步步高2016年高考物理人教版一轮复习《第十二章 机械振动 机械波 光》第1课时

步步高2016年高考物理人教版一轮复习《第十二章 机械振动 机械波 光》第1课时内容摘要：

1、考点内容 要求 说明 考纲解读简谐运动 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、发射和接收简谐运动的公式只限于回复力公式；图象只限于位移时间图象3光的干涉限于双缝干涉、的图象以及波长、波速、频率的关系，光的折射和全反射，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 2、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， 课时机械振动考纲解读 道在摆角较小的情况下单摆的运动是简谐运动，握产生共振的条件考点一简谐运动的规律简谐运动的运动规律：xA t)(1)变化规律位移增大时2)对称规律做简谐 3、运动的物体，在关于平衡位置对称的两点，回复力、位移、加速度具有等大反向的关系，另外速度的大小、动能具有对称性，速度的方向可能相同或相反振动物体来回通过相同的两点间的时间相等，如 t 动物体经过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等，如 t BC，如图 1 所示图 1(3)运动的周期性特征相隔 T 或 两个时刻振动物体处于同一位置且振动状态相同例 1 如图 2 所示， 弹簧振子在 振动，O 为平衡位置，C5 振子从B 到 C 的运动时间是 1 s，则下列说法中正确的是 ()图 2A振子从 B 经 O 到 C 完成一次全振动B振动周期是 1 s，振幅是 10 过两次全振动，振子通过的路程是 20 4、 B 开始经过 3 s，振子通过的路程是 30 子从 BOC 仅完成了半次全振动，所以周期 T21 s2 s，振幅 A A20 以两次全振动中通过的路程为 40 以振子通过的路程为 30 递进题组1简谐运动的理解 关于简谐运动的位移、加速度和速度的关系，下列说法中正确的是()A位移减小时，加速度减小，速度也减小B位移方向总是与加速度方向相反，与速度方向相同C物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向与位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同D物体向负方向运动时，加速度方向与速度方向相同；向正方向运动时，加速度方向与速度方向相反答案移减小时，加速度减小，速度增大，A 错误；位移方向总是与 5、加速度方向相反，与速度方向有时相同，有时相反，B、D 错误，C 正确2简谐运动分析 某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为 xt，则质点( )4A第 1 s 末与第 3 s 末的位移相同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利用对称性分析问题 弹簧振子做简谐运动，O 为平衡位置，当它经过点 O 时开始计时，经过 0.3 s，第一次到达点 M，再经过 0.2 s 第二次到达点 M，则弹簧振子的周期为()As B1.4 s C1.6 s D3 图甲所示，设 O 为平衡位置， C)代表振幅，振子从 OC 6、 所需时间为 以振子从 MC 所用时间和从 CM 所用时间相等，故0.3 s 0.4 s，解得 T1.6 .2 振子一开始从平衡位置向点 B 运动，设点 M与点 M 关于点 O 对称，则振子从点 M经过点 B 到点 M所用的时间与振子从点 M 经过点 C 到点 M 所需时间相等，即0.2 s振子从点 O 到点 M和从点 M到点 O 及从点 O 到点 M 所需时间相等，为 s，故周期为 T s s s 0.2 30 (130) 1630考点二简谐运动的图象1简谐运动的图象图象横轴 表示振动时间纵轴 表示某时刻质点的位移物理意义 )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 7、(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，若下一时刻位移增大，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 2 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 时质点的位移；(2)在 t0 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 8、可知 A2 210 2 s，振动方程为 xt )2t 2t 2100t 0 2当 t0 2 s 时，x 2 (2)由题图可知在 02 s 到 2102 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(3)在 t0 到 t 02 s 时间内经历 个周期，质点的路程为 s17A34 移为1742 1) 2)变大变大变小变小变大2(3)34 振动图象的理解 一质点做简谐运动的振动图象如图 4 所示，质点的速度方向与加速度方向相同的时间段是( )图 4A00.3 .6 .9 .2 点做简谐运动时加速度方向与回复力方向相同，与位移方向相反，总是指向平衡位置；位移增大时速度方向 9、与位移方向相同，位移减小时速度方向与位移方向相反5应用图象分析运动过程 如图 5 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 5At0.8 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 t0.8 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；由题图乙得振子的位移 x12t 10、t4s 时，x 6 B 错误；t 0.4 s 和 t1.2 s 时，振子的位移方向相反，由 a 知，2 错误；t0.4 s 到 t0.8 s 的时间内，振子的位移逐渐变小，故振子逐渐靠近平衡位置，其速度逐渐变大，故 D 错误6. 应用图象求解有关物理量如图 6 所示为一弹簧振子的振动图象，试完成以下问题：图 6(1)写出该振子简谐运动的表达式；(2)在第 2 s 末到第 3 s 末这段时间内，弹簧振子的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎样变化的。 (3)该振子在前 100 s 的总位移是多少。 路程是多少。 答案见解析解析(1)由振动图象可得 A5 4 s，0则 2故该振子简谐运动的表达式为 x5t 11、 )由题图可知，在 t2 s 时，振子恰好通过平衡位置，此时加速度为零，随着时间的延续，位移不断变大，加速度也变大，速度不断变小，动能不断减小，弹性势能逐渐增大，当t3 s 时，加速度达到最大值，速度等于零，动能等于零，弹性势能达到最大值(3)振子经过一个周期位移为零，路程为 45 0 100 s 刚好经过了 25 个周期，所以前 100 s 振子的位移 x0，振子的路程 s2520 00 想化模型”的理解(1)确定振动质点在任一时刻的位移，如图 7 所示，对应 t1、t 2时刻的位移分别为 cm，x 25 (2)确定振动的振幅，图象中最大位移的值就是振幅，如图所示，振动的振幅是 10 3)确 12、定振动的周期和频率，振动图象上一个完整的正弦(或余弦)图形在时间轴上拉开的“长度”表示周期由图可知，E、间隔都等于振动周期， T0.2 s，频率 f1/T5 4)确定各质点的振动方向，例如图中的 点正远离平衡位置向正方向运动；在 点正向着平衡位置运动(5)比较各时刻质点加速度的大小和方向例如在图中 加速度t 2时刻质点位移 加速度 因为|x 1|x 2|，所以| |a 2|摆周期公式的应用1受力特征：重力和细线的拉力(1)回复力：摆球重力沿切线方向上的分力，Fmg x负号表示回复力位移 x 的方向相反(2)向心力：细线的拉力和重力沿细线方向的分力的合力充当向心力，F 向 F T当摆球在最高点时 13、，F 向 0，F T摆球在最低点时，F 向 ，F 向 最大，F Tm 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 g ，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 3 如图 8 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 8(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。 (计算结果保留两位有效数字)解析(1)由题图乙知周期 T 0.8 s，则频率 f )由。