（四）机械振动与机械波 课件 -2025届高考物理二轮复习题型归纳与解题技巧.pptx

（四）机械振动与机械波

考情分析011

考情分析一、直线运动命题特点：常以选择题的形式呈现，常考查简谐运动的两个模型(弹簧振子、单摆)及它们的规律的理解与应用，机械波的形成与传播，波动与振动的关系，波动图像与振动图像的区别与联系，机械波的干涉与衍射等知识点，试题难度中等。注重对理解能力、推理能力、分析综合等能力的考查。

考情分析备考建议：复习时注意根据现实生活中的振动或摆动的特点，建构简谐运动这一物理模型，理解简谐运动过程中回复力：位移、速度、加速度等物理量的变化规律；掌握机械波的产生原理及传播特点，理解振动与波动的关系及两个图像的物理意义，注意波动图像在空间和时间上的周期性，有关实验也要关注。

题型归纳与解题技巧022

题型归纳题型1简谐运动

题型归纳题型2机械波

解题技巧一、简谐运动的规律1.五大特征受力特征回复力F=-kx,F(或a)的大小与x的大小成正比,方向与x的方向相反运动特征靠近平衡位置过程中,物体的a、F、x都减小,v增大;远离平衡位置过程中,a、F、x都增大,v减小能量特征振幅越大,能量越大。在运动过程中,系统的动能和势能相互转化,机械能守恒

解题技巧周期性特征质点的位移、回复力、加速度和速度随时间做周期性变化,变化周期就是简谐运动的周期T;动能和势能也随时间做周期性变化,其变化周期为对称性特征关于平衡位置O对称的两点,速度的大小、动能、势能相等,相对于平衡位置的位移大小相等,方向相反

解题技巧2.两点技巧(1)简谐运动是一个理想化模型,解题需要关注力学、运动学、能量、周期性、对称性五个方面并掌握其规律。(2)简谐运动的平衡位置、最大位移处是其特殊位置,在特殊位置之间运动的过程中需要注意其单调性,比如位移x、回复力F、加速度a、速度v之间的变化规律。提醒:求路程时,首先应明确振动过程经过了几个整数周期,若经过n次全振动,路程应为4nA。再具体分析最后不到一周期时间内的路程,两部分相加即为总路程。

解题技巧3.简谐运动多解原因分析(1)周期性造成多解:物体经过同一位置可以对应不同的时刻,物体的位移、加速度相同,而速度可能相同,也可能等大反向,这样就形成简谐运动的多解问题。(2)对称性造成多解:由于简谐运动具有对称性,因此当物体通过两个对称位置时,其位移、加速度大小相同,而速度可能相同,也可能等大反向,这种也形成多解问题。

解题技巧二、简谐运动的表达式和图像1.图像特征:(1)简谐运动的图像是一条正弦或余弦曲线,是正弦曲线还是余弦曲线取决于质点初始时刻的位置。(2)图像反映的是位移随时间的变化规律,随时间的增加而延伸,图像不代表质点运动的轨迹。(3)任一时刻在图线上对应点的切线的斜率绝对值表示该时刻质点的速度大小,斜率正、负表示速度的方向,斜率为正时,表示质点的速度沿x轴正方向;斜率为负时,表示质点的速度沿x轴负方向。

解题技巧2.图像信息:(1)由图像可以看出质点振动的振幅、周期。(2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移。(3)可以确定某时刻质点的回复力、加速度和速度的方向。①回复力和加速度的方向:因回复力总是指向平衡位置,故回复力和加速度的方向在图像上总是指向t轴。②速度的方向:某时刻速度的方向既可以通过该时刻在图像上对应点的切线的斜率来判断,还可以通过下一时刻位移的变化来判断,若下一时刻位移增加,速度方向就远离t轴;若下一时刻位移减小,速度方向就指向t轴。

解题技巧(4)可以确定某段时间质点的位移、回复力、加速度、速度、动能、势能等的变化情况。如图所示:

解题技巧三、单摆及其周期公式1.单摆的特点构成?理想化模型一根没有弹性的细线,一端固定,另一端系一可看成质点的小球

解题技巧理想化要求(1)细线形变要求:细线的伸缩可以忽略。(2)质量要求:细线质量与小球质量相比可以忽略。(3)线长度要求:球的直径与线的长度相比可以忽略。(4)受力要求:忽略摆动过程中所受的阻力作用。回复力来源摆球重力沿与摆线垂直方向的分力,即回复力F=G2=mgsinθ

解题技巧2.单摆周期公式公式T=2π等效摆长?摆球在垂直纸面方向小角度摆动,等效摆长为lsinα?摆球在垂直纸面方向小角度摆动,等效摆长为lsinα+l

解题技巧等效重力加速度?g等效=gsinθ?g等效=?g等效=g

解题技巧3.类单摆问题构成?①光滑球形曲面AOB;②小球m要求①球形曲面光滑②小球直径远小于球形曲面半径R③小球在小范围AOB内做往复运动

解题技巧四、受迫振动和共振1.自由振动、受迫振动和共振的比较:项目自由振动受迫振动共振受外力情况没有驱动力受到周期性的驱动力作用受到周期性的驱动力作用振动周期和频率由系统本身的性质决定,即固有周期和固有频率由驱动力的周期和频率决定T驱=T固f驱=f固

解题技巧项目自由振动受迫振动共振振动能量无阻尼自由振