高考物理 機械振動機械波課件 新人教版選修34

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1、考綱展示考綱展示考向預覽考向預覽1.簡諧運動簡諧運動 2.簡諧運動的公式和圖象簡諧運動的公式和圖象 3.單擺、周期公式單擺、周期公式 4.受迫振動和共振受迫振動和共振 5.機械波機械波 6.橫波和縱波橫波和縱波 7.橫波的圖象橫波的圖象 8.波速、波長和頻率波速、波長和頻率(周期周期)的關系的關系 9.波的干涉和衍射現象波的干涉和衍射現象 10.變化的磁場產生電場、變化的電變化的磁場產生電場、變化的電場產生磁場、電磁波及其傳播場產生磁場、電磁波及其傳播機械振動和機械波具有的共同點機械振動和機械波具有的共同點是運動的周期性，不同點是：振是運動的周期性，不同點是：振動研究的是一個孤立質點的運動動研

2、究的是一個孤立質點的運動規(guī)律，而波動研究的是波的傳播規(guī)律，而波動研究的是波的傳播方向上參與波動的一系列質點的方向上參與波動的一系列質點的運動規(guī)律本部分內容是歷年高運動規(guī)律本部分內容是歷年高考考查的內容，命題的熱點集中考考查的內容，命題的熱點集中在簡諧運動的特點和圖象、波的在簡諧運動的特點和圖象、波的圖象以及波長、頻率和波速的關圖象以及波長、頻率和波速的關系，既有選擇題，也有實驗填空系，既有選擇題，也有實驗填空題，還有計算論述題題，還有計算論述題考綱展示考綱展示考向預覽考向預覽11.電磁波的產生、發(fā)射電磁波的產生、發(fā)射和接收和接收 12.電磁波譜電磁波譜 13.狹義相對論的基本假狹義相對論的基本

3、假設設 14.質速關系、質能關系質速關系、質能關系 15.相對論質能關系式相對論質能關系式 16.光的折射定律光的折射定律 17.折射率折射率 18.全反射、光導纖維全反射、光導纖維 19.光的干涉、衍射和偏光的干涉、衍射和偏振現象振現象 光這部分內容重點是光的折射、光這部分內容重點是光的折射、色散、全反射、光的干涉及光的色散、全反射、光的干涉及光的衍射現象命題頻率較高的是幾衍射現象命題頻率較高的是幾何光學中光的折射率和光的全反何光學中光的折射率和光的全反射問題，出題的形式將以非選擇射問題，出題的形式將以非選擇題的形式出現，出現填空、計算題的形式出現，出現填空、計算和實驗的幾率較大和實驗的幾率

4、較大電磁波、相對論這一部分內容知電磁波、相對論這一部分內容知識點瑣碎，電磁波問題多聯系前識點瑣碎，電磁波問題多聯系前面波的知識綜合考查，相對論問面波的知識綜合考查，相對論問題多注重基礎知識、基本公式的題多注重基礎知識、基本公式的考查，高考多以選擇、填空題形考查，高考多以選擇、填空題形式出現式出現.一、簡諧運動1定義物體在跟偏離平衡位置位移的大小成正比，并且總是指向平衡位置的回復力的作用下的運動，叫簡諧運動2簡諧運動的描述(1)描述簡諧運動的物理量位移x：由_指向_的有向線段表示振動位移，是矢量振幅A：振動物體離開平衡位置的_，是標量，表示振動的強弱 周期T和頻率f：物體完成_所需的時間叫周期，

5、而頻率則等于單位時間內完成_，它們是表示振動快慢的物理量二者互為倒數關系 (2)簡諧運動的表達式 xAsin(t) (3)簡諧運動的圖象 物理意義：表示振子的位移隨時間變化的規(guī)律，為正弦(或余弦)曲線 從平衡位置開始計時，函數表達式為xAsint，圖象如左下圖從最大位移處開始計時，函數表達式為xAcost，圖象如右上圖從圖象上可以獲得的信息：可以讀取振子在某一時刻相對于平衡位置的位移大??；振子的振幅(唯一的最大值)；周期(振子完成一次全振動所用的時間)；可以判斷某一時刻振動物體的速度方向和加速度方向，以及它們的大小變化趨勢3簡諧運動的能量簡諧運動過程中動能和勢能相互轉化，機械能守恒，振動能量與

