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2018版高考物理江苏专用大一轮复习讲义课件选修3-4 第十二章 机械振动 机械波 光 电磁波 相对

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高考物理一轮复习 机械振动课件(选修34)

高考物理一轮复习 机械振动课件(选修34)

简谐运
(2)无摩擦等阻力
(2)无空气阻力
动条件
(3)在弹簧弹性限度内 (3)最大摆角很小
回复力 弹簧的弹力提供
摆球重力沿圆弧 切线方向的分力
平衡 位置
弹簧处于原长处
最低点
模型
弹簧振子
单摆
周期 能量
与振幅无关
T＝2π
l g
弹性势能与动能的相 重力势能与动能的相互转
转化 互转化，机械能守恒 化，机械能守恒
复习指导 本部分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，题型以选择题和填 空题为主，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，有的考区也以计算题的形式考查． 复习时应注意理解振动过程中回复力、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；光和相对论部分，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.
4．描述简谐运动的物理量
物理量
定义
意义
由平衡位置指向质点 描述质点振动中某时刻相对 位移
所在位置的有向线段 于平衡位置的位移
振动物体离开平衡位
振幅
描述振动的强弱和能量
置的最大距离
物理量
定义
意义
振动物体完成一次全 周期
振动所需时间 振动物体单位时间内 频率 完成全振动的次数
描述振动的快慢， 两者互为倒数：T＝1f
2．图象
(1)从_平___衡__位__置__开始计时，函数表达式为 x＝Asinωt，图象
如图甲所示．

最新-2018高考物理 机械振动机械波课件 新选修3-4 精

最新-2018高考物理 机械振动机械波课件 新选修3-4 精

波速与波长和频率的关系：________.
五、横波的图象 如图所示为一横波的图象．纵坐标表示某一时刻各个质 点偏离平衡位置的 ________ ，横坐标表示在波的传播方向上 各个质点的 ________ ．它反映了在波传播的过程中，某一时
刻介质中各质点的位移在空间的分布．简谐波的图象为
________曲线．
如左下图．
从最大位移处开始计时，函数表达式为x＝Acosωt，图象 如右上图． ③从图象上可以获得的信息：可以读取振子在某一时刻 相对于平衡位置的位移大小；振子的振幅 (唯一的最大值)；周
期(振子完成一次全振动所用的时间)；可以判断某一时刻振动
物体的速度方向和加速度方向，以及它们的大小变化趋势． 3．简谐运动的能量 简谐运动过程中动能和势能相互转化，机械能守恒，振 动能量与________有关，________越大，能量越大．
________．
4．描述机械波的物理量 (1)波长λ：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点 间的距离叫波长． 在横波中，两个相邻波峰(或波谷)间的距离等于波
长．在纵波中，两个相邻密部(或疏部)间的距离等于波长．
(2)频率f：波的频率由________决定，无论在什么介质中 传播，波的频率都________． (3) 波速 v ：单位时间内振动向外传播的距离．波速的大 小由________决定．
一、简谐运动 1．定义 物体在跟偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指 向平衡位置的回复力的作用下的运动，叫简谐运动．
2．简谐运动的描述
(1)描述简谐运动的物理量 ①位移x：由________指向________的有向线段表示振动 位移，是矢量． ②振幅 A ：振动物体离开平衡位置的 ________ ，是标量，

(沪科版)高考物理一轮复习：选修3-4第12章第1节《机械振动》ppt精编课件

(沪科版)高考物理一轮复习：选修3-4第12章第1节《机械振动》ppt精编课件
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高考物理大一轮复习第十四单元选修3_41机械振动课件

