高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十一章第1單元機(jī)械振動課件 新人教版（安徽 北京專版）

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1、考考 綱綱 下下 載載1.簡諧運動簡諧運動 ()2.簡諧運動的數(shù)學(xué)表達(dá)式簡諧運動的數(shù)學(xué)表達(dá)式 ()3. .簡諧運動的圖像簡諧運動的圖像 ()4單擺、周期公式單擺、周期公式 () 5.受迫振動和共振受迫振動和共振 ()6機(jī)械波機(jī)械波 () 7.橫波和縱波橫波和縱波 ()8橫波的圖像橫波的圖像 () 考考 綱綱 下下 載載9.波速、波長和頻率波速、波長和頻率(周期周期)之間的關(guān)系之間的關(guān)系 ()10光的折射定律光的折射定律 () 11.介質(zhì)的折射率，介質(zhì)的折射率， ()12.光的干涉光的干涉 () 13.光的顏色、色散光的顏色、色散 ()14.光的、衍射和偏振現(xiàn)象光的、衍射和偏振現(xiàn)象 ()15.全

2、反射全反射 () 考考 綱綱 下下 載載實驗實驗1212：探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度：探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度高考地位高考地位考點點擊考點點擊在高考中考查的重點是波在高考中考查的重點是波的形式和傳播規(guī)律及光的的形式和傳播規(guī)律及光的折射、全反射的現(xiàn)象，考折射、全反射的現(xiàn)象，考查的題型一般為選擇、填查的題型一般為選擇、填空、計算等，考查的難度空、計算等，考查的難度中等偏下中等偏下1.簡諧運動的規(guī)律簡諧運動的規(guī)律2波的形成與傳播規(guī)律、振動圖像與波的形成與傳播規(guī)律、振動圖像與波動圖像的綜合應(yīng)用波動圖像的綜合應(yīng)用3波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng)等現(xiàn)波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng)等現(xiàn)象的理解

3、及應(yīng)用象的理解及應(yīng)用4光的折射、全反射現(xiàn)象的應(yīng)用光的折射、全反射現(xiàn)象的應(yīng)用5光的波動性的理解及應(yīng)用光的波動性的理解及應(yīng)用6電磁波及相對論的理解電磁波及相對論的理解思維啟動思維啟動一質(zhì)點做簡諧運動的振動圖像如圖一質(zhì)點做簡諧運動的振動圖像如圖1111所示。所示。圖圖1111(1)該質(zhì)點振動的振幅是該質(zhì)點振動的振幅是 _ cm。周期是。周期是 _ s， 初相是初相是 _。(2)寫出該質(zhì)點做簡諧運動的表達(dá)式，并求出當(dāng)寫出該質(zhì)點做簡諧運動的表達(dá)式，并求出當(dāng)t1 s時質(zhì)點時質(zhì)點 的位移。的位移。應(yīng)用升級應(yīng)用升級1一質(zhì)點做簡諧運動的振動圖像如圖一質(zhì)點做簡諧運動的振動圖像如圖 1113所示，質(zhì)點的速度與加速所

4、示，質(zhì)點的速度與加速 度方向相同的時間段是度方向相同的時間段是 ()00.3 s 圖圖11130.30.6 s0.60.9 s0.91.2 sA. B.C.D.解析：解析：質(zhì)點做簡諧運動時加速度方向與回復(fù)力方向相質(zhì)點做簡諧運動時加速度方向與回復(fù)力方向相同，與位移方向相反，總是指向平衡位置；位移增加同，與位移方向相反，總是指向平衡位置；位移增加時速度與位移方向相同，位移減小時速度與位移方向時速度與位移方向相同，位移減小時速度與位移方向相反。相反。答案：答案：B思維啟動思維啟動蜘蛛雖有蜘蛛雖有8只眼睛，但視力很差，完全靠感覺來捕食和只眼睛，但視力很差，完全靠感覺來捕食和生活，它的腿能敏捷地感覺到絲

5、網(wǎng)的振動，當(dāng)絲網(wǎng)的生活，它的腿能敏捷地感覺到絲網(wǎng)的振動，當(dāng)絲網(wǎng)的振動頻率為振動頻率為f200 Hz左右時，網(wǎng)的振幅最大。對于落左右時，網(wǎng)的振幅最大。對于落在網(wǎng)上的昆蟲，當(dāng)其翅膀振動的頻率為在網(wǎng)上的昆蟲，當(dāng)其翅膀振動的頻率為_ Hz左左右時，蜘蛛能立即感知到它。右時，蜘蛛能立即感知到它。提示：提示：2001.自由振動、受迫振動和共振的關(guān)系比較自由振動、受迫振動和共振的關(guān)系比較 振動振動項目項目自由振動自由振動受迫振動受迫振動共振共振受力情況受力情況僅受回復(fù)力僅受回復(fù)力周期性驅(qū)動力周期性驅(qū)動力作用作用周期性驅(qū)動周期性驅(qū)動力作用力作用振動周期振動周期或頻率或頻率由系統(tǒng)本身性質(zhì)由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定，即固

