机械振动与机械波课件-高三高考物理复习专题讲义-考情解读-考点通关-

目录Contents考情精解读考点一机械振动考点二机械波考点三实验:用单摆测定重力加速度考纲解读命题趋势命题规律考情精解读11.简谐运动2.简谐运动的公式和图像3.单摆、单摆的周期公式4.受迫振动和共振5.机械波6.横波和纵波7.横波的图像8.波速、波长和频率(周期)的关系9.波的干涉和衍射现象10.多普勒效应实验一:探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度

高考复习讲义机械振动与机械波考纲解读命题趋势命题规律考查内容考查频次考查题型所占分值机械振动5年14考以选择题为主4~6分机械波5年35考选择题、计算题

选择题4~6分,计算题5~10分探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度5年5考填空题5~9分考情精解读2高考复习讲义机械振动与机械波考纲解读命题趋势命题规律1.高考中对本专题的考查以图像为主,考查简谐运动的特点和机械波传播时的空间关系.另外,有关波速的相关计算、波的多解问题、用单摆测重力加速度也要引起注意.2.预计在今后的高考中会加大对数形结合试题的考查力度,同学们在复习中要多加关注.

考情精解读3继续学习高考复习讲义机械振动与机械波考情精解读4返回目录知识体系构建高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关1考点一机械振动继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.一、振动及描述振动的物理量1.机械振动2.回复力物体(或物体的一部分)在某一中心位置两侧所做的往复运动称为机械振动,简称振动.振动物体所受的总是指向平衡位置的力.它可以是某一个力,也可以是几个力的合力或某个力的分力,属于效果力,在具体问题中要注意分析是什么力提供了回复力.高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关2考点一机械振动继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.一、振动及描述振动的物理量3.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,其最大值等于振幅.4.振幅(A):振动物体离开平衡位置的最大距离,是标量,表示振动的强弱.5.周期(T)和频率(f):周期和频率是表示振动快慢的物理量,两者互为倒数关系.无论振子从什么位置开始振动,其位移总是以平衡位置为初位置.当T和f由振动系统本身决定时,叫做固有周期和固有频率.高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关3考点一机械振动继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.二、简谐运动1.简谐运动:如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数规律,即它的振动图像(x—t图像)是一条正弦曲线,这样的振动叫做简谐运动.(1)简谐运动是最基本、最简单的振动.(2)简谐运动的位移随时间按正弦规律变化,所以简谐运动不是匀速运动,而是变力作用下的运动.高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关4考点一机械振动继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.二、简谐运动2.简谐运动的两种模型

模型比较项目弹簧振子单摆模型示意图特点(1)忽略摩擦力,弹簧的弹力提供回复力(2)弹簧的质量可以忽略(3)弹性限度内(1)细线的质量、球的直径均可忽略(2)摆角θ很小(θ<10°)(3)重力的切向分力提供回复力公式回复力F=-kx能量转化弹性势能⇔动能重力势能⇔动能高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关5考点一机械振动继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.二、简谐运动3.简谐运动的表达式(1)动力学表达式:F=-kx,其中“-”号表示回复力与位移的方向相反.(2)运动学表达式:x=Asin(ωt+φ),其中A表示振幅,ω=2πf表示简谐运动的快慢,(ωt+φ)表示简谐运动的相位,φ叫做初相.相位是描述振动“步调”的一个物理量,若两个振动的步调一致,就说它们的相位是相同的;若不一致,就说它们振动的相位不相同,或说它们存在相位差.高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关6考点一机械振动继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.二、简谐运动4.简谐运动的图像(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.简谐运动的图像表示的是振子的位移随时间变化的规律,而振子的实际轨迹并非正弦(或余弦)曲线.