高考物理大一轮复习第十四单元选修3_41机械振动课件

高考热度 ★★★★★ ★★★★★ ★★★★★
★★★ ★★★★★
考点讲练
考点一 简谐运动的动力学特征
受力 回复力 F＝－kx，F(或 a)的大小与 x 的大小成正比，方 特征 向相反 运动 x＝Asin(ωt＋φ)，靠近平衡位置时，a、F、x 都减小，v 特征 增大；远离平衡位置时，a、F、x 都增大，v 减小 能量 振幅越大，能量越大．在运动过程中，系统的动能和势 特征 能相互转化，机械能守恒
一弹簧振子做简谐运动，周期为 T( ) A．若 t 和(t＋Δ t)时刻振子运动速度的大小相等、方向相同， 则Δ t 一定是T2的整数倍 B．若 t 和(t＋Δ t)时刻振子运动位移的大小相等、方向相反， 则Δ t 一定是T2的整数倍 C．若Δ t＝T，则 t 和(t＋Δ t)时刻振子运动的加速度一定相 等 D．若Δ t＝T2，则 t 和(t＋Δ t)时刻弹簧的长度一定相等
质能关系 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：用双缝干涉测量光的波长
要求 Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ
命题规律
(1)机械运动的特点及规律； (2)波速、波长、频率间的关系； (3)波动图像与振动图像综合问题及波的多 解性问题； (4)用单摆测定重力加速度； (5)对光的折射、不同色光的折射率、全反 射的考查； (6)光的干涉、衍射、偏振现象的考查； (7)测定玻璃的折射率、双缝干涉测光的波 长； (8)麦克斯韦电磁理论、电磁波，相对论的 两个基本假设
运动过程历时 3 s，M→b→M 运动过程历时 2 s，显然，T2＋T4＝4 s，T＝136 s，质点第三次经过 M 点还需要的时间Δt′3＝(T－2)s ＝(136－2)s＝130s，选项 D 正确．

高考物理一轮复习第1单元机械振动课件(选修3-4)

高考物理一轮复习第1单元机械振动课件(选修3-4)

┃题组二┃ 简谐运动的两种模型
3．如图所示，小球在光滑水平面上的B、C之间做简谐运动，
O为BC间的中点，B、C间的距离为10 ( ) cm，则下列说法正确的是
A．小球的最大位移是10 cm B．只有在B、C两点时，小球的振幅是5 cm.在O点时，小球的 振幅是0
C．无论小球在任何位置，它的振幅都是10 cm
2．(多选)一质点做简谐运动的位移x与时间的关系如图所示， 由图可知( ) A．频率是2 Hz B．振幅是5 cm C．t＝1.7 s时的加速度为正，速度为负 D．t＝0.5 s时质点所受的合外力为零 解析：由图象可知，质点振动的周期为2.0 s，经计算得频率为 0.5 Hz，振幅为5 m，所以A、B选项错误．t＝1.7 s时的位移为负， 加速度为正，速度为负，因此C选项正确．t＝0.5 s时质点在平衡位 置，所受的合外力为零，D选项正确．
D．从任意时刻起，一个周期内小球经过的路程都是20 cm
解析：由题意可知 O点是小球做简谐运动的平衡位置 ，小球的 最大位移是5 cm，故选项A错误．振幅是物体离开平衡位置的最大 距离 ， 无论小球在任何位置 ， 它的振幅都是 5 cm， 故选项 B、 C错 误．根据一次全振动的概念可知选项D正确．
(2)回复力
①大小：F＝－kx. ②方向：总是指向________． ③来源：振动物体所受沿________方向的合力． (3)速度 描述振子在振动过程中经过某一位置或在某一时刻运动的快 慢．在所建立的坐标轴上，速度的正、负号表示振子运动方向与坐 标轴的正方向相同或相反． (2)平衡位置 运动
(4)加速度 k 根据牛顿第二定律，做简谐运动的物体的加速度 a＝－mx.由此 可知，加速度的大小跟 ________大小成正比，其方向与位移方向总 是________． (5)振幅、周期(频率)、相位 ①振幅：反映振动质点____________的物理量，是标量． ②周期和频率：描述____________的物理量，其大小由振动系 统本身决定，与______________无关．也叫做固有周期和固有频率． ③相位：用来描述周期性运动在各个 ________所处的不同状态 的物理量，其单位为弧度．

