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2019-2020年高三物理第二輪復習教學案 機械振動與機械波 人教版 高考要求 1、彈簧振子，簡諧運動，簡諧運動的振幅，周期和頻率，簡諧運動的振動圖象 Ⅱ 2、單擺，在小振幅條件下單擺作簡諧運動，周期公式 Ⅱ 3、振動中的能量轉(zhuǎn)化 Ⅰ 4、自由振動和受迫振動，受迫振動的振動頻率，共振及其常見的應(yīng)用 Ⅰ 5、振動在介質(zhì)中的傳播——波，橫波和縱波，橫波的圖象，波長，頻率和波速的關(guān)系 Ⅱ 6、波的疊加，波的干涉，衍射現(xiàn)象 Ⅰ 7、聲波，超聲波及其應(yīng)用 Ⅰ 8、多普勒效應(yīng) Ⅰ 周期： 機械振動 簡諧運動 物理量：振幅、周期、頻率 運動規(guī)律 簡諧運動圖象 阻尼振動 無阻尼振動 受力特點 回復力：F= - kx 彈簧振子：F= - kx 單擺： 受迫振動 動 共振 在介質(zhì)中 的傳播 機械波 形成和傳播特點 類型 橫波 縱波 描述方法 波的圖象 波的公式： x=vt 特性 聲波，超聲波及其應(yīng)用 波的疊加 干涉 衍射 多普勒效應(yīng) 實例 知識整合： 機械振動和機械波這一部分概念較多，考點較多，對圖象要求層次較高，因而高考試題對本部分內(nèi)容考查的特點是試題容量較大，綜合性較強，一道題往往要考查力學的多個概念或者多個規(guī)律。因此，在復習本部分時，應(yīng)注意概念的理解和記憶、應(yīng)注意機械振動與牛頓定律、動量守恒定律、機械能守恒定律的綜合應(yīng)用。在理解和掌握簡諧運動的運動學特征和動力學特征的基礎(chǔ)上，進而掌握機械波的相關(guān)知識。本部分高考題多以選擇題出現(xiàn)，但試題信息量大，一道題中考查多個概念、規(guī)律，尤其注重對波的考查 互動課堂： 問題再現(xiàn) 問題1：簡諧運動的判斷方法和運動過程 例1、兩根質(zhì)量均可不計的彈簧，勁度系數(shù)分別為K1、K2，它們與一個質(zhì)量為m的小球組成的彈簧振子，如圖1所示。試證明彈簧振子做的運動是簡諧運動。 例2、彈簧振子在光滑的水平面上做簡諧運動，在振子向平衡位置運動的過程中： A．振子所受的回復力逐漸增大 B．振子的位移逐漸增大 C．振子的速度逐漸減小 D．振子的加速度逐漸減小。 問題2：簡諧運動的對稱性和周期性 例3、如圖2所示，一輕質(zhì)彈簧豎直放置，下端固定在水平面上，上端處于a位置，當一重球放在彈簧上端靜止時，彈簧上端被壓縮到b位置。現(xiàn)將重球（視為質(zhì)點）從高于位置的c位置沿彈簧中軸線自由下落，彈簧被重球壓縮到最低位置d.以下關(guān)于重球運動過程的正確說法應(yīng)是 A、重球下落壓縮彈簧由a至d的過程中，重球做減速運動。 B、重球下落至b處獲得最大速度。 C、重球下落至d處獲得最大加速度。 C a b d 圖2 D、由a至d過程中重球克服彈簧彈力做的功等于小球由c下落至d處時重力勢能減少量。 X O X 圖1 例4、有人利用安裝在氣球載人艙內(nèi)的單擺來確定氣球的高度。已知該單擺在海平面處的周期是T0。當氣球停在某一高度時，測得該單擺周期為T.求該氣球此時離海平面的高度h。把地球看作質(zhì)量均勻分布的半徑為R的球體。 課堂提升 問題再現(xiàn) 例5、一彈簧振子作簡諧運動，周期為T ，則下列說法中正確的是：  A、若t時刻和(t+△t)時刻振子運動位移的大小相等、方向相同，則△t一定等于T的整數(shù)倍；  B、若t時刻和(t+△t)時刻振子運動速度的大小相等、方向相反，則△t一定等于T/2的整數(shù)倍； C、若△t=T，則在t時刻和(t+△t)時刻振子運動的加速度 一定相等；  D、若△t=T/2 ，則在t時刻和(t+△t)時刻彈簧的長度一定相等。 問題3：用簡諧運動圖象分析問題 A B 圖3 例6、如圖3中兩單擺擺長相同，平衡時兩擺球剛好接觸，現(xiàn)將擺球A在兩擺線所在平面內(nèi)向左拉開一小角度后釋放，碰撞后，兩擺球分開各自做簡諧運動，以mA、mB分別表示擺球A、B的質(zhì)量，則 A、如果mA>mB，下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置右側(cè)； B、如果mAf2,則λ1<λ2,則P點右側(cè)某處質(zhì)點振幅可達到（A1+A2），而如果f1λ2,則P點左側(cè)某處質(zhì)點振幅可達到（A1+A2），選項D是正確的；根據(jù)波的疊加原理，兩列波相遇后各自保持原來的波形，即如選項C所述。 