6、有周決定，即固有周期或固有頻率期或固有頻率由驅(qū)動力的周由驅(qū)動力的周期或頻率決定，期或頻率決定，即即TT驅(qū)驅(qū)或或ff驅(qū)驅(qū)T驅(qū)驅(qū)T固固或或f驅(qū)驅(qū)f固固知識聯(lián)動知識聯(lián)動 振動振動項目項目自由振動自由振動受迫振動受迫振動共振共振振動能量振動能量振動物體的機(jī)振動物體的機(jī)械能不變械能不變由產(chǎn)生驅(qū)動力的由產(chǎn)生驅(qū)動力的物體提供物體提供振動物體獲得的振動物體獲得的能量最大能量最大常見例子常見例子彈簧振子或單彈簧振子或單擺擺(10)機(jī)械工作時底座機(jī)械工作時底座發(fā)生的振動發(fā)生的振動共振篩、轉(zhuǎn)速計共振篩、轉(zhuǎn)速計等等3對共振的理解對共振的理解(1)共振曲線：如圖共振曲線：如圖1114所示，橫坐標(biāo)所示，橫坐標(biāo) 為驅(qū)動力頻

7、率為驅(qū)動力頻率f驅(qū)驅(qū)，縱坐標(biāo)為振幅，縱坐標(biāo)為振幅A。它。它 直觀地反映了驅(qū)動力頻率對受迫振動振直觀地反映了驅(qū)動力頻率對受迫振動振 幅的影響，由圖可知，幅的影響，由圖可知，f驅(qū)驅(qū)與與f固固越接近，越接近， 振幅振幅A越大；當(dāng)越大；當(dāng)f驅(qū)驅(qū)f固固時，振幅時，振幅A最大。最大。 圖圖1114(2)受迫振動中系統(tǒng)能量的轉(zhuǎn)化：受迫振動系統(tǒng)機(jī)械能不守受迫振動中系統(tǒng)能量的轉(zhuǎn)化：受迫振動系統(tǒng)機(jī)械能不守 恒，系統(tǒng)與外界時刻進(jìn)行能量交換。恒，系統(tǒng)與外界時刻進(jìn)行能量交換。(3)發(fā)生共振時，驅(qū)動力對振動系統(tǒng)總是做正功，總是向發(fā)生共振時，驅(qū)動力對振動系統(tǒng)總是做正功，總是向系統(tǒng)輸入能量，使系統(tǒng)的機(jī)械能逐漸增加，振動物體系

8、統(tǒng)輸入能量，使系統(tǒng)的機(jī)械能逐漸增加，振動物體的振幅逐漸增大。當(dāng)驅(qū)動力對系統(tǒng)做的功與系統(tǒng)克服的振幅逐漸增大。當(dāng)驅(qū)動力對系統(tǒng)做的功與系統(tǒng)克服阻力做的功相等時，振動系統(tǒng)的機(jī)械能不再增加，振阻力做的功相等時，振動系統(tǒng)的機(jī)械能不再增加，振幅達(dá)到最大。幅達(dá)到最大。 應(yīng)用升級應(yīng)用升級2某振動系統(tǒng)的固有頻率為某振動系統(tǒng)的固有頻率為f0，在周期性驅(qū)動力的作，在周期性驅(qū)動力的作用下做受迫振動，驅(qū)動力的頻率為用下做受迫振動，驅(qū)動力的頻率為f。若驅(qū)動力的振。若驅(qū)動力的振幅保持不變，下列說法正確的是幅保持不變，下列說法正確的是 ()A當(dāng)當(dāng)ff0時，該振動系統(tǒng)的振幅隨時，該振動系統(tǒng)的振幅隨f增大而減小增大而減小B當(dāng)當(dāng)ff

9、0時，該振動系統(tǒng)的振幅隨時，該振動系統(tǒng)的振幅隨f增大而減小增大而減小C該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f0D該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f解析：解析：受迫振動的頻率總等于驅(qū)動力的頻率；驅(qū)動力受迫振動的頻率總等于驅(qū)動力的頻率；驅(qū)動力的頻率越接近固有頻率，受迫振動的振幅越大。的頻率越接近固有頻率，受迫振動的振幅越大。答案：答案：D知識檢索知識檢索簡諧運動的幾個特征簡諧運動的幾個特征(1)受力特征：簡諧運動的回復(fù)力滿足受力特征：簡諧運動的回復(fù)力滿足Fkx。(2)運動特征：當(dāng)物體靠近平衡位置時，運動特征：當(dāng)物體