6、_有關，_越大，能量越大 二、簡諧運動的兩種基本模型 三、受迫振動和共振 1受迫振動：物體在_作用下的振動做受迫振動的物體，它的周期或頻率等于_的周期或頻率，而與物體的固有周期或頻率_關 2共振；做受迫振動的物體，它的固有頻率與驅動力的頻率越接近，其振幅就越大，當二者_時，振幅達到最大，這就是共振現象共振曲線如圖所示 四、機械波1定義：_在介質中的傳播形成機械波2產生條件：一是要有做機械振動的物體作為_，二是要有能夠傳播機械振動的_3機械波的分類(1)橫波：質點的振動方向與傳播方向_，凸起的最高處叫_，凹下的最低處叫_(2)縱波：質點的振動方向與傳播方向在_，質點分布最密的位置叫_，質點分布最

7、疏的位置叫_ 4描述機械波的物理量 (1)波長：在波動中，振動相位總是相同的兩個相鄰質點間的距離叫波長 在橫波中，兩個相鄰波峰(或波谷)間的距離等于波長在縱波中，兩個相鄰密部(或疏部)間的距離等于波長 (2)頻率f：波的頻率由_決定，無論在什么介質中傳播，波的頻率都_ (3)波速v：單位時間內振動向外傳播的距離波速的大小由_決定 波速與波長和頻率的關系：_.五、橫波的圖象如圖所示為一橫波的圖象縱坐標表示某一時刻各個質點偏離平衡位置的_，橫坐標表示在波的傳播方向上各個質點的_它反映了在波傳播的過程中，某一時刻介質中各質點的位移在空間的分布簡諧波的圖象為_曲線六、波的衍射和干涉1衍射：波可以繞過障

8、礙物繼續(xù)傳播的現象產生明顯衍射現象的條件是：_.2波的疊加：幾列波相遇時，每列波都能夠保持各自的狀態(tài)繼續(xù)傳播而不互相干擾，只是在重疊的區(qū)域里，介質的質點同時參與這幾列波引起的振動，質點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的_3干涉：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動_，某些區(qū)域的振動_，這種現象叫做波的干涉產生穩(wěn)定的干涉現象的必要條件：_.干涉和衍射是波所特有的現象答案：一、2.(1)平衡位置振動質點所在位置最大距離一次全振動全振動的次數3.振幅振幅三、1.周期性驅動力驅動力無2.相等四、1.機械振動2.波源介質3.(1)相互垂直波峰波谷(2)同一直線上密部疏部4(2)波源不變(3)介質

9、vf五、位移平衡位置正弦(或余弦)六、1.障礙物或孔的尺寸比波長小或與波長相差不多2.矢量和3.加強減弱兩列波的頻率相同 (1)l等效擺長：擺動圓弧的圓心到擺球重心的距離如圖(甲)所示的雙線擺的擺長lrLcos；(乙)圖中小球在半徑為R的光滑圓槽靠近A點振動，其等效擺長為lR. (2)g等效重力加速度：與單擺所處物理環(huán)境有關 單擺處于超重或失重狀態(tài)下的等效重力加速度分別為gg0a、gg0a.振動類型振動類型項目項目自由振動自由振動受迫振動受迫振動共振共振受力情況受力情況僅受回復力僅受回復力周期性驅動力作周期性驅動力作用用周期性驅動力周期性驅動力作用作用振動周期或頻振動周期或頻率率由系統(tǒng)本身由系

10、統(tǒng)本身性質決定，性質決定，即固有周期即固有周期或固有頻率或固有頻率由驅動力的周期由驅動力的周期或頻率決定，即或頻率決定，即TT驅驅或或ff驅驅T驅驅T固固或或f驅驅f固固振動能量振動能量振動物體的振動物體的機械能不變機械能不變由產生驅動力的由產生驅動力的物體提供物體提供振動物體獲得振動物體獲得的能量最大的能量最大常見例子常見例子彈簧振子或彈簧振子或單擺單擺(0.02 s，符合要求，此時v14 n1 m/s.當n1時，T0.016 s0.02 s，符合要求，此時v34n3 m/s.當n1時，T0.08/7 s0.02 s，不符合要求綜上所述，只有B選項正確答案：B跟蹤訓練3一列簡諧橫波在x軸上傳

