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1、,第十二章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论,第五章 机械能及其守恒定律, 考纲展示 1简谐运动 2简谐运动的公式和图象 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横波的图象 8波速、波长和频率(周期)的关系 ,2016高考导航,第十二章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论,9波的干涉和衍射现象 10多普勒效应 11光的折射定律 12折射率 13全反射、光导纤维 14光的干涉、衍射和偏振现象 15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 16电磁波的产生、发射和接收 17电磁波谱 18狭义相对论的基本假设 ,第十二章 机械振动与机械波 光 电磁波
2、与相对论,19质速关系、质能关系 20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：用双缝干涉测光的波长 说明：1.简谐运动只限于单摆和弹簧振子 2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、薄膜干涉,第十二章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论, 热点视角 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，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，有时会以计算题的形式考查,第十二章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论,2复习时应注意理解振动过程中
3、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；电磁波和相对论部分，以考查基本概念及对规律的简单理解为主，不可忽视任何一个知识点 3本部分内容在高考命题中也以小型综合题的形式出现，即：(1)为多项选择题，(2)为计算题,第十二章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论,第一节 机械振动 (实验：探究单摆的运动、用单摆测定 重力加速度),第十二章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论,一、简谐运动 1概念：质点的位移与时间的关系遵从_的规律，
4、即它的振动图象(xt图象)是一条_的振动 2平衡位置：物体在振动过程中_为零的位置 3回复力 (1)定义：使物体返回到_的力 (2)方向：时刻指向_ (3)来源：振动物体所受的沿_的合力,正弦函数,正弦曲线,回复力,平衡位置,平衡位置,振动方向,kx,位移,2f,相位,5描述简谐运动的物理量,最大距离,强弱,全振动,快慢,单位时间,C,二、单摆 1定义：在细线的一端拴一个小球，另一 端固定在悬点上，如果细线的_和 _都不计，球的直径比 _短得多，这样的装置叫做单摆 2视为简谐运动的条件：_.,伸缩,质量,线的长度,5,5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
5、)质量都没有关系,2.关于单摆运动的下列说法中，正确的 是( ) A单摆的回复力是摆线的拉力与摆球重力的合力 B单摆的回复力是摆球重力沿运动轨迹切向的分力 C单摆的周期与摆球质量、振幅无关，与摆长和当地的重力加速度有关 D在山脚下走时准确的摆钟移到高山上走时将变慢,BCD,三、受迫振动及共振 1受迫振动：系统在_作用下的振动做受迫振动的物体，它的周期(或频率)等于_周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率)_关 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，其振幅就越大，当二者_时，振幅达到最大，这就是共振现象共振曲线如图所示,驱动力,驱动力,无,相等,3.(2013高考江苏卷
6、)如图所示的装 置，弹簧振子的固有频率是4 Hz.现匀速转动把 手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧 振子振动达到稳定时的频率为1 Hz，则把手转 动的频率为( ) A1 Hz B3 Hz C4 Hz D5 Hz,A,考点一 简谐运动的五个特征,考点二 简谐运动的图象的应用,考点三 受迫振动和共振,考点四 实验：用单摆测定重力加速度,考点一 简谐运动的五个特征 1动力学特征 Fkx，“”表示回复力的方向与位移方向相反，k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数 2运动学特征 简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比而 方向相 反，为 变加 速运动，远离 平衡 位置时x、F、a、Ep 均 增
7、大，v、Ek均减小，靠近平衡位置时则相反 3运动的周期性特征 相隔T或nT的两个时刻振子处于同一位置且振动状态相同,5能量特征 振动的能量包括动能Ek和势能Ep，简谐运动过程中，系统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒,C,1.(2015漳州模拟)如图所示，弹簧下 面挂一质量为m的物体，物体在竖直方向上做 振幅为A的简谐运动，当物体振动到最高点时， 弹簧正好为原长，弹簧在弹性限度内，则物体 在振动过程中( ) A弹簧的最大弹性势能等于2mgA B弹簧的弹性势能和物体动能总和不变 C物体在最低点时的加速度大小应为2g D物体在最低点时的弹力大小应为mg,A,解析：因物体振动到最高点时，弹簧正好为
8、原长，此时弹簧弹力等于零，物体的重力 mgF回kA，当 物 体在最 低 点时，弹簧的弹 性势能 最大等于2mgA，A 对；在最低点，由 F回mgma 知，C错；由 F弹mgF回 得 F弹2mg，D错；由能量守恒知，弹簧的弹性势能和物体的动能、重力势能三者的总和不变，B错,考点二 简谐运动的图象的应用 某质点的振动图象如图所示,通过图象 可以确定以下各量： 1确定振动物体在任意时刻的位移 2确定振动的振幅 3确定振动的周期和频率振动图象上一个完整的正弦(余弦)图形在时间轴上拉开的“长度”表示周期 4确定质点在各时刻的振动方向 5比较各时刻质点加速度的大小和方向,(2015江苏 启东中学高三质检)