高考物理第一轮总复习课件：选修3-4第12章第1节

高考物理第一轮总复习课件：选修3-4第12章第1节

【方法指引】 对简谐振动的描述时要正确掌握振幅A、周期T、频率f、角频率ω的概念及振动方程y＝Asin(ωt＋φ)中各符号的意义.
PART ONE
例2 题型 2 简谐振动图像的应用 (2012·温州模拟)如图12－1－7所示为一弹簧振子的振动图像, 试完成以下问题: 图12－1－7
写出该振子简谐运动的表达式. 在第2 s末到第3 s末这段时间内, 弹簧振子的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎样变化的？ 该振子在前100 s的总位移是多少？路程是多少？
知能演练强化闯关
本部分内容讲解结束
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即时应用 一弹簧振子做简谐运动, O为平衡位置, 当它经过O点时开始计时, 经过0.3 s, 第一次到达M点, 再经过0.2 s第二次到达M点, 则弹簧振子的周期为( ) A. 0.53 s B. 1.4 s C. 1.6 s D. 3 s
解得 T＝1.6 s. 如图乙所示, 若振子一开始从平衡位置向B运动, 设M′与M关于O点对称, 则振子从M′经B到M′所用的时间与振子从M经C到M所需时间相等, 即0.2 s. 振子从O到M′和从M′到O及从O到M所需时间相等, 为
相位差: 两个同频简谐运动的初相位的差值叫做相位差.
思考感悟
简谐运动的图像是振动质点的实际轨迹吗？ 提示: 不是.
不变
回复力的大小总是与它偏离平衡位置的位移大小成正比, 并且总是指向平衡位置.
简谐运动的回复力
在简谐运动中, 物体的动能与势能的总和保持__________.
简谐运动的能量
02
【思路点拨】 将C球的运动与单摆的运动类比, 可知C球做简谐运动, 又因C球运动的周期性和重复性, B、C相遇的时间必有多解.

2018高考物理(江苏专用)大一轮复习讲义(课件)选修3-4 第十二章 机械振动 机械波 光 电磁波 相对论简介

2018高考物理(江苏专用)大一轮复习讲义(课件)选修3-4 第十二章 机械振动 机械波 光 电磁波 相对论简介

频率 (5)电磁波谱：按照电磁波的
波长 或
的 大
小顺序把它们排列成谱叫做电磁波谱. 按波长由长到短排列的电磁波谱为：无线电波、红外线、 可见光 、紫外线、X射线、γ射线.
2.相对论 (1)狭义相对论的两个基本假设
①狭义相对性原理：在不同的惯性参考系中,一切物理规律都是 相同 的.
②光速不变原理：真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相 同的，光速和光源、观测者间的相对运动没有关系. (2)质速关系
3.关于生活中遇到的各种波，下列说法正确的是 答案 解析
A.电磁波可以传递信息，声波不能传递信息
√ C.太阳光中的可见光和医院“B超”中的超声波传播速度相
同 D.遥控器发出的红外线波长和医院“CT”中的X射线波长相 电磁波和声波都能传递信息，比如人们之间的语言交流，选 同 项A错误； 太阳光中的可见光属于电磁波，而“B超”中的超声波属于 机械波，它们的传播速度不同，选项C错误；
(3)电磁波的发射 ①发射条件： 开放 ②调制方式 电路和 高频振荡 信号， 所以要对 传输信号进行调制(调幅或调频).
a.调幅：使高频电磁波的 随信号的强弱而变. 振幅 b.调频：使高频电磁波的 随信号的强弱而变. 频率
(4)无线电波的接收
①当接收电路的固有频率跟接收到无线电波的频率 相等 时， 激起的振荡电流 ，这就是电谐振现象. 最强 ②使接收电路产生电谐振的过程叫做 ，能够调谐的 调谐 接收电路叫做 电路. 调谐 ③从经过调制的高频振荡中 “检”出调制信号的过程，叫做 检波 .检波是 的逆包含着在垂直于传播方向上沿 一切方向 而且沿着各个方向振动的光波的强度都相同. (2) 偏 振 光 ： 在 垂 直 于 光 的 传 播 方 向 的 平 面 上 ， 只 沿 着 某 个 特定 的方向振动的光. (3)偏振光的形成 ①让自然光通过 形成偏振光. ，反射光和折 偏振片 ②让自然光在两种介质的界面发生反射和 射光可以成为部分偏振光或完全偏振光 . 折射 振动的光，

