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(wèn)題，出題的形式將以非選擇射問(wèn)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(wèn)題多聯(lián)系前識(shí)點(diǎn)瑣碎，電磁波問(wèn)題多聯(lián)系前面波的知識(shí)綜合考查，相對(duì)論問(wèn)面波的知識(shí)綜合考查，相對(duì)論問(wèn)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(kāi)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(kāi)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(kāi)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小；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(guò)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_(kāi)，二是要有能夠傳播機(jī)械振動(dòng)的_3機(jī)械波的分類(lèi)(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(wú)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(guò)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_(kāi)曲線六、波的衍射和干涉1衍射：波可以繞過(guò)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(wú)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(lèi)型振動(dòng)類(lèi)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(jiàn)例子常見(jiàn)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(guò)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(guò)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(guò)0.15 s，波沿x軸的正方向傳播了3 mD經(jīng)過(guò)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(wèn)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(shuō)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(shuō)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(wú)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(mén)，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(kāi)始沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) (1)畫(huà)出當(dāng)S完成第一次全振動(dòng)時(shí)的波形圖； (2)經(jīng)過(guò)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(jiàn)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x(chóng)10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