《2019-2020年高三物理第二轮复习教学案机械振动与机械波人教版.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020年高三物理第二轮复习教学案机械振动与机械波人教版.pdf（14页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、2019-2020 年高三物理第二轮复习教学案机械振动与机械波人教版 高考要求 1、弹簧振子，简谐运动，简谐运动的振幅，周期和频率，简谐运动的振动图象 2、单摆，在小振幅条件下单摆作简谐运动，周期公式 3、振动中的能量转化 4、自由振动和受迫振动，受迫振动的振动频率，共振及其常见的应用 5、振动在介质中的传播波，横波和纵波，横波的图象，波长，频率和波速的关系 6、波的叠加，波的干涉，衍射现象 7、声波，超声波及其应用 8、多普勒效应 知识整合： 机械振动和机械波这一部分概念较多，考点较多，对图象要求层次较高，因而高考试题对 本部分内容考查的特点是试题容量较大，综合性较强，一道题往往要考查力学的
2、多个概念或者 多个规律。因此，在复习本部分时，应注意概念的理解和记忆、应注意机械振动与牛顿定律、 动量守恒定律、机械能守恒定律的综合应用。在理解和掌握简谐运动的运动学特征和动力学特 征的基础上，进而掌握机械波的相关知识。本部分高考题多以选择题出现，但试题信息量大， 一道题中考查多个概念、规律，尤其注重对波的考查 互动课堂： 问题再现 问题 1：简谐运动的判断方法和运动过程 例1、两根质量均可不计的弹簧，劲度系数分别为K1、K2，它们 与一个质量为m 的小球组成的弹簧振子，如图1所示。试证明弹簧振 子做的运动是简谐运动。 课堂提升 周期： g L T2 机械振动 简谐运动 物理量： 振幅、 周期
3、、 频率 运动规律 简谐运动图象 阻尼振动无阻尼振动 受力特点回复力： F= - kx 弹簧振子： F= - kx 单摆：x L mg F 受迫振动共振 在 介 质 中 的 传 播 机械波 形 成 和 传 播 特 类型横波纵波 描述方法 波的图象 波的公式：vTx=vt 特性声波，超声波及其应用 波的叠加干涉衍射 多普勒效应 实例 例 2、弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动，在振子向平衡位 置运动的过程中： A振子所受的回复力逐渐增大 B振子的位移逐渐增大 C振子的速度逐渐减小 D振子的加速度逐渐减小。 问题 2：简谐运动的对称性和周期性 例 3、 如图 2 所示，一轻质弹簧竖直放置，下端固定
4、在水平面上， 上端处于a 位置，当一重球放在弹簧上端静止时，弹 簧上端被压缩到b 位置。现将重球（视为质点）从高 于位置的c 位置沿弹簧中轴线自由下落，弹簧被重球 压缩到最低位置d. 以下关于重球运动过程的正确说法 应是 A 、重球下落压缩弹簧由a 至 d 的过程中， 重球做 减速运动。 B 、重球下落至b 处获得最大速度。 C 、重球下落至d 处获得最大加速度。 D 、 由 a 至 d过程中重球克服弹簧弹力做的功等于 小球由 c 下落至 d 处时重力势能减少量。 例4、有人利用安装在气球载人舱内的单摆来确定气球的高度。 已知该单摆在海平面处的周期是T0。当气球停在某一高度时，测得该 单摆周期
5、为 T. 求该气球此时离海平面的高度h。把地球看作质量均匀 分布的半径为R的球体。 问题再现 例5、一弹簧振子作简谐运动，周期为T ，则下列说法中正确的 是： A 、 若t 时刻和 (t+ t) 时刻振子运动位移的大小相等、方向相同， 则 t 一定等于 T的整数倍； B 、 若t 时刻和 (t+ t) 时刻振子运动速度的大小相等、方向相反， 则 t 一定等于 T/2 的整数倍； C 、若 t=T，则在 t时刻和 (t+ t) 时刻振子运动的加速度一定 相等； D 、 若 t=T/2 ，则在 t 时刻和 (t+ t) 时刻弹簧的长度一定相等。 问题 3：用简谐运动图象分析问题 课堂提升 X O
6、X 图 1 C a b d 图 2 例6、如图 3中两单摆摆长相同，平衡时两摆球刚 好接触， 现将摆球 A在两摆线所在平面内向左拉开一小 角度后释放，碰撞后，两摆球分开各自做简谐运动， 以mA、mB分别表示摆球A、B 的质量，则 A 、 如果 mAmB， 下一次碰撞将发生在平衡位置右侧； B 、 如果 mAf2, 则 12, 则 P点左侧某处质点振幅可达到（A1+A2） ，选项 D是正确的；根据波的叠加原理，两列波相遇后各自 保持原来的波形，即如选项C 所述。 综上所述，本题正确答案为ACD. 例 19、分析与解：两列波在相遇的某一时刻两列波“消失”了，是因为两列波分别引起各质点的位移矢量 和