图甲

图乙高考复习讲义机械振动与机械波YourtextSTEP02ClickheretoaddyourtextorCopyYourtextandpasteithere2.速率是瞬时速度的大小,但平均速率不是平均速度的大小,因为平均速率是路程与时间的比值,它与平均速度的大小没有对应关系.通关秘籍某段时间内振子的路程.根据简谐运动的规律,利用简谐运动的图像可以得出以下判定:振幅A、周期T以及各时刻振子的位置.各时刻回复力、加速度、速度、位移的方向.某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况.1243继续学习高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关7考点全通关8考点一机械振动继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.三、阻尼振动和受迫振动1.阻尼振动(1)定义:振幅逐渐减小的振动.(2)原因:振动系统要克服阻力做功,其机械能减少,导致振幅减小.(3)功能关系:系统减少的机械能用于克服阻力做功.高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关9考点一机械振动继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.三、阻尼振动和受迫振动2.受迫振动(1)定义:在外界周期性驱动力作用下的振动.(2)频率特征:受迫振动的频率等于f驱,与f固无关.(3)振幅特征:驱动力的频率越接近固有频率,振幅越大,当f驱=f固时,振幅最大,这种现象叫做共振.受迫振动达到稳定时,驱动力对系统所做的功及时补偿了系统因克服阻力做功而损失的机械能,振幅保持不变.高考复习讲义机械振动与机械波考点一机械振动继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.三、阻尼振动和受迫振动3.自由振动、受迫振动和共振的比较

振动类型项目自由振动受迫振动共振受力情况仅受回复力受到周期性驱动力作用受到周期性驱动力作用振动周期和频率由系统本身的性质决定,即固有周期和固有频率由驱动力的周期和频率决定T驱

=T固f驱

=f固振动能量无阻尼自由振动物体的机械能不变由产生驱动力的物体提供振动物体获得的能量最大常见例子弹簧振子,单摆机械工作时底座发生的振动共振筛,转速计高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关10考点一机械振动继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.三、阻尼振动和受迫振动1.物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率,与物体的固有频率无关.2.稳定时物体做受迫振动的振幅由驱动力的频率和物体的固有频率共同决定:两者相差越小,受迫振动的振幅越大;两者相差越大,受迫振动的振幅越小.3.受迫振动系统中的能量转化不再只有系统内部动能和势能的转化,还有驱动力对系统做正功补偿系统因克服阻力做功而损失的机械能.通关秘籍高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关11考点一机械振动继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.三、阻尼振动和受迫振动4.共振曲线如图所示的共振曲线,曲线表示受迫振动的振幅A(纵坐标)随驱动力频率f(横坐标)的变化而变化.驱动力的频率f跟振动系统的固有频率f0相差越小,振幅越大;驱动力的频率f等于振动系统的固有频率f0时,振幅最大.高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关12考点二机械波继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.一、波的形成和传播1.机械波的形成(1)机械振动在介质中的传播形成机械波,简称波.(2)机械波的形成条件:①有持续振动的波源;②有传播振动的介质.有机械波必有机械振动,有机械振动不一定有机械波.已经形成的波跟波源无关,波源停止振动,波继续传播.高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关13继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.2.机械波的分类(1)横波:质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波,叫做横波.在横波中,凸起的最高处叫做波峰,凹下的最低处叫做波谷.机械横波只能在固体中传播,不能在液体或气体中传播.(2)纵波:质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波,叫做纵波.在纵波中,质点分布最密的位置叫做密部,质点分布最疏的位置叫做疏部.纵波可以在固体中传播,也可以在液体或气体中传播.考点二机械波一、波的形成和传播高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关14继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.3.机械波的特点(1)每一质点都以它的平衡位置为中心做简谐运动;后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动.(2)波传播的只是运动(振动)形式和振动能量,介质中的质点并不随波迁移.考点二机械波一、波的形成和传播高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关15继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.

考点二机械波一、波的形成和传播高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关16YourtextSTEP02ClickheretoaddyourtextorCopyYourtextandpasteithere返回目录考点全通关17通关秘籍周期或频率,只取决于波源,而与v、λ无直接关系.波速v取决于介质的性质,它与T、λ无直接关系.只要介质不变,v就不变;如果介质变了,v也一定变.

