不同，末位置的状态参量也会不同，通过画振动路线图可分析不同情况下振子的运动特征。,一弹簧振子做简谐运动，O为平衡位置，当它经过O点时开始计时，经过0.3 s，第一次到达M点，再经过0.2 s第二次到达M点，则弹簧振子的周期为( ) A.1.6/3 s B.1.4 s C.1.6 s D.3 s,1,C,【例2】劲度系数为20 N/cm的弹簧振子，它的振动图
5、像如图所示，在图中A点对应 的时刻( ) A.振子所受的弹力大小为0.5 N，方向指向x轴的负方向 B.振子的速度方向指向x轴的正方向 C.在04 s内振子作了1.75次全振动 D.在04 s内振子通过的路程为0.35 cm，位移为0,B,【解析】由题图可知A在t轴上方，位移x=0.25 cm，所以弹力F=-kx=-5 N，即弹力大小为5 N，方向指向x轴负方向，选项A不正确；由题图可知过A点作图线的切线，该切线与x轴的正方向的夹角小于90，切线斜率为正值，即振子的速度方向指向x轴的正方向，选项B正确；由题图可看出，t=0、t=4 s时刻振子的位移都是最大，且都在t轴的上方，在04 s内完成两
6、次全振动，选项C错误；由于t=0时刻和t=4 s时刻振子都在最大位移处，所以在04 s内振子的位移为零，又由于振幅为0.5 cm，在04 s内振子完成了2次全振动，所以在这段时间内振子通过的路程为240.50 cm=4 cm，故选项D错误。 综上所述，该题的正确选项为B。,此题的已知条件全由图像提供，这充分说明了振动图像内涵的丰富，解决此类题的关键是将图像与具体的振动过程对应起来。,2,如图所示的简谐运动图像中，在t1和t2时刻，运动质点相同的量为( ) A.加速度 B.位移 C.速度 D.回复力,C,【例3】在一升降机中有一摆长为l的单摆 (1)当升降机以加速度a竖直向上匀加速运动时，单摆的
7、周期为多大？ (2)当升降机在水平方向上以加速度a做匀加速直线运动时，单摆的周期 为多大？,【解析】(1)由 知，只要求出等效重力加速度，问题即可解决 当升降机加速向上运动时 g等效=F/m=(mg+ma)/m=g+a 所以周期 (2)当升降机在水平方向上匀加速运动时 ，g等效=F/m= 所以周期,当单摆在加速运动的升降机中摆动时，可以先求出单摆在平衡位置不摆动时拉力的大小，然后根据g等效=F/m求出等效重力加速度。,3,光滑斜面倾角为，斜面上有一辆挂 着单摆的小车，如图所示，在小车下 滑过程中单摆同时摆动，已知摆长为 L，求单摆的振动周期。,【答案】,【例4】某振动系统的固有频率为f0，在周
8、期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力 的频率为f。若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是_(填入选项前 的字母) A.当ff0时，该振动系统的振幅随f减小而增大 C.该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0 D.该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f,【解析】受迫振动的频率总等于驱动力的频率，D正确；驱动力频率越接近固有频率，受迫振动的振幅越大，B正确。,BD,解决受迫振动，共振有关问题的关键： (1)受迫振动的频率等于驱动力的频率，与固有频率无关。 (2)发生共振的条件是f驱=f固。,4,如图所示，在一根张紧的水平绳上，悬 挂有a、b、c、d、e五个单摆，让a摆略 偏离平衡位置后无初速
9、释放，在垂直纸 面的平面内振动；接着其余各摆也开始 振动。下列说法中正确的是( ) A.各摆的振动周期与a摆相同 B.各摆的振幅大小不同，c摆的振幅最大 C.各摆的振动周期不同，c摆的周期最长 D.各摆均做自由振动,AB,考点2 机械波,1.机械波内容列表,2.纵波和横波的区别,3.波的图像内容列表,4.振动图像和波动图像的对比表,【例5】沿x轴正方向传播的简谐横波在t1=0时的波形图如图所 示，此时波刚传播到x=2 m处的质点B，质点A恰好位于波 谷位置，C、D两个质点的平衡位置分别位于x=3 m和x= 5 m处。当t2=0.6 s时，质点A恰好第二次(从计时后算起)处 于波峰位置，则下列判
10、断中正确的是( ) A.该波的波速等于10 m/s B.当t=1.0 s时，质点C在平衡位置处且向上运动 C.当t=0.9 s时，质点D的位移为2 cm D.当质点D第一次位于波峰位置时，质点B恰好位于波谷位置,【解析】由图像可知：该波的波长=2 m，由题意得1(1/2)T=0.6 s，周期T=0.4 s，所以波速v=/T=2/0.4 m/s=5 m/s，A错误；波传到C点需要时间tC=(1/2)T，传到D点需要时间tD=1(1/2)T。所以当t=1.0 s=2(1/2)T时，C已经振动了2个周期，因为所有质点的起振方向均向上，所以B正确；当t=0.9 s=2(1/4)T时，D点已经振动了(3