7、为零。但两列波分别引起各质点总的振动速度的矢量和不为零。对于a 点，波 1 使其振动的速度为零，波2 使其振动的速度也向下，故a 点的振动合速度应向下。而对于b 点，波 1 使其振动的速度方向向上，波2 使其 振动的速度为零，故b 点的振动合速度应向上。所以B选项正确。 例 20、错解：从图中可以看出：振幅最大的是x=2，6 的点，振幅最小的是x=4，8 的点。 分析纠错：对于x=4、8 的点，此时两列波引起的位移的矢量和为零，但两列波引起的振动速度的矢量和 最大，故应是振动最强的点，即振幅最大的点。对于x=2 和 6 的点，此时两列波引起的位移矢量和为零，两列 波引起的振动速度的矢量和也为零
8、，故应是振动最弱的点，即振幅最小的点。 例 21、错解： 由质点 Q （x=9m ），经过 0.4s 波传到它，又经过T/4（0.1s ）Q点第一次到达波峰，所以C 对。 分析纠错：（ 1）从图上可以看出波长为4m ，选 A。 （2）实际上“相继出现两个波峰”应理解为，出现第一波峰与出现第二个波峰之间的时间间隔。因为在一 个周期内， 质点完成一次全振动，而一次全振动应表现为“相继出现两个波峰”，即 T=0.4s 。则 V=/T=10m/s, 所以 B 选项正确。 （3）质点 Q （x=9m ）经过 0.4s 开始振动，而波是沿x 轴正 方向传播，即介质中的每一个质点都被它左侧的质点所带动，从
9、波向前传播的波形图7 可以看出， 0.4s 波传到 Q时，其左侧质点 在它下方， 所以 Q点在 0.5s 时处于波谷。 再经过 0.2ss 即总共经 过 0.7s 才第一次到达波峰，所以选项C错了。 （4）从波的向前传播原理可以知道，M以后的每个质点都是先向下振动的。所以选项D 是对的。 此题正确答案为A，B，D。 例 22、错解： 根据 =VT=0.8m,SP=17 4m=(21+3/4) ,SQ=162m=(20+1/4) , 据此可作出波形图如图8 所示，故可得到“P在波峰， Q在波峰”，而错选D 。 分析纠错： 波源 S在振动的过程之中要形成分别向左右传播的两列波，波形应如图9 所示，
10、故可得到“P 在波峰， Q在波谷”，而应选A。 例 23、 错解：由图可知：波长 =8s, 而在时间 t 内波向前传了3/2, 所以周期 T=2t/3 ， 传播速度 v=12s/T ， 即 AC正确。 分析纠错： 上述解答错在没有理解题意，题说“经过时间t ，前 13 个质点第一次形成如图乙所示的波形”， 并不说波只传到前13 个质点。如果是只传到前13 个质点，由于第13 个质点此时振动方向向下，所以质点1 开始运动时的速度方向也应该竖直向下，这与题给条件矛盾。 所以在时间t 内波向前传了2,所以周期T=t/2 ， 传播速度 v=16s/T ，即 BD正确。 点击高考 1、 【分析】根据单摆
11、做简谐振动与简谐振动的图象（如图），单摆的周期就是单摆单摆振动一个完整的周期所用 的时间 T2.0s ，在 2.0s 末，摆球对于平衡位置的位移x10cm 。 2、 【分析】观察图2，虚线波是实线波0.03s 后的波形图。分析x=1.2m 处的质点，在t=0.03s 时刻向y轴正方 向运动，所以这列横波向右传播。则可以得到： 图 7 图 8 图 9 0.03sT 3 (n+) 4 ， 0.12 s 43 T n ， max 0.04sT 分析选项 A，f125HZ， 110.12 0.008s=s 12543+3 T f ，是可能的。 分析选项 B，1.2m,10m/sv, max 1.2 0
12、.12s 10 TT v ，不可能。 分析选项 C， 简谐波上任一质点都作简谐振动，所受力都是指向平衡位置，加速度也指向平衡位置，t=0 时x=1.4m 处质点位于平衡位置之上，所以所受力及加速度的方向均为沿y轴负方向。 分析选项 D，简谐波在传播时，简谐波上的质点在做简谐振动，并没有随波迁移。选A 。 3、 【分析】在简谐波中，相距半个波长的两个质点，它们的位移方向和运动方向是正好相反的，我们可以从正 弦波形图上可以看出。 x=0 与x=2m正好相距 1/2 个波长，当x=0 处质点处于其平衡位置上方且向下运动时，x=2m 处质点处于其平衡位置下方且向上运动。A正确。 4、C 5、AD 6.F=24N; 7.0.47s,大于 340m/s; 8.70次/ 分。