123高考复习讲义机械振动与机械波继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.1.波的图像:如图所示为一横波的图像,它反映了在波的传播过程中,某一时刻介质中各个质点的位移在空间的分布.简谐波的图像为正弦(或余弦)曲线.考点二机械波二、波的图像高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关18继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.2.波的图像的应用根据机械波的传播规律,利用波的图像可判定:(1)介质中质点的振幅A和波长λ,以及该时刻各质点的位移和加速度的方向.(2)根据波的传播方向确定该时刻各质点的振动方向,且能画出在Δt前(或后)的波形图像.(3)根据某一质点的振动方向确定波的传播方向.考点二机械波二、波的图像高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关19继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.1.波的叠加几列波相遇时能够保持各自的运动特征继续传播,在它们重叠的区域里,介质中的质点同时参与这几列波引起的振动,质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和.考点二机械波三、波的衍射、干涉和多普勒效应高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关20继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.2.波的衍射和波的干涉的比较考点二机械波三、波的衍射、干涉和多普勒效应

定义现象可观察到明显现象的条件相同点波的衍射波可以绕过障碍物继续传播的现象波能偏离直线而传到直线传播以外的空间缝、孔或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者小于波长干涉和衍射是波特有的现象波的干涉频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱的现象干涉图样稳定,振动加强区和减弱区相间分布,加强区、减弱区位置不变两列波的频率相同高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关21继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.考点二机械波三、波的衍射、干涉和多普勒效应通关秘籍1.稳定干涉中,振动加强区域和振动减弱区域的空间位置是不变的.加强区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之和,减弱区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之差.2.振动加强的条件是两波源到该区域中心的距离之差等于波长的整数倍,振动减弱的条件是两波源到该区域中心的距离之差等于半波长的奇数倍.3.只有符合干涉条件的两列波相遇时才能产生干涉现象;任何波都能发生衍射现象,而发生明显衍射现象需要一定的条件.高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关22继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.考点二机械波三、波的衍射、干涉和多普勒效应3.多普勒效应(1)多普勒效应:当波源和观察者之间有相对运动时,观察者会感到波的频率发生变化,这种现象叫做多普勒效应.(2)波源的频率与观察者接收到的波的频率①波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数.②观察者接收到的波的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数.(3)多普勒效应的产生①当波源和观察者相对于介质都不动时,观察者接收到的波的频率等于波源的频率.高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关23继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.考点二机械波三、波的衍射、干涉和多普勒效应②波源相对于介质不动,当观察者靠近波源运动时,观察者接收到的波的频率增大;当观察者远离波源运动时,观察者接收到的波的频率减小,且当观察者运动的速度与波速相等时观察者接收不到波.③观察者相对于介质不动,当波源接近观察者时,观察者接收到的波的频率增大;当波源远离观察者时,观察者接收到的波的频率减小.高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关24继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.考点二机械波三、波的衍射、干涉和多普勒效应通关秘籍1.发生多普勒效应时,波源的真实频率不会发生任何变化,只是观察者接收到的波的频率发生了变化.2.观察者接收到的波的频率发生变化的原因是观察者与波源之间有相对运动.高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关25考点二机械波三、波的衍射、干涉和多普勒效应4.声波一切振动着发声的物体都叫声源.声源的振动在介质中形成纵波.频率为20Hz到20000Hz的声波能引起听觉.频率低于20Hz的声波称为次声波;频率高于20000Hz的声波称为超声波,超声波的应用十分广泛,如声呐、B超、探伤仪等.声波在空气中的传播速度约为340m/s.声波具有反射、干涉、衍射等波的特有现象.返回目录高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关26继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.考点三实验:用单摆测定重力加速度

高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关27继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.考点三实验:用单摆测定重力加速度2.实验器材长约1m的细丝线一条,球心开有小孔的金属小球一个,带有铁夹的铁架台一个,毫米刻度尺一个,停表一块.高考复习讲义机械振动与机械波考点全通关28继续学习所有理想化模型均忽略对所研究问题无影响的因素,是研究问题的一种理想方法.在高中学习的理想模型还有:点电荷、理想气体、弹簧振子、点光源等.考点三实验:用单摆测定重力加速度(2)把细丝线的上端用铁夹固定在铁架台上,把铁架台放在实验桌边,使铁夹伸到桌面以外,让摆球自由下垂,在单摆平衡位置处做上标记.（1）让细丝线的一端穿过小球上的小孔,然后打一个比小孔大一些的线结,做成单摆.(3)用刻度尺测量单摆的摆长(悬点到球心间的距离).(4)把单摆从平衡位置拉开一个很小的角度(不超过10°),然后放开小球让它摆动,用停表测出单摆完成30次或50次全振动的时间,计算出平均完成一次全振动的时间,这个时间就是单摆的振动周期.3.实验步骤高考复习讲义