【教与学】2014高物理总复习教案54： 机械振动【教与学】2014高考物理总复习教案54： 机械振动.doc

考点内容 要求 说明 考纲解读 简谐运动；简谐运动的表达式和图象 Ⅰ 　　本章考查的热点有简谐运动的特点及图象、波的图象以及波长、波速、频率的关系，光的折射和全反射，题型以选择题和填空题为主，难度中等偏下，波动与振动的综合及光的折射与全反射的综合，有的考区也以计算题的形式考查． 复习时应注意理解振动过程中回复力、位移、速度、加速度等各物理量的变化规律、振动与波动的关系及两个图象的物理意义，注意图象在空间和时间上的周期性，分析几何光学中的折射、全反射和临界角问题时，应注意与实际应用的联系，作出正确的光路图；光和相对论部分，以考查基本概念及对规律的简单理解为主，不可忽视任何一个知识点. 实验：探究单摆的周期与摆长的关系 Ⅰ 受迫振动；共振 Ⅰ 机械波；横波和纵波；横波的图象 Ⅰ 波长、波速和频率(周期)的关系 Ⅰ 仅限于单一方向传播 波的干涉和衍射 Ⅰ 多普勒效应 Ⅰ 电磁波谱；电磁波及其应用 Ⅰ 光的折射定律；折射率 Ⅰ 实验：测定玻璃的折射率 Ⅰ 光的全反射；光导纤维 Ⅰ 光的干涉、衍射和偏振 Ⅰ 激光的特性及应用 Ⅰ 激光产生的原理不作要求 狭义相对论的基本假设；狭义相对论时空观与经典时空观的区别 Ⅰ “同时”的相对性；长度的相对性；质能关系 Ⅰ 定量计算不作要求 机械振动 考纲解读 1.知道简谐运动的概念，理解简谐运动的表达式和图象.2.知道什么是单摆，知道在摆角较小的情况下单摆的运动是简谐运动，熟记单摆的周期公式.3.理解受迫振动和共振的概念，掌握产生共振的条件． 1． [对简谐运动的理解]某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为x＝Asint，则质点(　　) A．第1 s末与第3 s末的位移相同 B．第1 s末与第3 s末的速度相同 C．3 s末至5 s末的位移方向都相同 D．3 s末至5 s末的速度方向都相同 答案　AD解析　由表达式x＝Asint知，ω＝，简谐运动的周期T＝＝8 s．表达式对应的振动图象如图所示． 质点在1 s末的位移x1＝Asin(×1)＝A质点在3 s末的位移x3＝Asin(×3)＝A，故A正确．由前面计算可知t＝1 s和t＝3 s质点连续通过同一位置，故两时刻质点速度大小相等，但方向相反，B错误；由x－t图象可知，3 s～4 s内质点的位移为正值，4 s～5 s内质点的位移为负值，C错误；同样由x－t图象可知，在3 s～5 s内，质点一直向负方向运动，D正确． 2． [对单摆特点的理解]做简谐运动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2，则单摆振动的(　　) A．频率、振幅都不变 B．频率、振幅都改变 C．频率不变、振幅改变 D．频率改变、振幅不变 答案　C 解析　由单摆周期公式T＝2π 知周期只与l、g有关，与m和v无关，周期不变，其频率不变．又因为没改变质量前，设单摆最低点与最高点高度差为h，最低点速度为v，mgh＝mv2.质量改变后：4mgh′＝×4m·()2，可知h′≠h，振幅改变． 3． [对受迫振动与共振的理解]如图1所示，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，振动达到稳定时，下列说法中正确的是(　　) A．只有A、C振动周期相等 B．C的振幅比B的振幅小 C．C的振幅比B的振幅大图1 D．A、B、C的振动周期相等 答案　CD 解析　A振动后，水平细绳上驱动力的周期TA＝2π ，迫使B、C做受迫振动，受迫振动的频率等于施加的驱动力的频率，所以TA＝TB＝TC，而TC固＝2π ＝TA，TB固＝2π TA，故C共振，B不共振，C的振幅比B的振幅大，所以C、D正确． 考点梳理 1． 简谐运动 (1)定义：物体在跟位移大小成正比并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动． (2)简谐运动的特征 ①动力学特征：F＝－kx. ②运动学特征：x、v、a均按正弦或余弦规律发生周期性变化(注意v、a的变化趋势相反)． ③能量特征：系统的机械能守恒，振幅A不变． (3)描述简谐运动的物理量 ①位移x：由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段，是矢量． ②振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量，它表示振动的强弱． ③周期T和频率f：物体完成一次全振动所需的时间叫做周期，而频率则等于单位时间内完成全振动的次数．它们是表示振动快慢的物理量，二者互为倒数关系：T＝. (4)简谐运动的表达式 ①动力学表达式：F＝－kx，其中“－”表示回复力与位移的方向相反． ②运动学表达式：x＝Asin (ωt＋φ)，其中A代表振幅，ω＝2πf表示简谐运动的快慢，(ωt＋φ)代表简谐运动的相位，φ叫做初相． 2． 单摆 (1)定义：如图2所示，在细线的一端拴一个小球，另一端固定