高考物理 機(jī)械振動(dòng)機(jī)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(yù)覽考向預(yù)覽1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 2.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的公式和圖象簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的公式和圖象 3.單擺、周期公式單擺、周期公式 4.受迫振動(dòng)和共振受迫振動(dòng)和共振 5.機(jī)械波機(jī)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(zhǎng)和頻率波速、波長(zhǎng)和頻率(周期周期)的關(guān)系的關(guān)系 9.波的干涉和衍射現(xiàn)象波的干涉和衍射現(xiàn)象 10.變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)、變化的電變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生電場(chǎng)、變化的電場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)、電磁波及其傳播場(chǎng)產(chǎn)生磁場(chǎng)、電磁波及其傳播機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波具有的共同點(diǎn)機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波具有的共同點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)的周期性，不同點(diǎn)是：振是運(yùn)動(dòng)的周期性，不同點(diǎn)是：振動(dòng)研究的是一個(gè)孤立質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)動(dòng)研

2、究的是一個(gè)孤立質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而波動(dòng)研究的是波的傳播規(guī)律，而波動(dòng)研究的是波的傳播方向上參與波動(dòng)的一系列質(zhì)點(diǎn)的方向上參與波動(dòng)的一系列質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律本部分內(nèi)容是歷年高運(yùn)動(dòng)規(guī)律本部分內(nèi)容是歷年高考考查的內(nèi)容，命題的熱點(diǎn)集中考考查的內(nèi)容，命題的熱點(diǎn)集中在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和圖象、波的在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和圖象、波的圖象以及波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)圖象以及波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系，既有選擇題，也有實(shí)驗(yàn)填空系，既有選擇題，也有實(shí)驗(yàn)填空題，還有計(jì)算論述題題，還有計(jì)算論述題考綱展示考綱展示考向預(yù)覽考向預(yù)覽11.電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射和接收和接收 12.電磁波譜電磁波譜 13.狹義相對(duì)論的基本假狹義相對(duì)論的基本

3、假設(shè)設(shè) 14.質(zhì)速關(guān)系、質(zhì)能關(guān)系質(zhì)速關(guān)系、質(zhì)能關(guān)系 15.相對(duì)論質(zhì)能關(guān)系式相對(duì)論質(zhì)能關(guān)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(dǎo)纖維全反射、光導(dǎo)纖維 19.光的干涉、衍射和偏光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象振現(xiàn)象 光這部分內(nèi)容重點(diǎn)是光的折射、光這部分內(nèi)容重點(diǎn)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(xiàn)象命題頻率較高的是幾衍射現(xiàn)象命題頻率較高的是幾何光學(xué)中光的折射率和光的全反何光學(xué)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(xiàn)，出現(xiàn)填空、計(jì)算題的形式出現(xiàn)，出現(xiàn)填空、計(jì)算和實(shí)驗(yàn)的幾率較大和實(shí)驗(yàn)的幾率

4、較大電磁波、相對(duì)論這一部分內(nèi)容知電磁波、相對(duì)論這一部分內(nèi)容知識(shí)點(diǎn)瑣碎，電磁波問題多聯(lián)系前識(shí)點(diǎn)瑣碎，電磁波問題多聯(lián)系前面波的知識(shí)綜合考查，相對(duì)論問面波的知識(shí)綜合考查，相對(duì)論問題多注重基礎(chǔ)知識(shí)、基本公式的題多注重基礎(chǔ)知識(shí)、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(xiàn)式出現(xiàn).一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)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(fù)力的作用下的運(yùn)動(dòng)，叫簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)2簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述(1)描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量位移x：由_指向_的有向線段表示振動(dòng)位移，是矢量振幅A：振動(dòng)物體離開平衡位置的_，是標(biāo)量，表示振動(dòng)的強(qiáng)弱 周期T和頻率f：物體完成_所需的時(shí)間叫周期，