綜上所述，本題正確答案為ACD. 例19、分析與解：兩列波在相遇的某一時刻兩列波“消失”了，是因為兩列波分別引起各質(zhì)點的位移矢量和為零。但兩列波分別引起各質(zhì)點總的振動速度的矢量和不為零。對于a點，波1使其振動的速度為零，波2使其振動的速度也向下，故a點的振動合速度應(yīng)向下。而對于b點，波1使其振動的速度方向向上，波2使其振動的速度為零，故b點的振動合速度應(yīng)向上。所以B選項正確。 例20、錯解：從圖中可以看出：振幅最大的是x=2，6的點，振幅最小的是x=4，8的點。 分析糾錯：對于x=4、8的點，此時兩列波引起的位移的矢量和為零，但兩列波引起的振動速度的矢量和最大，故應(yīng)是振動最強的點，即振幅最大的點。對于x=2和6的點，此時兩列波引起的位移矢量和為零，兩列波引起的振動速度的矢量和也為零，故應(yīng)是振動最弱的點，即振幅最小的點。 例21、錯解：由質(zhì)點Q（x=9m），經(jīng)過0.4s波傳到它，又經(jīng)過T/4（0.1s）Q點第一次到達波峰，所以C對。 分析糾錯：（1）從圖上可以看出波長為4m，選A。 圖7 （2）實際上“相繼出現(xiàn)兩個波峰”應(yīng)理解為，出現(xiàn)第一波峰與出現(xiàn)第二個波峰之間的時間間隔。因為在一個周期內(nèi)，質(zhì)點完成一次全振動，而一次全振動應(yīng)表現(xiàn)為“相繼出現(xiàn)兩個波峰”，即T=0.4s。則V=λ/T=10m/s,所以B選項正確。 （3）質(zhì)點Q（x=9m）經(jīng)過0.4s開始振動，而波是沿x軸正方向傳播，即介質(zhì)中的每一個質(zhì)點都被它左側(cè)的質(zhì)點所帶動，從波向前傳播的波形圖7可以看出，0.4s波傳到Q時，其左側(cè)質(zhì)點在它下方，所以Q點在0.5s時處于波谷。再經(jīng)過0.2ss即總共經(jīng)過0.7s才第一次到達波峰，所以選項C錯了。 （4）從波的向前傳播原理可以知道，M以后的每個質(zhì)點都是先向下振動的。所以選項D是對的。 此題正確答案為A，B，D。 例22、錯解：根據(jù)λ=VT=0.8m,SP=17．4m=(21+3/4)λ,SQ=16．2m=(20+1/4)λ,據(jù)此可作出波形圖如圖8所示，故可得到“P在波峰，Q在波峰”，而錯選D。 分析糾錯：波源S在振動的過程之中要形成分別向左右傳播的兩列波，波形應(yīng)如圖9所示，故可得到“P在波峰，Q在波谷”，而應(yīng)選A。 圖9 圖8 例23、錯解：由圖可知：波長λ=8s,而在時間t內(nèi)波向前傳了3λ/2,所以周期T=2t/3，傳播速度v=12s/T，即AC正確。 分析糾錯：上述解答錯在沒有理解題意，題說“經(jīng)過時間t，前13個質(zhì)點第一次形成如圖乙所示的波形”，并不說波只傳到前13個質(zhì)點。如果是只傳到前13個質(zhì)點，由于第13個質(zhì)點此時振動方向向下，所以質(zhì)點1開始運動時的速度方向也應(yīng)該豎直向下，這與題給條件矛盾。所以在時間t內(nèi)波向前傳了2λ,所以周期T=t/2，傳播速度v=16s/T，即BD正確。 點擊高考 1、【分析】根據(jù)單擺做簡諧振動與簡諧振動的圖象（如圖），單擺的周期就是單擺單擺振動一個完整的周期所用的時間T＝2.0s，在2.0s末，擺球?qū)τ谄胶馕恢玫奈灰苮＝10cm。 2、【分析】觀察圖2，虛線波是實線波0.03s后的波形圖。分析x=1.2m處的質(zhì)點，在t=0.03s時刻向y軸正方向運動，所以這列橫波向右傳播。則可以得到： ，， 分析選項A，f＝125HZ，，是可能的。 分析選項B，,,，不可能。 分析選項C，簡諧波上任一質(zhì)點都作簡諧振動，所受力都是指向平衡位置，加速度也指向平衡位置，t=0時x=1.4m處質(zhì)點位于平衡位置之上，所以所受力及加速度的方向均為沿y軸負方向。 分析選項D，簡諧波在傳播時，簡諧波上的質(zhì)點在做簡諧振動，并沒有隨波遷移。選A。 3、【分析】在簡諧波中，相距半個波長的兩個質(zhì)點，它們的位移方向和運動方向是正好相反的，我們可以從正弦波形圖上可以看出。x=0與x=2m正好相距1/2個波長，當x=0處質(zhì)點處于其平衡位置上方且向下運動時，x=2m處質(zhì)點處于其平衡位置下方且向上運動。A正確。 4、C 5、AD 6.F=24N; 7.0.47s,大于340m/s; 8.70次/分。