11、播，在t10和t20.05 s時刻，其波形圖分別用如圖所示的實線和虛線表示，求：(1)這列波可能的波速；(2)若波速為280 m/s，那么波的傳播方向向左還是向右？答案：(1)向右傳v右40(4n1)m/s(n0,1,2，)向左傳v左40(4n3)m/s(n0,1,2，)(2)向左 圖(甲)為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，圖(乙)為質點P以此時刻為計時起點的振動圖象從該時刻起()A經過0.35 s，質點Q距平衡位置的距離小于質點P距平衡位置的距離B經過0.25 s，質點Q的加速度小于質點P的加速度C經過0.15 s，波沿x軸的正方向傳播了3 mD經過0.1 s，質點Q的運動方向沿y軸正方向思

12、路點撥：由振動圖象可知周期T及0時刻P點的振動方向，根據波形圖象可讀出波長，并根據P點振動方向判斷波傳播方向，由波動的時間周期性與空間周期性分析求解點評：要準確、快速地解決圖象問題必須做到以下幾點：首先觀察坐標軸，了解圖象描述的各物理量之間的關系，然后看圖形特點，結合已學知識，明確圖形所描述的對象、知道截距、面積、斜率、點、線等物理意義跟蹤訓練4(2009全國卷)一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖如圖甲所示，圖中P、Q兩質點的橫坐標分別為x1.5 m和x4.5 mP點的振動圖象如圖乙所示 在下列四幅圖中，Q點的振動圖象可能是()答案：BC1(2010試題調研)一列簡諧橫波在某時刻的波形圖如圖所示，

13、已知圖中質點b的起振時刻比質點a延遲了0.5 s，b和c之間的距離是5 m，以下說法正確的是()A此列波的波長為2.5 mB此列波的頻率為2 HzC此列波的波速為2.5 m/sD此列波的傳播方向為沿x軸正方向傳播答案：D2(2009寧夏高考)某振動系統(tǒng)的固有頻率為f0，在周期性驅動力的作用下做受迫振動，驅動力的頻率為f.若驅動力的振幅保持不變，下列說法正確的是()A當ff0時，該振動系統(tǒng)的振幅隨f減小而增大C該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f0D該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f答案：BD解析：由共振條件及共振曲線可知：驅動力頻率f驅越接近振動系統(tǒng)的固有頻率f0，則振幅越大，故知：

14、當ff0時，振幅隨f的而，隨f的而，B正確；系統(tǒng)振動穩(wěn)定時，振動頻率等于驅動力頻率f，與固有頻率f0無關，D對，C錯 3一彈簧振子做簡諧運動，周期為T，則() A若t時刻和(tt)時刻振子運動的位移大小相等，方向相同，則t一定等于T的整數倍答案：DAa處質點的振動圖象Bb處質點的振動圖象Cc處質點的振動圖象 Dd處質點的振動圖象答案：B 5如圖所示表示兩列相干水波某時刻的波峰和波谷位置，實線表示波峰，虛線表示波谷，相鄰實線與虛線間的距離為0.2 m，波速為1 m/s，在圖示范圍內可以認為這兩列波的振幅均為1 cm，C點是相鄰實線與虛線間的中點，則()A圖示時刻A、B兩點的豎直高度差為2 cmB

15、圖示時刻C點正處在平衡位置且向水面上運動CF點到兩波源的路程差為零D經0.1 s，A點的位移為零答案：BD 6如圖所示，在坐標原點O處有一質點S，它沿y軸做頻率為10 Hz，振幅為2 cm的簡諧運動，形成的波沿x軸傳播，波速為4 m/s，當t0時，S從原點開始沿y軸負方向運動 (1)畫出當S完成第一次全振動時的波形圖； (2)經過多長時間x1 m處的質點第一次出現波峰？答案：(1)見解析(2)0.325 s 7如圖所示，實線是某時刻的波形圖，虛線是0.2 s后的波形圖 (1)若波沿x軸負方向傳播，求它傳播的距離 (2)若波沿x軸正方向傳播，求它的最大周期 (3)若波速是35 m/s，求波的傳播方向 8一列簡諧波沿x軸方向傳播，已知x軸上x10和x21 m兩處質點的振動圖象分別如圖(a)(b)所示，求此波的傳播速度