10、靠近平衡位置時，a、F、x都減小，都減小，v 增大。增大。(3)能量特征：振幅越大，能量越大，在運動過程中，動能能量特征：振幅越大，能量越大，在運動過程中，動能 和勢能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒。和勢能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒。(4)周期性特征：做簡諧運動的物體各物理量都隨時周期性特征：做簡諧運動的物體各物理量都隨時 間做周期性變化。間做周期性變化。(5)對稱性特征：簡諧運動中的物理量關(guān)于平衡位置對稱性特征：簡諧運動中的物理量關(guān)于平衡位置 有對稱性。有對稱性。典題例析典題例析例例1如圖如圖1115所示，兩木塊的質(zhì)量所示，兩木塊的質(zhì)量為為m、M，中間彈簧的勁度系數(shù)為，中間彈簧的勁度系數(shù)為k，彈簧，彈簧下端

11、與下端與M連接，連接，m與彈簧不連接，現(xiàn)將與彈簧不連接，現(xiàn)將m下下壓一段距離釋放，它就上下做簡諧運動，壓一段距離釋放，它就上下做簡諧運動，振動過程中，振動過程中，m始終沒有離開彈簧，試求：圖始終沒有離開彈簧，試求：圖1115(1)m振動的振幅的最大值；振動的振幅的最大值；(2)m以最大振幅振動時，以最大振幅振動時，M對地面的最大壓力。對地面的最大壓力。思路點撥思路點撥要使要使m振動過程中始終不離開彈簧，振動過程中始終不離開彈簧，m振動的最大振幅對應(yīng)振動的最大振幅對應(yīng)m振到最高點時彈簧處于振到最高點時彈簧處于原長狀態(tài)。原長狀態(tài)。m振動到最低點時，彈簧對振動到最低點時，彈簧對M的壓力的壓力最大，最

12、大，M對地面的壓力也最大。對地面的壓力也最大。1如圖如圖1116所示，物體所示，物體A和和B用輕繩相用輕繩相 連，掛在輕彈簧下靜止不動，連，掛在輕彈簧下靜止不動，A的質(zhì)量的質(zhì)量為為m，B的質(zhì)量為的質(zhì)量為M，彈簧的勁度系數(shù)為，彈簧的勁度系數(shù)為 k。當(dāng)連接。當(dāng)連接A、B的繩突然斷開后，物體的繩突然斷開后，物體 A將在豎直方向上做簡諧運動，則將在豎直方向上做簡諧運動，則A振動圖振動圖1116的振幅為的振幅為()答案：答案：A知識檢索知識檢索圖像信息圖像信息(1)由圖像可以看出振幅、周期。由圖像可以看出振幅、周期。(2)可以確定某時刻質(zhì)點離開平衡位置的位移?？梢源_定某時刻質(zhì)點離開平衡位置的位移。(3)

13、可以根據(jù)圖像確定某時刻質(zhì)點回復(fù)力、加速度和速度可以根據(jù)圖像確定某時刻質(zhì)點回復(fù)力、加速度和速度 的方向。的方向?；貜?fù)力和加速度的方向：因回復(fù)力總是指向平衡位置，回復(fù)力和加速度的方向：因回復(fù)力總是指向平衡位置，故回復(fù)力和加速度在圖像上總是指向故回復(fù)力和加速度在圖像上總是指向t軸。軸。速度的方向：速度的方向可以通過下一時刻位移的變速度的方向：速度的方向可以通過下一時刻位移的變化來判定，下一時刻位移如增加，振動質(zhì)點的速度方向化來判定，下一時刻位移如增加，振動質(zhì)點的速度方向就是遠(yuǎn)離就是遠(yuǎn)離t軸，下一時刻位移如減小，振動質(zhì)點的速度軸，下一時刻位移如減小，振動質(zhì)點的速度方向就是指向方向就是指向t軸。軸。典題

14、例析典題例析例例2如圖如圖1117所示為一彈簧所示為一彈簧振子的振動圖像，振子的振動圖像，試完成以下問題：試完成以下問題：(1)寫出該振子簡諧運動的表達(dá)式。寫出該振子簡諧運動的表達(dá)式。(2)在第在第2 s 末到第末到第3 s末這段時間內(nèi)，末這段時間內(nèi)， 圖圖1117 彈簧振子的加速度、速度、動能和彈性勢能各是怎彈簧振子的加速度、速度、動能和彈性勢能各是怎 樣變化的？樣變化的？(3)該振子在前該振子在前100 s的總位移是多少？路程是多少？的總位移是多少？路程是多少？審題指導(dǎo)審題指導(dǎo)分析該題時可關(guān)注以下四點：分析該題時可關(guān)注以下四點：(1)振子的初始位置及運動方向；振子的初始位置及運動方向；(2

