高考专题复习第7单元-机械振动与机械波-物理-大纲公开课一等奖省优质课大赛获奖课件

第七单元机械振动与机械波知识框架第七单元│知识框架第七单元│知识框架考纲展示第七单元│考纲展示内容要求1.弹簧振子．简谐运动．简谐运动振幅、周期和频率，简谐运动位移—时间图象Ⅱ2.单摆，在小振幅条件下单摆做简谐运动．单摆周期公式

Ⅱ3.振动中能量转化Ⅰ4.自由振动和受迫振动．受迫振动振动频率．共振及其常见应用Ⅰ5.振动在介质中传输——波．横波和纵波．横波图象．波长、频率和波速关系Ⅱ6.波叠加．波干涉、衍射现象Ⅰ第七单元│考纲展示7.声波．超声包括其应用Ⅰ8.多普勒效应

Ⅰ试验8.用单摆测定重力加速度Ⅰ命题趋势第七单元│命题趋势高考对简谐运动部分考查有两种类型，其一是将振动图象、振动过程分析与运动、力、能量等知识综合考查；其二是经过波图象考查对质点振动情况分析，考题通常以选择题形式出现．另外，单摆易于和其它章节知识综合，复习时不能忽略．机械波部分是高考命题热点．考查内容主要是与波图象相关问题，如波图象中质点振动情况分析、波传输过程分析、波速公式、波形变换、波多解问题等，有时还渗透作图，考题多为选择题．另外，对于超声波、多普勒效应、波干涉、波叠加等，在高考试题中也偶有包括，不容忽略．复习策略第七单元│复习策略1.机械振动部分主要应掌握一个方法(利用振动图象描述简谐运动)、两类振动(简谐运动、受迫振动)、两个模型(弹簧振子模型、单摆模型)；机械波部分主要应掌握机械波产生过程及其传输规律，并了解波几个特有现象．2．提议复习时突破以下重点或难点：(1)会分析处理与波图象相关问题，如波图象与振动图象综合、确定波传输方向与振动方向、波速计算、波形变换、波多解问题等.第七单元│复习策略(2)了解简谐运动及全振动过程中规律与特点；了解振动图象意义，能将振动过程与振动图象融为一体，能从振动图象中取得振动相关信息．(3)会处理振动与动力学综合问题．如单摆周期公式中重力加速度g与万有引力定律、复合场等综合，振动中连接体问题，振动图象与动力学综合等．(4)了解自由振动、受迫振动、共振、波反射、干涉、衍射、多普勒效应、声音共鸣、超声波等．使用提议第七单元│使用提议1．机械振动与机械波问题是高考命题热点，对本单元来讲，了解与识记概念并领悟处理主要题型分析方法是非常主要，复习时应注意各个基本概念确实切含义．要掌握简谐运动过程中回复力、位移、旅程、速度、加速度、动能、势能、动量周期性改变规律，并在单摆、弹簧振子等实际问题中熟练应用；经过受迫振动了解共振现象；要掌握机械波波速、波长、周期和频率关系，并了解因为时间和空间上周期性而造成波图象问题存在多解；另外，波叠加、干涉、衍射、多普勒效应等问题在高考中偶有出现，也应引发足够重视．2．本单元提议安排6课时：第27、28讲各2课时，第29讲、单元训练各1课时．第27讲│机械振动第27讲机械振动编读互动第27讲│编读互动

1．本讲复习要求学生掌握简谐运动规律及特点，重点掌握简谐运动两个特例：单摆和弹簧振子．对简谐运动过程复习要抓住两个阵容(x、a、F、Ep与v、p、Ek)和三个特点(对称性、守恒性、周期性)；对振动图象复习要注意振动图象与振动过程对应性；对简谐运动与动力学综合问题分析要抓住振动中三个位置(平衡位置、原长位置、端点位置)；对单摆复习要注意建立单摆模型．

第27讲│编读互动

2.本讲例题分类安排思绪(1)简谐运动过程及其规律(2)振动图象了解和应用(3)单摆模型(4)受迫振动与共振问题分析3．本讲课时安排第一课时：简谐运动过程及规律、振动中动力学分析、振动图象．第二课时：单摆周期公式、受迫振动与共振.考点整合第27讲│考点整合位移平衡位置－kx

平衡第27讲│考点整合相反平衡位置机械振幅振幅强弱快慢第27讲│考点整合第27讲│考点整合直径振幅质量球心时间振幅第27讲│考点整合驱动力第27讲│考点整合2．特例：共振：在受迫振动中，当驱动力频率和物体______频率相等时，

