2024版讲与练高三一轮物理 第12章　机械振动和机械波.docxVIP

第十二章机械振动和机械波

课程标准

备考策略

1．通过实验，认识简谐运动的特征。

2．能用公式和图像描述简谐运动。

3．通过实验，认识受迫振动的特点。了解产生共振的条件及其应用。

4．通过观察，认识波的特征。能区别横波和纵波。能用图像描述横波。理解波速、波长和频率的关系。

5．知道波的反射和折射现象。通过实验，了解波的干涉与衍射现象。

6．通过实验，认识多普勒效应。能解释多普勒效应产生的原因。能列举多普勒效应的应用实例。

实验十六：探究单摆的周期与摆长的定量关系；会用单摆测量重力加速度的大小。

对各个知识点进行过关，尽管有些知识点出现的概率比较小，但是一轮复习一定要全面覆盖。在复习过程中应加强对简谐运动的特点、受迫振动和共振、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、波的干涉和衍射的选择题或计算题的练习，加强对用单摆测定重力加速度的实验题的训练。

第1讲机械振动

对应学生用书第298页

1．简谐运动

(1)简谐运动

①定义：如果物体在运动方向上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，物体的运动就是简谐运动。

②平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置。

③回复力

a.定义：使物体返回到平衡位置的力。

b.方向：总是指向平衡位置。

c.来源：属于效果力，可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力。

(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忽略空气的阻力

③摆角小于5°

回复力

弹簧的弹力提供

摆球重力沿与摆线垂直方向(即切向)的分力

平衡

位置

弹簧处于原长处

最低点

周期

与振幅无关

T＝2πeq\r(\f(l,g))

能量

转化

弹性势能与动能的相互转化，机械能守恒

重力势能与动能的相互转化，机械能守恒

(3)描述简谐运动的物理量

物理量

定义

意义

振幅

振动质点离开平衡位置的最大距离

描述振动的强弱和能量

周期

振动物体完成一次全振动所需时间

频率

振动物体单位时间内完成全振动的次数

描述振动的快慢，两者互为倒数：T＝eq\f(1,f)

相位

ωt＋φ

描述质点在各个时刻所处的不同状态

2.简谐运动的公式和图像

(1)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＋φ0)，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叫作初相位。

(2)图像

①从平衡位置开始计时，函数表达式为x＝Asinωt，图像如图甲所示。

②从最大位移处开始计时，函数表达式为x＝Acosωt，图像如图乙所示。

3．受迫振动和共振

(1)受迫振动

系统在驱动力作用下的振动。做受迫振动的物体，它做受迫振动的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率)无关。

(2)共振

做受迫振动的物体，驱动力的频率与固有频率越接近，其振幅就越大，当二者相等时，振幅达到最大，这就是共振现象。共振曲线如图所示。

1．简谐运动是匀变速运动。(×)

2．周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量。(√)

3．简谐运动的回复力可以是恒力。(×)

4．弹簧振子每次经过平衡位置时，动能最大。(√)

5．做简谐运动的质点先后通过同一点，回复力、速度、加速度、位移都是相同的。(×)

6．做简谐运动的质点，速度增大时，其加速度一定减小。(√)

7．单摆的振动周期由摆球的质量和摆角共同决定。(×)

8．当单摆的摆球运动到最低点时，回复力为零，所受合力为零。(×)

9．物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率有关。(×)

10．物体在发生共振时的振动是受迫振动。(√)

考点一简谐运动的规律

对应学生用书第299页

受力

特征

回复力F＝－kx，F(或a)的大小与x的大小成正比，方向相反

运动

特征

靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v增大；远离平衡位置时，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，动能和势能相互转化，系统的机械能守恒

周期性

特征

质点的位移、回复力、加速度和速度均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eq\f(T,2)

对称性

特征

关于平衡位置O对称的两点，加速度的大小、速度的大小、动能、势能相等，相对平衡位置的位移大小相等

【例1】(2022·浙江6月选考)如图所示，一根固定在墙上的水平光滑杆，两端分别固定着相同的轻弹簧，两弹簧自由端相距x。套在杆上的小球从中点以初速度v向右运动，小球将做周期为T的往复运动，则(