15、)振子位移的大小、方向及其變化趨勢；振子位移的大小、方向及其變化趨勢；(3)由位移變化判斷由位移變化判斷a、v、Ek、Ep的變化；的變化；(4)由運動特點確定位移和路程。由運動特點確定位移和路程。(2)由題圖可知，在由題圖可知，在t2 s時振子恰好通過平衡位置，此時時振子恰好通過平衡位置，此時加速度為零，隨著時間的延續(xù)，位移值不斷加大，加速度加速度為零，隨著時間的延續(xù)，位移值不斷加大，加速度的值也變大，速度值不斷變小，動能不斷減小，彈性勢能的值也變大，速度值不斷變小，動能不斷減小，彈性勢能逐漸增大。當(dāng)逐漸增大。當(dāng)t3 s時，加速度的值達(dá)到最大，速度等于時，加速度的值達(dá)到最大，速度等于零，動能等

16、于零，彈性勢能達(dá)到最大值。零，動能等于零，彈性勢能達(dá)到最大值。(3)振子經(jīng)過一個周期位移為零，路程為振子經(jīng)過一個周期位移為零，路程為54 cm20 cm，前前100 s剛好經(jīng)過了剛好經(jīng)過了25個周期，所以前個周期，所以前100 s振子位移振子位移x0，振子路程振子路程s2025 cm500 cm5 m。 答案答案見解析見解析拓展訓(xùn)練拓展訓(xùn)練2一個在一個在y方向上做簡諧運動的物體，方向上做簡諧運動的物體， 其振動圖像如圖其振動圖像如圖1118所示。下所示。下 列關(guān)于圖列關(guān)于圖1119(1)(4)的判斷正的判斷正 確的是確的是(選項中選項中v、F、a分別表示物體分別表示物體 圖圖1118 的速度、

17、受到的回復(fù)力和加速度的速度、受到的回復(fù)力和加速度) ()圖圖1119A圖圖(1)可作為該物體的可作為該物體的vt圖像圖像B圖圖(2)可作為該物體的可作為該物體的Ft圖像圖像C圖圖(3)可作為該物體的可作為該物體的Ft圖像圖像D圖圖(4)可作為該物體的可作為該物體的at圖像圖像答案：答案：C1(2011上海高考上海高考)兩個相同的單擺靜止于平衡位置，使兩個相同的單擺靜止于平衡位置，使擺球分別以水平初速擺球分別以水平初速v1、v2(v1v2)在豎直平面內(nèi)做小在豎直平面內(nèi)做小角度擺動，它們的頻率與振幅分別為角度擺動，它們的頻率與振幅分別為f1、f2和和A1、A2，則則 ()Af1f2，A1A2 Bf

18、1f2，A1A2Cf1f1，A1A2 Df1f2，A1A2答案：答案：C解析：解析：單擺的頻率由擺長決定，擺長相等，頻率相等，單擺的頻率由擺長決定，擺長相等，頻率相等，所以所以A、B錯誤，由機(jī)械能守恒，小球在平衡位置的速錯誤，由機(jī)械能守恒，小球在平衡位置的速度越大，其振幅越大，所以度越大，其振幅越大，所以C正確，正確，D錯誤。錯誤。答案：答案：A3(2012銀川模擬銀川模擬)在飛機(jī)的發(fā)展史中有一個階段，飛機(jī)在飛機(jī)的發(fā)展史中有一個階段，飛機(jī)上天后不久，飛機(jī)的機(jī)翼很快就抖動起來，而且越抖上天后不久，飛機(jī)的機(jī)翼很快就抖動起來，而且越抖越厲害，后來人們經(jīng)過了艱苦的探索，利用在飛機(jī)機(jī)越厲害，后來人們經(jīng)過

19、了艱苦的探索，利用在飛機(jī)機(jī)翼前緣處裝置一個配重桿的方法，解決了這一問題。翼前緣處裝置一個配重桿的方法，解決了這一問題。在飛機(jī)機(jī)翼前裝置配重桿的主要目的是在飛機(jī)機(jī)翼前裝置配重桿的主要目的是 ()A加大飛機(jī)的慣性加大飛機(jī)的慣性 B使機(jī)體更加平衡使機(jī)體更加平衡C使機(jī)翼更加牢固使機(jī)翼更加牢固 D改變機(jī)翼的固有頻率改變機(jī)翼的固有頻率答案：答案：D解析：解析：當(dāng)驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率相等時，振幅當(dāng)驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率相等時，振幅較大，因此要減弱機(jī)翼的振動，必須改變機(jī)翼的固有頻較大，因此要減弱機(jī)翼的振動，必須改變機(jī)翼的固有頻率，選率，選D。4(2012銅陵模擬銅陵模擬) 如圖如圖11111 是一單擺在地面上的振動圖像，是一單擺在地面上的振動圖像， 求此單擺的擺長。求此單擺的擺長。(取取210) 圖圖11111答案：答案：1 m