9、一质点 做简谐 运动的图象如图所示，下列说法正确的是( ) A质点振动频率是4 Hz B在10 s内质点经过的路程是20 cm C第4 s末质点的速度是零 D在t1 s和t3 s两时刻，质点位移大小相等、方向相同,B,解析 读图可知，该简谐运动的周期为4 s，频率为0.25 Hz，在10 s内质点经过的路程是2.54A20 cm.第4 s末的速度最大在t1 s和t3 s两时刻，质点位移大小相等、方向相反,总结提升 (1)简谐运动的图象不是振动质点 的轨 迹，它表示的是振动物体的位移随时间变化的规律； (2)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； (3)速度方向可以通
10、过下一个时刻位移的变化来 判定，下一个时刻位移如果增加，振动质点的速度方向就远 离t轴，下一个时刻的位移如果减小，振动质点的速度方向就指向t轴,2.(2015北京海淀区适应性练习) 如图甲所示，水平的光滑杆上有一弹簧振 子，振子以O点为平衡位置，在a、b两点之 间做简谐运动，其振动图象如图乙所示由 振动图象可以得知( ) A振子的振动周期等于t1 B在t0时刻，振子的位置在a点 C在tt1时刻，振子的速度为零 D从t1到t2，振子正从O点向b点运动,D,解析：弹簧振子先后经历最短时间到达同一位置时，若速度相同，则这段时间间隔就等于弹簧振子的振动周期，从振动图象可以看出振子的振动周期为2t1，选
11、项A错误；在 t0时刻，振子的位移为零，所以 振子应该在平衡位置O，选项 B错误；在 tt1 时刻，振子在平衡位置O，该时刻振子速度最大，选项C错误；从t1到t2振子的位移在增加，所以振子正从O点向b点运动，选项D正确,考点三 受迫振动和共振 1自由振动、受迫振动和共振的关系比较,仅受回复力,受驱动 力作用,受驱动 力作用,由系统本身性质决定，即固有周期T0或固有频率f0,由驱动力的周期或频率决定,即TT驱或 ff驱,T驱T0 或f驱f0,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,弹簧振子或单摆(5),机械工作时底座发生的振动,共振筛、声音的共鸣等,2.对共振的理解
12、 (1)共振曲线：如图所示，横坐标为驱动力 频率f，纵坐标为振幅A.它直观地反映了驱 动力频率对某振动系统受迫振动振幅的影 响，由图可知，f与f0越接近，振幅A越大； 当ff0时，振幅A最大 (2)受迫振动中系统能量的转化：受迫振动系统机械能不守恒，系统与外界时刻进行能量交换,(2015江西重点中学联考)如图 所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇 把，曲轴可带动弹簧振子上下振动开 始时不转动摇把，让振子自由振动，测 得其频率为2 Hz.现匀速转动摇把，转速为240 r/min.则( ) A当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5 s B当振子稳定振动时，它的振动频率是4 Hz C当转速增大时，弹簧
13、振子的振幅增大 D当转速减小时，弹簧振子的振幅增大,BD,规律总结 (1)无论发生共振与否，受迫振动的频 率都 等于驱动力的频率，但只有发生共振现象时振幅才能达到最大. (2)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而 损失的机械能,3.(2015北京东城抽样测试)一个 单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线(振 幅A与驱动力频率f的关系)如图所示， 则( ) A此单摆的固有周期约为0.5 s B此单摆的摆长约为1 m C若摆长增大，单摆的固有频率增大 D若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动,B,考点四 实验：用单摆测定重力加速度,2实验器材
14、 单摆、游标卡尺、毫米刻度尺、停表,5注意事项 (1)悬线顶端不能晃动，需用夹子夹住，保证悬点固定 (2)单摆必须在同一平面内振动，且摆角小于10. (3)选择在摆球摆到平衡位置处时开始计时，并数准全振动的次数 (4)小球自然下垂时，用毫米刻度尺量出悬线长L,用游标卡尺测量小球的直径，然后算出摆球的半径r，则摆长lLr. (5)选用一米左右的细线,(2015合肥模拟)(1)在“用单摆测定当地的重力加速度”的实验中，除带横杆的铁架台、铁夹、秒表、游标卡尺、刻度尺之外，还必须选用的器材，正确的一组是_ A约1 m的不可伸长的细线，半径约1 cm的小铁球 B约0.1 m的不可伸长的细线，半径约1 c
15、m的小铁球 C约0.1 m的不可伸长的细线，半径约1 cm的小塑料球 D约1 m的不可伸长的细线，半径约1 cm的小塑料球 (2)测量小球直径时游标卡尺的读数为_cm.,A,0.890,(3)某同学在处理数据的步骤中，以为纵坐标，以 周 期T为横坐标，作出如图所示的图象，已知该图线的斜率为k0.500，则重力加速度为_m/s2.(结果 保留三位有效数字，3.14),9.86,4.(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中，两位同学用游标卡尺测量小球的直 径的操作如 图 甲、乙 所示测量方法正确的是_(选填“甲”或“乙”),乙,(2)实验时，若摆球在垂直纸面的平面内摆动，为了将人工记录振动次数改
16、为自动记录振动次数，在摆球运动的最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻，如图丙所示光敏电阻与某一自动记录仪相连，该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t的变化图线如图丁所示，则该 单摆 的振 动周 期为_若保持悬点到小球顶点的绳长不变，改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验，则该单摆的周期将_(填“变大”、“不变”或“变小”)，图丁中的t将_(填“变大”、“不变”或“变小”),2t0,变大,变大,解析：(1)游标卡尺应该用两外测量爪对齐的地方测量，正确的是图乙 (2)一个周期内小球应该两次经过最低点，使光敏电 阻的阻值发生变化，故周期为t12t0t12t0；小球的直径变大后，摆长变长，周期变大；使得每次经过最低点时 摆球的挡光时间变长，即t变大,物理模型单摆模型的应用,审题点睛 (1)乙球在光滑圆弧内做小角度往复运动，因此可按单摆模型处理 (2)乙球从A第一次到C点用时与单摆的周期关系为t_T. (3)乙球从A第n次到C用时表达式为_,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,