高考物理总复习 第11章 机械振动 机械波 光 电磁波教师用书1.docx

第11章机械振动机械波光电磁波

[考纲要求]

知识内容

考试要求

备考方略

必考

加试

简谐运动

b

新高考中，对本部分知识的考查出现在选考题中。考题主要是选择题，主要考查简谐运动的图象、波动图象以及波的传播规律等；另外对光学知识的考查主要以折射定律、全反射等为主，对电磁波的考查主要集中在电磁场理论，电磁振荡、电磁波的发射与接收等。最可能选修3-4知识整合到一个选择题中出

现概率较大。

简谐运动的描述

C

简谐运动的回复力和能量

b

单摆

C

外力作用下的振动

b

波的形成和传播

b

波的图象

b

波长、频率和波速

C

波的衍射和干涉

b

多普勒效应

b

惠更斯原理

b

光的反射与折射

C

全反射

b

光的干涉

C

光的衍射

b

光的偏振

b

光的颜色、色散

b

激光

a

电磁波的发现

a

电磁振荡

C

电磁波的发射和接收

b

电磁波与信息化社会

a

电磁波谱

a

第1课时机械振动

考点一简谐运动简谐运动的回复力和能量(-/b)[基础过关]

1.简谐运动

(1)定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象(x-t图象)是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。

(2)特点：简谐运动是最简单、最基本的振动。弹簧振子的运动就是简谐振动。

(3)简谐运动的图象：是一条正弦曲线，表示做简谐运动的质点位移随时间变化的规律。

(4)图象的应用：医院里的心电图、地震仪中绘制地震曲线的装置。2.简谐运动的回复力和能量

(1)回复力

项目

内容

定义

振动质点受到的总能使其回到平衡位置的力

方向

指向平衡位置

表达式

F=-kx

(2)简谐运动的动力学特征

如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，质点的运动就是简谐运动。

(3)振动系统(弹簧振子)的状态与能量的对应关系

弹簧振子运动的过程就是动能和势能互相转化的过程。

①在最大位移处，势能最大，动能为零。

②在平衡位置处，动能最大，势能最小。

(4)简谐运动的能量特点

在简谐运动中，振动系统的机械能守恒，而在实际运动中都有一定的能量损耗，因此简谐运

动是一种理想化的模型。

【过关演练】

1.一弹簧振子作简谐运动，下列说法正确的是()

A.若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值

B.振子速度方向改变时，其位移方向也发生改变

C.振子每次通过平衡位置时，加速度相同，速度也一定相同

D.振子的加速度变大，其速度一定减小

解析当位移为负值时，如果振子是远离平衡位置，则速度为负，如果振子是向平衡位置运动，则速度为正，A错误；振子速度方向改变时，其位移方向不一定发生改变，B错误；振子每次通过平衡位置时加速度都为零，如果振子是通过平衡位置向负方向运动则速度方向也是负方向，如果振子通过平衡位置向正方向运动，则振子的速度方向是向正方向的，故C错误；因为回复力总是指向平衡位置的，离平衡位置越远，回复力越大，当加速度变大即回复力变大，所以振子是远离平衡位置的，故其速度一定减小，D正确。

答案D

2.对简谐运动的回复力公式F=-kx的理解，正确的是()

A.k只表示弹簧的劲度系数

B.式中的负号表示回复力总是负值C.位移x是相对平衡位置的位移

D.回复力只随位移变化，不随时间变化

解析位移x是相对平衡位置的位移；F=-kx中的负号表示回复力总是与振动物体的位移

方向相反。答案C

[要点突破]

要点简谐运动的特征

1.受力特征：

简谐运动的回复力满足F=-kx,位移x与回复力的方向相反。由牛顿第二定律知，加速度a与位移的大小成正比，方向相反。

2.运动特征：

当v、a同向(即v、F同向，也就是v、x反向)时，v一定增大；当va反向(即v、F反向，也就是v、x同向)时，v一定减小。当物体靠近平衡位置时，a、Fx都减小，v增大；当

物体远离平衡位置时，a、F、x都增大，v减小。3.能量特征：

对弹簧振子和单摆来说，振幅越大，能量越大，在振动过程中，动能和势能相互转化，机械能守恒。

4.周期性特征：

物体做简谐运动时，其位移、回复力、加速度、速度等矢量都随时间做周期性的变化，它们

的周期就是简谐运动的周期T。物体的动能和势能也随时间做周期性的变化，其周期

5.对称性特征：

(1)速率的对称性：物体在关于平衡位置对称的两位置具有相等的速率。

(2)时间的对称性：物体通过关于平衡位置对称的两段位移的时间相等。在振动过程中，物体通过任意两点A、B的时间与逆向通过这两点的时间相等。

(3)加速度的对称性：物体在关于平衡位置对称的两位置具有等大、反向的加速度。【例1】一个质点做简谐运动