5、而頻率則等于單位時(shí)間內(nèi)完成_，它們是表示振動(dòng)快慢的物理量二者互為倒數(shù)關(guān)系 (2)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式 xAsin(t) (3)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象 物理意義：表示振子的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律，為正弦(或余弦)曲線 從平衡位置開始計(jì)時(shí)，函數(shù)表達(dá)式為xAsint，圖象如左下圖從最大位移處開始計(jì)時(shí)，函數(shù)表達(dá)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(shí)刻相對(duì)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(dòng)所用的時(shí)間)；可以判斷某一時(shí)刻振動(dòng)物體的速度方向和加速度方向，以及它們的大小變化趨勢(shì)3簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的能量簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒，振動(dòng)能量與

6、_有關(guān)，_越大，能量越大 二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的兩種基本模型 三、受迫振動(dòng)和共振 1受迫振動(dòng)：物體在_作用下的振動(dòng)做受迫振動(dòng)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(guān) 2共振；做受迫振動(dòng)的物體，它的固有頻率與驅(qū)動(dòng)力的頻率越接近，其振幅就越大，當(dāng)二者_(dá)時(shí)，振幅達(dá)到最大，這就是共振現(xiàn)象共振曲線如圖所示 四、機(jī)械波1定義：_在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波2產(chǎn)生條件：一是要有做機(jī)械振動(dòng)的物體作為_，二是要有能夠傳播機(jī)械振動(dòng)的_3機(jī)械波的分類(1)橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)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(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與傳播方向在_，質(zhì)點(diǎn)分布最密的位置叫_，質(zhì)點(diǎn)分布最

7、疏的位置叫_ 4描述機(jī)械波的物理量 (1)波長(zhǎng)：在波動(dòng)中，振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離叫波長(zhǎng) 在橫波中，兩個(gè)相鄰波峰(或波谷)間的距離等于波長(zhǎng)在縱波中，兩個(gè)相鄰密部(或疏部)間的距離等于波長(zhǎng) (2)頻率f：波的頻率由_決定，無論在什么介質(zhì)中傳播，波的頻率都_ (3)波速v：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)振動(dòng)向外傳播的距離波速的大小由_決定 波速與波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系：_.五、橫波的圖象如圖所示為一橫波的圖象縱坐標(biāo)表示某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的_，橫坐標(biāo)表示在波的傳播方向上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的_它反映了在波傳播的過程中，某一時(shí)刻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的位移在空間的分布簡(jiǎn)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(xiàn)象產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是：_.2波的疊加：幾列波相遇時(shí)，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(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波引起的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)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(dòng)_，某些區(qū)域的振動(dòng)_，這種現(xiàn)象叫做波的干涉產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的必要條件：_.干涉和衍射是波所特有的現(xiàn)象答案：一、2.(1)平衡位置振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)所在位置最大距離一次全振動(dòng)全振動(dòng)的次數(shù)3.振幅振幅三、1.周期性驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)力無2.相等四、1.機(jī)械振動(dòng)2.波源介質(zhì)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(zhì)

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(zhǎng)小或與波長(zhǎng)相差不多2.矢量和3.加強(qiáng)減弱兩列波的頻率相同 (1)l等效擺長(zhǎng)：擺動(dòng)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(zhǎng)lrLcos；(乙)圖中小球在半徑為R的光滑圓槽靠近A點(diǎn)振動(dòng)，其等效擺長(zhǎng)為lR. (2)g等效重力加速度：與單擺所處物理環(huán)境有關(guān) 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(dòng)類型振動(dòng)類型項(xiàng)目項(xiàng)目自由振動(dòng)自由振動(dòng)受迫振動(dòng)受迫振動(dòng)共振共振受力情況受力情況僅受回復(fù)力僅受回復(fù)力周期性驅(qū)動(dòng)力作周期性驅(qū)動(dòng)力作用用周期性驅(qū)動(dòng)力周期性驅(qū)動(dòng)力作用作用振動(dòng)周期或頻振動(dòng)周期或頻率率由系統(tǒng)本身由系

