高考物理总复习 第七章机械振动 机械波.docVIP

第七章机械振动机械波

【核心素养】

物理观念：1.掌握简谐运动的特征及波的传播规律；2.掌握单摆的周期公式，掌握振动图像和波动图像；3.从相互作用和能量的角度认识振动和波．

科学思维：1.构建简谐运动、单摆等模型研究问题；2.运用公式和图像描述振动和波动问题；3.运用证据及推理解释波的干涉、衍射现象．

科学探究：通过“用单摆测定重力加速度”等实验，提高科学素养．

科学态度与责任：1.尝试用学过的知识解决实际生产生活中的振动与波的问题；2.通过实验探究，形成严谨、认真、实事求是的科学态度．

【命题探究】

1.命题分析：高考对本专题的考查以图像为主，重点是简谐运动的特点、振动和波动图像、波的传播、波的叠加、波速的计算、波的多解问题以及用单摆测定重力加速度等．

2．趋势分析：预计今后的高考对本专题的考查仍会以定性分析或简单的定量计算为主，难度中等，要多注意本专题中与实际生活相联系的题目．

【试题情境】

生活实践类：共振筛、摆钟、地震波、多普勒彩超等．

学习探索类：简谐运动的特征、单摆的周期与摆长的定量关系、用单摆测量重力加速度的大小、受迫振动的特点、共振的条件及其应用、波的特征、波的图像、波速与波长和频率的关系、波的干涉与衍射现象、多普勒效应．

第1讲机械振动

【必备知识·自主排查】

一、简谐运动

1．简谐运动

(1)定义：如果物体的位移与________的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线，这样的振动是一种简谐运动．

(2)条件：如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成________，并且总是指向____________，质点的运动就是简谐运动．

(3)平衡位置：如图所示，平衡位置是物体在振动过程中________为零的位置，并不一定是______为零的位置．

(4)回复力：

①定义：使物体返回到________________的力．

②方向：总是指向________________．

③来源：属于________力，可以是某一个力，也可以是几个力的________或某个力的________．

(5)简谐运动的特征

①动力学特征：F回＝________．

②运动学特征：x、v、a均按正弦或余弦规律发生________变化(注意v、a的变化趋势相反)．

③能量特征：系统的机械能________，振幅A________．

2．简谐运动的两种模型

模型

弹簧振子

单摆

示意图

简谐运动条件

(1)弹簧质量可忽略

(2)无摩擦等阻力

(3)在弹簧弹性限度内

(1)摆线为不可伸缩的轻细线

(2)无空气等阻力

(3)最大摆角小于________

回复力

弹簧的________提供

摆球________沿与摆线垂直(即切线)方向的分力

平衡位置

弹簧处于________处

最________点

周期

与振幅________

T＝2πl

能量

转化

弹性势能与动能的相互转化，机械能________

重力势能与动能的相互转化，机械能________

二、简谐运动的公式和图像

1．表达式

(1)动力学表达式：F＝________，其中“－”表示回复力与位移的方向相反．

(2)运动学表达式：x＝__________，其中A代表振幅，ω＝2πf代表简谐运动的快慢，ωt＋φ0代表简谐运动的相位，φ0叫作________．

2．图像

(1)从____________开始计时，函数表达式为x＝Asinωt，图像如图甲所示．

(2)从____________处开始计时，函数表达式为x＝Acosωt，图像如图乙所示．

三、受迫振动和共振

1．受迫振动：系统在__________作用下的振动．受迫振动的频率等于驱动力的频率，而与系统的固有频率________．物体做受迫振动的频率一定等于________的频率，但不一定等于系统的________频率，固有频率由系统本身决定．

2．共振：驱动力的频率与系统的固有频率________时，受迫振动的振幅达到最大，这种现象叫作共振．共振曲线如图所示．

,

【生活情境】

1.惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器，叫摆钟．摆钟运行时克服摩擦所需的能量由重锤势能提供，运动的速率由钟摆控制．旋转钟摆下端的螺母可以使钟摆上的圆盘沿摆杆上下移动，如图所示．

(1)摆锤的运动是简谐运动．()

(2)摆锤的运动是匀变速运动．()

(3)摆锤运动的周期与小球的质量成反比．()

(4)摆锤振动是受迫振动．()

(5)摆锤振动的固有频率随摆的增长而变大．()

(6)摆锤通过最低点时回复力为零，动能最大．()

(7)摆锤通过最低点时合力为零，势能为零．()

【教材拓展】

2.[人教版选择性必修第一册P45的《做一做》改编]如图所示是描绘沙摆振动图像的实验装置和木板上留下的实验结