步步高2015高三物理（新课标）一轮讲义 12.1机械振动

步步高2015高三物理（新课标）一轮讲义 12.1机械振动内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 简谐运动的公式和图象 单摆、单摆的周期公式 受迫振动和共振 机械波 横波和纵波 横波的图象 波速、波长和频率(周期) 的关系 波的干涉和衍射现象 多普勒效应 光的折射定律 折射率 全反射、光导纤维 光的干涉、衍射和偏振现象 变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波及其传播 电磁波的产生、发射和接收 电磁波谱 狭义相对论的基本假设 质速关系、质能关系 相对论质能关系式 实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度实验：测定玻璃的折射率实验：用双缝干涉测量光的波长1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 2、，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2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， 机械振动考纲解读 道在摆角较小的情况下单摆的运动是简谐运动，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 xt，则质4点()A第 1 s 末与第 3 s 末的位移相同 3、B第 1 s 末与第 3 s 末的速度相同C3 s 末至 5 s 末的位移方向都相同D3 s 末至 5 s 末的速度方向都相同答案关系式 xA t 知， ，简谐运动的周期 T 8 s关系式对应的振4 4 2动图象如图所示质点在 1 s 末的位移 1) 2质点在 3 s 末的位移 3) A，故 A 正确由前面计算可知 t1 s 和 t3 4 22s 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xt 图象可知， 3 s4 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 xt 图象可知，在 3 s5 s 内，质点一直向负方向运动，D 正确2 4、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()光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 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、振幅不变答案单摆周期公式 T2 知周期只与 l、g 有关，与 m 和 期不变，改变摆球质量前，设单摆最低点与最高点高度差为 h，最低点速度为v， 4m( )2，可知 hh，振幅改变12 12 对受迫振动与共振的理解受迫振动是在周期性驱动力作用下的振动，关于它的驱动力与振动的关系，下面说法正确的是()A做受迫振动的物体达到稳定后，其振动的频率一定等于驱动力的频 5、率B做受迫振动的物体达到稳定后，周期一定等于驱动力的周期C做受迫振动的物体达到稳定后，振幅与驱动力的周期无关D做受迫振动的物体达到稳定后，振幅与驱动力的大小无关答案受迫振动的物体达到稳定后，其振动频率(周期)等于驱动力的频率(周期)，而和固有频率(周期)无关，A、B 正确；当驱动力的周期和固有周期接近时，振动的振幅大，C 错误；驱动力大，做功多，转化的能量多，受迫振动的振幅大，D 错误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)简谐运动的特征动力学特征：F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)能量特 6、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，它表示振动的强弱光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 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物体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)简谐运动的表达式动力学表达式：F中“”表示回复力与位移的方向相反运动学表达式：xA t)，其中 A 代表振幅，2 f 表示简谐运动的快慢，t 代表简谐运动的相位， 叫做初相2单摆(1)定义：如图 1 所示，在细线的一端拴一 7、个小球，另一端固定在悬点上，如果线的 伸长和质量都不计，球的直径比摆线短得多，这样的装置叫做单摆图 1(2)视为简谐运动的条件：摆角小于 5.(3)回复力：小球所受重力沿圆弧切线方向的分力，即：F G 2 x，F 的x 的方向相反(4)周期公式：T 2 )单摆的等时性：单摆的振动周期取决于摆长 l 和重力加速度 g，与振幅和振子(小球)质量都没有关系3受迫振动与共振(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)无关图 2(2)共振：做受迫振动的物体，它的固有频率与驱动力的频率越接近，其振幅就 8、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 2 简谐运动的图象及运动规律振动图象的信息：(1)由图象可以看出振幅、周期(2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移(3)可以根据图象确定某时刻质点回复力、加速度和速度的方向回复力和加速度的方向：因回复力总是指向平衡位置，故回复力和加速度在图象上总是指向 t 轴速度的方向：速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判定，若下一时刻位移增加，振动质点的速度方向就是远离 t 轴，若下一时刻位移减小，振动质点的速度方向就是指向 t 轴例 1一质点做简谐运动，其位移和时间的关系如图 3 所示图 3(1)求 t0 2 s 时的位移；(2)在 t0 9、 2 s 到 t210 2 s 的振动过程中，质点的位移、回复力、速度、动能、势能如何变化。 (3)在 t0 到 t 02 s 时间内，质点的路程、位移各多大。 解析(1)由题图可知 A2 210 2 s，振动方程为 x(t )2t 2t 2100t 0 2当 t0 2 s 时，x 2 (2)由题图可知在 02 s210 2 s 的振动过程中，质点的位移变大，回复力变大，速度变小，动能变小，势能变大光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (3)从 t0 至 t 02 s 时间内经历 个周期，质点的路程为 s17A34 174移为 2 1) 2)变大变大变小变小变大2(3)34 水平方向振动的弹簧振 10、子，熟练掌握振子的振动过程以及振子振动过程中各物理量的变化规律，遇到简谐运动问题，头脑中立即呈现出一幅弹簧振子振动的图景，再把问题一一对应、分析求解突破训练 1如图 4 甲所示，弹簧振子以 O 点为平衡位置，在 A、B 两点之间做简谐运动取向右为正方向，振子的位移 x 随时间 t 的变化如图乙所示，下列说法正确的是()图 4At0.8 s 时，振子的速度方向向左Bt0.2 s 时，振子在 O 点右侧 6 Ct0.4 s 和 t1.2 s 时，振子的加速度完全相同Dt0.4 s 到 t0.8 s 的时间内，振子的速度逐渐减小答案题考查了弹簧振子以及振动图象，意在考查学生对简谐运动的理解从t0.8 11、 s 时起，再过一段微小时间，振子的位移为负值，因为取向右为正方向，故t0.8 s 时，速度方向向左，A 正确；由题中图象得振子的位移 x12t 54t0.2 s 时，x6 B 错误；t 0.4 s 和 t1.2 s 时，振子的位移方向相反，由2a 知，加速度方向相反，C 错误；t 0.4 s 到 t0.8 s 的时间内，振子的位移逐渐 振子逐渐靠近平衡位置，其速度逐渐变大，故 D 错误考点二单摆及其周期1受力特征：重力和细线的拉力光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (1)回复力：摆球重力沿切线方向上的分力，Fmg x号表示回复 与位移 x 的方向相反(2)向心力：细线的拉力和重力沿细线方 12、向的分力的合力充当向心力，F 向 F T 向 0，F T摆球在最低点时，F 向 ，F 向 最大，F Tmgm 期公式：T2 ，f 2 )只要测出单摆的摆长 l 和周期 T，就可以根据 g4 2 ，求出当地的重力加速度 )l 为等效摆长，表示从悬点到摆球重心的距离，要区分摆长和摆线长，悬点实质为摆球摆动所在圆弧的圆心(3)g 为当地的重力加速度例 2如图 5 甲是一个单摆振动的情形，O 是它的平衡位置，B、C 是摆球所能到达的最远位置设向右为正方向图乙是这个单摆的振动图象根据图象回答：图 5(1)单摆振动的频率是多大。 (2)开始时摆球在何位置。 (3)若当地的重力加速度为 10 m/求这个摆的摆长是多少。 解析(1)由题图乙知周期 T 0.8 s，则频率f )由题图乙知，0 时刻摆球在负向最大位移处，因向右为正方向，所以开始时摆球在B 点光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (3)由 T2 得 l 1)z (2) B 点(3)如图 6 所示，一单摆悬于 O 点，摆长为 L，若在 O 点的 E 下。