10、統(tǒng)本身性質(zhì)決定，性質(zhì)決定，即固有周期即固有周期或固有頻率或固有頻率由驅(qū)動(dòng)力的周期由驅(qū)動(dòng)力的周期或頻率決定，即或頻率決定，即TT驅(qū)驅(qū)或或ff驅(qū)驅(qū)T驅(qū)驅(qū)T固固或或f驅(qū)驅(qū)f固固振動(dòng)能量振動(dòng)能量振動(dòng)物體的振動(dòng)物體的機(jī)械能不變機(jī)械能不變由產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的由產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的物體提供物體提供振動(dòng)物體獲得振動(dòng)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(shí)v14 n1 m/s.當(dāng)n1時(shí)，T0.016 s0.02 s，符合要求，此時(shí)v34n3 m/s.當(dāng)n1時(shí)，T0.08/7 s0.02 s，不符合要求綜上所述，只有B選項(xiàng)正確答案：B跟蹤訓(xùn)練3一列簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳

11、播，在t10和t20.05 s時(shí)刻，其波形圖分別用如圖所示的實(shí)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(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，圖(乙)為質(zhì)點(diǎn)P以此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)的振動(dòng)圖象從該時(shí)刻起()A經(jīng)過0.35 s，質(zhì)點(diǎn)Q距平衡位置的距離小于質(zhì)點(diǎn)P距平衡位置的距離B經(jīng)過0.25 s，質(zhì)點(diǎn)Q的加速度小于質(zhì)點(diǎn)P的加速度C經(jīng)過0.15 s，波沿x軸的正方向傳播了3 mD經(jīng)過0.1 s，質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向思

12、路點(diǎn)撥：由振動(dòng)圖象可知周期T及0時(shí)刻P點(diǎn)的振動(dòng)方向，根據(jù)波形圖象可讀出波長(zhǎng)，并根據(jù)P點(diǎn)振動(dòng)方向判斷波傳播方向，由波動(dòng)的時(shí)間周期性與空間周期性分析求解點(diǎn)評(píng)：要準(zhǔn)確、快速地解決圖象問題必須做到以下幾點(diǎn)：首先觀察坐標(biāo)軸，了解圖象描述的各物理量之間的關(guān)系，然后看圖形特點(diǎn)，結(jié)合已學(xué)知識(shí)，明確圖形所描述的對(duì)象、知道截距、面積、斜率、點(diǎn)、線等物理意義跟蹤訓(xùn)練4(2009全國(guó)卷)一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖如圖甲所示，圖中P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為x1.5 m和x4.5 mP點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖乙所示 在下列四幅圖中，Q點(diǎn)的振動(dòng)圖象可能是()答案：BC1(2010試題調(diào)研)一列簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形圖如圖所示，

13、已知圖中質(zhì)點(diǎn)b的起振時(shí)刻比質(zhì)點(diǎn)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(zhǎng)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?yàn)檠豿軸正方向傳播答案：D2(2009寧夏高考)某振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率為f0，在周期性驅(qū)動(dòng)力的作用下做受迫振動(dòng)，驅(qū)動(dòng)力的頻率為f.若驅(qū)動(dòng)力的振幅保持不變，下列說法正確的是()A當(dāng)ff0時(shí)，該振動(dòng)系統(tǒng)的振幅隨f減小而增大C該振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)穩(wěn)定后，振動(dòng)的頻率等于f0D該振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)穩(wěn)定后，振動(dòng)的頻率等于f答案：BD解析：由共振條件及共振曲線可知：驅(qū)動(dòng)力頻率f驅(qū)越接近振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率f0，則振幅越大，故知：

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

15、圖示時(shí)刻C點(diǎn)正處在平衡位置且向水面上運(yùn)動(dòng)CF點(diǎn)到兩波源的路程差為零D經(jīng)0.1 s，A點(diǎn)的位移為零答案：BD 6如圖所示，在坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一質(zhì)點(diǎn)S，它沿y軸做頻率為10 Hz，振幅為2 cm的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，形成的波沿x軸傳播，波速為4 m/s，當(dāng)t0時(shí)，S從原點(diǎn)開始沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) (1)畫出當(dāng)S完成第一次全振動(dòng)時(shí)的波形圖； (2)經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間x1 m處的質(zhì)點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰？答案：(1)見解析(2)0.325 s 7如圖所示，實(shí)線是某時(shí)刻的波形圖，虛線是0.2 s后的波形圖 (1)若波沿x軸負(fù)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(jiǎn)諧波沿x軸方向傳播，已知x軸上x10和x21 m兩處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象分別如圖(a)(b)所示，求此波的傳播速度