最大，这种特殊受迫振动称之为共振．其规律可由共振曲线反应，如图27－2所表示．共振应用有转速计、共振筛等．固有振幅关键点探究►探究点一简谐运动过程及其规律第27讲│关键点探究1.振动过程中各物理量改变情况振动体位置位移x回复为F加速度a速度v势能动能方向大小方向大小方向大小方向大小平衡位置O000最大最小最大最大位移A处指向A最大指向O最大指向O最大0最大最小平衡位置O→最大位移A处指向A0→最大指向O0→最大指向O0→最大O→A最大→0最小→最大最大→最小最大位移处A→平衡位置O指向A最大→0指向O最大→0指向O最大→0A→O0→最大最大→最小最小→最大第27讲│关键点探究第27讲│关键点探究ACD第27讲│关键点探究第27讲│关键点探究第27讲│关键点探究[点评]本题考查简谐运动特征，主要表现在对称性考查和周期性考查，也是这两个性质使得本题存在多解．[命题意图]经过本题提升学生对简谐运动周期性和对称性了解和应用能力．第27讲│关键点探究BD第27讲│关键点探究第27讲│关键点探究第27讲│关键点探究第27讲│关键点探究►探究点二振动图象了解和应用振动图象反应某一个质点相对平衡位置位移随时间改变规律．1．从简谐运动图象可直接读出某质点在不一样时刻位移值，位移x随时间t改变情况；2．能够确定振幅，如图27－4所表示；第27讲│关键点探究3．能够确定振动周期和频率，如图27－4所表示；4．能够经过作曲线上某点切线方法确定各时刻质点速度大小和方向；5．因为简谐运动加速度与位移大小成正比，方向相反，故能够依据图象上各时刻位移改变情况确定质点加速度改变情况．第27讲│关键点探究例2

[·西城模拟]

图27－5甲是演示简谐运动图象装置，它由一根较长细线和一个较小沙漏组成．当沙漏摆动时，若将沙漏下方木板匀速拉出，漏出沙在板上会形成一条曲线．经过对曲线分析，能够确定沙漏位移随时间改变规律．图乙是同一个沙漏分别在两块木板上形成曲线．第27讲│关键点探究等于C

第27讲│关键点探究[点评]本题给出了两个振动图象得出过程，本题中单摆周期恒定不变是一个隐含条件，注意合理应用．[命题意图]对于振动图象问题首先要清楚其实质——描述某一个质点在各个时刻相对自己平衡位置位移情况，然后结合振动图象得出过程准确挖掘图象所包含有效信息．第27讲│关键点探究B第27讲│关键点探究第27讲│关键点探究►探究点三单摆模型一、单摆做简谐运动回复力如图27－7所表示，摆球受重力mg和绳子拉力F′两个力作用，将重力按切线方向和径向方向正交分解，则绳子拉力F′与重力径向分力协力提供了摆球做圆周运动所需向心力，而重力切向分力F提供了摆球振动所需回复力F＝mgsinθ.第27讲│关键点探究第27讲│关键点探究第27讲│关键点探究第27讲│关键点探究A

第27讲│关键点探究[点评]本题中滑块运动实质是单摆运动，只不过研究质点受力形式有所差异而已．对这类问题分析，只要看清其单摆运动实质，其它问题普通轻易处理．[命题意图]本题意在提醒学生：要在生活中善于观察，善于发觉所面临问题物理本质，从而应用对应规律求解．不然会感觉丈二和尚摸不着头脑．第27讲│关键点探究D第27讲│关键点探究[解析]从单摆周期公式能够知道，当摆长相等时，周期就相等．两球碰后有两种可能：一是速度方向相反，这么两球各自抵达最高点再返回平衡位置都是半个周期时间．只能在平衡位置相碰；二是碰后向同一方向摆动，也都是分别摆到各自最大高度处再返回平衡位置，时间还是半个周期，仍在平衡位置相碰，本题正确选项为D.第27讲│关键点探究►探究点四受迫振动与共振问题分析对于受迫振动和共振问题，主要是了解掌握好相关概念和共振曲线．例4

[·海淀模拟]

如图27－11所表示，将一个筛子用四根弹簧支起来(后排两根弹簧未画出)，筛子上装一个电动偏心轮，这就做成了一个共振筛．工作时偏心轮被电动机带动匀速转动，从而给筛子施加与偏心轮转动周期相同周期性驱动力，使它做受迫振动．现有一个共振筛其固有周期为0.80s，电动偏心轮转速是80r/min，在使用过程中发觉筛子做受迫振动振幅较小．已知增大偏心轮电动机输入电压，可使其转速提升；增加筛子质量，能够增大筛子固有周期．以下做法中可能实现增大筛子做受迫振动振幅是(