高考物理一轮总复习 选修部分 第12章 机械振动 机械波 第2讲 机械波课件(选修3-4)

高考物理一轮总复习 选修部分 第12章 机械振动 机械波 第2讲 机械波课件(选修3-4)

4．[振动图象与波动图象] [2013·天津高考](多选)一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距 9 m 的 a、b 两质点的振动图象如右图所示，下列描述该波的图象可能正确的是( )
解析 根据 y-t 图象可知，a、b 两质点的距离为 nλ＋14λ 或 nλ＋34λ，即 nλ＋14λ＝9 m 或 nλ＋34λ＝9 m(n ＝0,1,2,3，…)解得波长 λ＝4n3＋6 1 m 或 λ＝4n3＋6 3 m。
3．[机械振动与机械波的关系]用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波。某一时刻 的波形如图所示，绳上 a、b 两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是( )
A．a、b 两点之间的距离为半个波长 B．a、b 两点振动开始时刻相差半个周期 C．b 点完成全振动次数比 a 点多一次 D．b 点完成全振动次数比 a 点少一次 解析 相邻的两个波峰之间的距离为一个波长，A 错误。波在一个周期内向前传播的距离为一个波 长，a 点比 b 点早振动一个周期，完成全振动的次数也比 b 点多一次，故 B、C 错误，D 正确。
二、对点激活 1．[机械波的特点](多选)一振动周期为 T、振幅为 A、位于 x＝0 点的波源从平衡位置沿 y 轴正向开始 做简谐振动。该波源产生的一维简谐横波沿 x 轴正向传播，波速为 v，传播过程中无能量损失。一段时间 后，该振动传播至某质点 P，关于质点 P 振动的说法正确的是( ) A．振幅一定为 A B．周期一定为 T C．速度的最大值一定为 v D．开始振动的方向沿 y 轴向上或向下取决于它离波源的距离 E．若 P 点与波源距离 s＝vT，则质点 P 的位移与波源的相同 解析 机械波在传播过程中，把波源的信息传播出去了，即把波源的振动周期、振幅、开始振动的方 向等信息都传播出去，各质点的振动周期、振幅、开始振动的方向均与波源相同，故 D 错误，A、B 正确。 波的传播速度和质点的振动速度是两回事，故 C 错误。当 P 点与波源距离 s＝vT 时，即 P 点与波源相差 一个波长，两质点的振动情况完全一样，故 E 正确。

(新课标)高考物理一轮总复习选修部分第12章机械振动机械波第1讲机械振动(选修3_4)

(新课标)高考物理一轮总复习选修部分第12章机械振动机械波第1讲机械振动(选修3_4)

2.简谐运动的图象 (1)图象如图：
(2)物理意义：表示振动质点的位移随 时间 的变化规律。
知识点 3 模型
单摆、周期公式 Ⅰ 弹簧振子 单摆
简谐运动的两种模型
示意图
(1)弹簧质量可忽略 简谐运动条件 (2)无摩擦等 阻力 (3)在弹簧弹性限度内 回复力 弹簧的 弹力 提供 平衡位置 弹簧处于 原长 处 周期 能量转化 与 振幅 无关
4．描述简谐运动的物理量 物理量 位移 振幅 周期 频率 相位 有向线段 振动物体离开平衡位置的 最大距离 振动物体完成一次 全振动 所需时间
1 振动物体 单位时间 内完成全振动的次数 描述振动的 快慢 ，两者互为倒数：T＝ f
定义 位移
意义
由 平衡位置 指向质点 所在位置 的 描述质点振动中某时刻的位置相对于平衡位置 的
A．v1<v2，t1<t2 C．v1>v2，t1>t2
B．v1>v2，t1＝t2 D．上述三种都有可能
解析 小球在滑动中机械能守恒，易知 v1>v2，小球在圆弧面上的受力类似于单摆的受力，且 AO 弧 长为 10 cm，远小于圆弧的半径，故小球的摆角很小，小球的运动是简谐运动，而简谐运动的周期与振幅 无关，这样小球从点 A 运动到点 O 和从点 B 运动到点 O 的时间相等，t1＝t2。
2.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。
知识点 5 1.实验原理
实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度 l 4π2 ，可得出 g＝ 2 l，测出单摆的摆长 l 和振动周期 T，就可求出当地的重 g T