11、/4)T，位移应该是-2 cm，C错误；B、D两质点的平衡位置相距1(1/2)，两质点的位移总是等大反向，所以D正确。,BD,5,如图所示，在平面xy内有一沿水平x轴正方向传播的 简谐横波，波速为3.0 m/s，频率为2.5 Hz，振幅为 8.010-2 m，已知t=0时刻P质点的位移为y=4.010-2 m，速度沿y轴正方向，Q点在P点右方9.010-1 m处， 对于Q点的质点来说( ) A.在t=0时，位移为y=-4.010-2 m B.在t=0，速度沿y轴负方向 C.在t=0.1 s时，位移为y=-4.010-2 m D.在t=0.1 s，速度沿y轴正方向,BC,【例6】一列简谐横波在某
12、一时刻的波形图如图甲所示，图中P、Q两质点 的横坐标分别为x=1.5 m和x=4.5 m。P点 的振动图像如图乙所示在下列图中， Q点的振动图像可能是 ( ),【解析】本题涉及了波动图像和振动图像的知识，考查了学生的分析综合能力。 从波形图可知该波波长是4m，PQ间的距离为3m，即3/4，若波沿x轴负方向传播，当P点在平衡位置向上运动时，Q点在负向最大位移处；若波沿x轴正方向传播，当P点在平衡位置向上运动时，Q点在正向最大位移处。综上所述，选项B、C正确，而A、D错误。,B C,甲,乙,已知质点振动速度方向可判断波的传播方向；反之，已知波的传播方向和某时刻波的图像也可判断介质质点的振动方向，常
13、用的办法如下： 方法一：上下坡法 沿波的传播速度方向看，“上坡”的点向下振动，“下坡”的点向上振动，简称“上坡下，下坡上”。(如图(甲)所示) 方法二：同侧法 在波的图像上的某一点，沿纵轴方向画出一个箭头表示质点振动方向，并设想在同一点沿轴方向画个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧。(如图(乙)所示),6,一列简谐横波沿x轴负方向传播，如图所示，图甲是t=1 s时的波形图，图乙是波中某振动质点位移随时间变化的振动图像(两图用同一时间起点)。则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图像( ) A.x=0处的质点 B.x=1m处的质点 C.x=2m处的质点 D.x=3m处的质点,A,【例
14、7】一列简谐波沿x轴方向传播， 已知x轴上x1=0和x2=1 m两处质 点的振动图像分别如图(a)(b)所 示，求此波的传播速度。,【解析】由所给出的振动的题图知周期T=410-3 s。 由题图可知，t=0时刻，x=0的质点P其振动图像即为(a)在最大位移处，x=1的质点Q其振动图像即为(b)在平衡位置向y轴负方向运动，所以当简谐波沿x轴正向传播时PQ间距离为(n1+(3/4)1)，当波沿x轴负方向传播时PQ间距离为(n2+(1/4)2)。 因为(n+3/4)1=1，所以1=4/(3+4n) m， 因为(n+1/4)2=1，所以2=4(1+4n) m。 波沿x轴正向传播时的速度v1=1/T1=
15、103/(3+4n) m/s,n=0,1,2, 波沿x轴负向传播时的速度v2=2/T2=103/(1+4n) m/s,n=0,1,2,波动问题的多解性 波的传播过程中时间上的周期性、空间上的周期性以及传播方向上的双向性是导致“波动问题多解性”的主要原因。若题目加设一定的条件，可使无限系列解转化为有限解或唯一解，具体表现在： (1)波的传播方向不确定必有两种可能解。 (2)波形移动的距离s与波长的关系不确定，必有系列解。若s与有一定的约束关系，可使系列解转化为有限解或唯一解。 (3)波形变化的时间t与周期T的关系不确定，必有系列解，若t与T有一定的约束关系，可使系列解转化为有限解或唯一解。 (4
16、)两质点间的波形不确定形成多解，例如：一列简谐横波沿水平直线方向向右传播，M、N为介质中相距为s的两质点，M在左，N在右，t时刻，M、N两质点正好振动经过平衡位置，而且M、N之间只有一个波峰，经过t时间N质点恰处在波峰位置，求这列波的波速。 可能波形如图所示。 对应可能波速为：a.v=s/(2t);b.v=3s/(4t);c.v=s/(4t);d.v=s/(2t)。,7,2010年高考福建理综卷一列简谐横 波在t=0时刻的波形如图中的实线所 示，t=0.02 s时刻的波形如图中虚线 所示。若该波的周期T大于0.02 s，则 该波的传播速度可能是( ) A.2 m/s B.3 m/s C.4 m/s D.5 m/s,B,考点3 波的特性