)D第27讲│关键点探究A．适当增大筛子质量B．适当增大偏心轮电动机输入电压C．适当增大筛子质量同时适当增大偏心轮电动机输入电压D．适当减小筛子质量同时适当减小偏心轮电动机输入电压第27讲│关键点探究第27讲│关键点探究第27讲│关键点探究变式题[·宁夏卷]

某振动系统固有频率为f0，在周期性驱动力作用下做受迫振动，驱动力频率为f.若驱动力振幅保持不变，以下说法正确是(

)A.当f＜f0时，该振动系统振幅随f增大而减小B.当f＞f0时，该振动系统振幅随f减小而增大C.该振动系统振动稳定后，振动频率等于f0D.该振动系统振动稳定后，振动频率等于fBD第27讲│关键点探究备用习题第27讲│备用习题

C第27讲│备用习题

AD第27讲│备用习题

第28讲│机械波第28讲机械波编读互动第28讲│编读互动

1．本讲内容为高考命题热点，主要围绕波图象进行命题，如波图象中质点振动情况分析、波速公式、波形变换、波多解问题等，题型以选择题为主．复习本讲要深刻了解机械波产生过程及传输规律；对波图象了解应重视搞清振动图象与波动图象区分和联络，会用微平移法确定质点振动方向或波传输方向，会用平移法或特殊点法进行波形变换，能抓住周期数与波长数对应关系列出通式并结合画辅助波形图解答波多解问题．第28讲│编读互动

2．本讲例题分类安排思绪(1)机械波产生过程与传输规律(2)波图象了解和应用(3)波多解问题(4)波特征3．本讲课时安排第一课时：机械波产生过程、振动图象与波动图象、波动图象多解性．第二课时：波叠加与干涉、波衍射与多普勒效应.考点整合第28讲│考点整合一、机械波1．产生条件：(1)要有机械振动；(2)要有传输机械波______．2．形成原因：介质中质点受波源或邻近质点驱动做______振动．3．分类：分为横波(质点振动方向和波传输方向______)和纵波(质点振动方向和波传输方向______)．4．传输规律：(1)介质中质点振动周期均与______质点周期____，且与波____周期相同．介质受迫垂直平行波源波源传输第28讲│考点整合(2)波源质点振动一个周期，波沿传输方向传输一个______．(3)介质中全部质点起始振动方向均与波源质点起始振动方向______．波传输实质是波形推移．(4)介质中质点总是依次跟随波源质点在本身______位置附近做振动，并不随波移动．机械波是大量介质质点参加振动表现．(5)机械波不光传输着振动与信息，还传输着______．波长相同平衡能量第28讲│考点整合相邻波源介质λf第28讲│考点整合频率波峰波谷整数奇数第28讲│考点整合B．波衍射(1)定义：波绕过障碍物进行传输现象．波波长越____，障碍物或孔尺寸越____，衍射现象越显著．(2)发生显著衍射现象条件：障碍物或孔尺寸比波长____，或者跟波长相差不多．C．多普勒效应(1)产生条件：波源与观察者之间有________．(2)现象：当二者相互靠近时，感觉波频率______；当二者相互远离时，感觉波频率______．二、波图象1．物理意义：描述介质中各质点在

偏离平衡位置位移．2．简谐波图象形状：正弦或余弦曲线．长小小相对运动升高降低某一时刻第28讲│考点整合3．相关信息：(1)从波图象能直接读出振幅、波长、介质中各质点在该时刻位移．(2)可画出经过一段时间后波形图．其方法有特殊点法、平移法．画图时，应注意相隔时间为周期________两个时刻波形相同．三、声波发声体振动在介质中传输就是声波，人耳能听到声波频率范围在20Hz到0Hz之间．频率低于20Hz声波叫做____声波，频率高于0Hz声波叫做____声波；空气中声波是______；能够把回声与原声区分开来最小时间间隔为0.1s；声波共振现象称为声波______．整数倍次超纵波共鸣关键点探究►探究点一机械波产生过程与传输规律第28讲│关键点探究机械波产生过程实质是波源引发一系列受迫振动传输，即波源驱动与之相近质点发生和波源一样振动，然后距离波源近质点依次驱动距离波源远质点也产生一样振动，这么就形成了由近及远机械波．简单地说，就是“前带后，后跟前，运动状态向后传”.所以参加机械波传输各质点起振方向相同(与波源起振方向相同)、振动频率相同(都等于波源振动频率)．第28讲│关键点探究D第28讲│关键点探究第28讲│关键点探究第28讲│关键点探究BC第28讲│关键点探究第28讲│关键点探究►探究点二波图象了解和应用了解波图象本质及其与振动图象区分是应用波图象主要前提，为此需要清楚以下两个方面：1．振动图象与波图象比较比较项目振动图象波图象研究对象一振动质点全部质点研究内容某一质点位移随时间改变规律某一时刻全部质点空间分布规律图象形状第28讲│关键点探究物理意义表示一质点在各时刻位移表示某时刻各质点位移信息读取

(1)质点振动周期

(2)质点振幅

(3)各时刻质点位移

(4)各时刻速度、加速度方向(1)波长、振幅(2)任意一质点此刻位移(3)任意一质点在该时刻加速度方向(4)传输方向、振动方向互判形象比喻统计一个人一段时间内活动情况录像带统计着某一时刻许多人各自动作集体照片图象改变随时间推移图象延续，但已经有图象形状不变随时间推移，图象沿传输方向平移一完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长图象性质正弦或余弦曲线第28讲│关键点探究2.由波图象能够取得信息(1)从图象上可直接读出波长和振幅；(2)可确定任一质点在该时刻位移；(3)因加速度方向和位移方向相反，可确定任一质点在该时刻加速度方向；(4)若已知波传输方向，可确定各质点在该时刻振动方向，并判断位移、加速度、速度、动量、动能改变．3．质点振动方向与波传输方向相互确定质点振动方向与波传输方向存在着必定联络，若已知波传输方向，便可知波源方位，任给一质点，我们均可判定它跟随哪些质点振动，便可知道它振动方向，反之亦然．若已知波传输方向，可确定各质点在该时刻振动方向，并判断位移、加速度、速度、动能改变．惯用方法：第28讲│关键点探究(1)带动法①原理：先振动质点带动邻近后振动质点．②方法：如图28－2所表示，在质点P靠近波源一方附近图象另找一点P′，若P′在P上方，则P向y轴正方向运动，若P′在P下方，则P向y轴负方向运动．第28讲│关键点探究(2)微平移法①原理：波向前传输，波形也向前平移．②方法：作出经微小时间Δt后波形图，如图28－3虚线所表示，就知道了各质点经过Δt时间抵达位置，此刻质点振动方向也就知道了，图中P点振动方向向y轴负方向．第28讲│关键点探究B第28讲│关键点探究第28讲│关键点探究[点评]本题考查振动图象与波图象综合应用，分析这类问题首先要清楚各自图象物理信息，同时注意二者在一些信息上相互照应，即二者反应同一信息时结论是统一．[命题意图]本题设置意图主要考查学生对两种图象准确阅读及两图象信息相互印证能力，培养学生推理能力，老师应引导学生做好这类问题思绪方法总结．第28讲│关键点探究AB第28讲│关键点探究第28讲│关键点探究第28讲│关键点探究►探究点三波多解问题清楚波多解产生原因是处理波多解问题前提，波多解主要是由以下几方面原因造成，这也是分析波多解问题切入点．(1)波空间周期性：沿波传输方向，在x轴上任取一点P(x)，P点振动完全重复波源O振动，只是时间上比O点要落后Δt，且Δt

＝＝.在同一波形图上，凡坐标与P点坐标x之差为波长整数倍质点，在同一时刻t位移都与P点振动位移相同，其振动速度、加速度也与之相同，或者说它们振动“相貌”完全相同．所以，在同一波形图上，某一振动“相貌”势必会不停重复出现，这就是机械波空间周期性．波空间周期性说明相距为波长整数倍多个质点振动情况完全相同．第28讲│关键点探究(2)波时间周期性：在x轴上同一个给定质点，在t＋nT时刻振动情况与它在t时刻振动情况(位移、速度、加速度等)相同．所以，在t时刻波形会在t＋nT时刻屡次重复出现，这就是机械波时间周期性．波时间周期性表明波在传输过程中，经过整数倍周期时，其波图象相同．(3)波双向性：双向性是指波沿正、负方向传输时，若正、负两方向传输时间之和等于周期整数倍，则沿正、负两方向传输到各自对应时刻波形相同．(4)介质中两质点间距离与波长关系未定：在波传输方向上，假如两个质点间距离不确定，就会形成多解，解题时若不能联想到全部可能情况，易出现漏解．第28讲│关键点探究(5)介质中质点振动方向未定：在波传输过程中，质点振动方向与传输方向联络，若某一质点振动方向未确定，则波传输方向有两种，这么可形成多解．[说明]波对称性是指波在介质中向左、右同时传输时，关于波源对称左、右两质点振动情况完全相同．第28讲│关键点探究A第28讲│关键点探究第28讲│关键点探究第28讲│关键点探究B第28讲│关键点探究第28讲│关键点探究►探究点四波特征第28讲│关键点探究第28讲│关键点探究二、衍射条件与显著衍射条件一切波都能发生衍射，即使现象不显著，不易观察，也一定发生了衍射现象，而显著衍射现象是障碍物(或孔)尺寸比波长小或跟波长差不多时才会发生．显著衍射发生时，并不一定能清楚地观察到，如当孔远小于水波波长时，衍射应该非常显著，但因孔很小，单位时间内经过能量很小，水波将非常弱，不易看清楚．第28讲│关键点探究D第28讲│关键点探究[解析]从题图中能够很清楚地看到图甲中波绕过了狭缝继续传输，产生了显著衍射现象，图乙中有两个波源，是波干涉现象，选项D正确．[点评]本题考查衍射现象判定，可依据其定义所描述情景来分析．[命题意图]经过本题应让学生加强对干涉衍射问题了解和相关结论应用，尤其是干涉、衍射条件把握及其对应现象识别．第28讲│关键点探究C第28讲│关键点探究[解析]由同一声源产生两列波，等效为同相位、同频率两个波源．在b处相遇时，若旅程差为半波长奇数倍，两列波在b处振动位移合成为零，到达干涉相消目标，C对．备用习题第28讲│备用习题

1．[·武昌模拟]

如图所表示，A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K是弹性介质中一些质点平衡位置，相邻两质点平衡位置间距离都是0.1m．质点A从t＝0时刻开始沿y轴正方向(竖直向上)做简谐运动，振幅为5cm，经过0.1s，质点A第一次抵达最大位移处，此时波恰好传到质点C，则以下说法正确是(

)A．t＝0.4s时刻，质点E已经运动旅程为10cmB．t＝0.4s时刻波形图如图所表示C．t＝0.45s时刻质点E恰好处于其平衡位置正上方D．若质点A起振同时，质点K也以相同频率向y轴正方向开始做简谐运动，则振动稳定后，质点E为振动加强点A第28讲│备用习题

第28讲│备用习题

[解析]A依题意，质点A第一次抵达最大位移处需要经过t＝0.1s，即为四分之一周期，所以周期T＝0.4s，0.1s内波传输到C处，则传输了0.2m，波速为v＝2m/s，波长λ＝vT＝0.8m．波传输半个周期即可传输到质点E，则t＝0.4s时刻，质点E已经振动半个周期，故质点E在y轴上运动旅程为两个振幅，即10cm，A对；t＝0.4s波形图为一个波长，依据波源起振方向为竖直向上，则I质点刚起振方向也应该从平衡位置向上，而图中波形图显示I质点即将向下振动，故B错；从0.2s时刻E质点开始振动到0.4s时刻，E质点回到平衡位置并向下振动，再经过0.05s质点E将处于平衡位置下方，并向下运动，C错；质点E到两个波源A、K距离差为0.2m＝0.5×0.5λ，即质点E与两波源距离差为半波长0.5倍，不属于加强区点，不加强也不减弱，D错．第28讲│备用习题

D第28讲│备用习题

[解析]D依据乙图可知，t＝0时刻，甲图中质点A正在向上振动，则该波沿x轴负方向传输，选项A错误；由乙图可知，该波周期为0.8s，据此可知，选项B错误，D正确；从该时刻起，质点P将比质点Q早回到平衡位置，选项C错误．第29讲│本单元试验第29讲本单元试验编读互动第29讲│编读互动

1．本讲试验原理轻易了解，所以复习重点应放在全振动计数、秒表使用、误差分析、数据处理上．另外要强化了解试验注意事项．2．本讲例题分类安排思绪：(1)试验原理与试验操作(2)试验数据和误差分析(3)同类试验拓展与创新3．本讲安排1课时考点整合第29讲│考点整合摆长l周期T第29讲│考点整合平衡位置第29讲│考点整合关键点探究►探究点一对试验原理与试验步骤考查第29讲│关键点探究C第29讲│关键点探究2.12598.4999.82.09.71第29讲│关键点探究第29讲│关键点探究9.86第29讲│关键点探究第29讲│关键点探究[点评]本题侧重于基本试验原理、基本操作步骤考查．对于这类问题分析一定要清楚试验原理，了解好试验条件，从试验科学性、可行性、准确性角度去了解基本试验步