高中物理选修3---4第十二章《机械波》全章新课教学课件

高中物理选修3---4第十二章《机械波》全章新课教学课件

思考：
简谐运动的研究对象有什么特点？
※单个质点或能 够看为质点的 单个物体。
思考：
如果做机械振动的质点与它周围空间的其他质点间有力的 作用，它的振动对周围质点会不会有影响？
※引起其他质点 的振动。
思考：
周围空间的其他质点的振动究竟是一种什么运动？
※其他质点发生 的是受迫振动。
一、机械波： 1.定义:机械振动在介质中的传播形成机械波. 2.产生条件: ①波源: 保持持续振动并引起其他质点振动的物体. 可以认为是第一个开始振动的质点. ②介质: 指传播机械波的物质。
选修3—4 第十二章《机械波》
第一节： 第二节： 第三节： 第四节： 第五节： 第六节：
全章新课教学课件
《波的形成和传播》 《波的图象》 《波长、频率和波速》 《波的衍射和干涉》 《多普勒效应》 《惠更斯原理》
选修3—4 第十二章 机械波
§12.1 波的形成和传播
复习回忆
自运动学角度看简谐运动：
§12.2 波的图象
复习回忆
问题1：机械波是怎样形成的？
介质可以看成是由大量的质点构成的，两相 邻的质点之间都有相互的作用力，介质上的某一 质点在波源的作用下发生振动时，就会带动与它 相邻的质点振动，这些质点的振动又会带动各自 周围的质点发生振动，这样振动就在介质中由近 及远的传播形成机械波。
复习回忆
2.沿波传播的方向，介质中 各质点由波源开始由近及远 振动；
3.介质中各质点只在各自的平衡位置附近振 动，质点并不会随波迁移；
4.介质中各质点的起振方向均相同，均与波 源的起振方向一致，且振动的T与f也与波源 一致。
【例题】日常生活中,发现皮球掉入池塘 中,能否通过往池塘丢入石块,借助石块激 起的水波将球冲到岸边吗?

选修34《机械振动》复习PPT课件

选修34《机械振动》复习PPT课件
机械振动和机械波
内容
弹簧振子，简谐运动，简谐运动的 振幅、周期和频率，简谐运动的位 移——时间图象
单摆，在小振幅条件下单摆作简谐 运动．单摆周期公式
振动中的能量转化
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
要求 Ⅱ
Ⅱ Ⅰ Ⅰ
内容
要求
振动在介质中的传播——波．横波 和纵波．横波的图象．波长、频率 Ⅱ 和波速的关系
2．功能关系：系统减少的机械能用于 ___克__服_阻__力_做__功___．
五、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_驱_动__力__ 的频率，与固有频率无关．
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
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，其最大等于振 幅．注意：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．
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：表示___振_动__快_慢_____的物 理量，两者互为倒数关系，当T和f由振动系 统本身决定时，则叫固有周期和固有频率．
波的叠加．波的干涉．衍射现象 Ⅰ
声波．超声波及其应用
Ⅰ
多普勒效应
Ⅰ
用单摆测重力加速度
本章内容是历年高考的必考内容，其中 命题频率最高的知识点是波的图象、频 率、波长、波速的关系．其次是单摆， 题型多以选择题的形式出现，试题信息 容量大，综合性强，一道题往往考查多 个概念和规律，特别是通过图象考查对 波的理解能力、推理能力和空间想象能 力．

2018版高考物理大一轮复习讲义(课件)选修3-4 第十二章 机械振动 机械波 光 电磁波 相对论简介 第1讲

2018版高考物理大一轮复习讲义(课件)选修3-4 第十二章 机械振动 机械波 光 电磁波 相对论简介 第1讲

运动特征
能量特征
振幅越大，能量越大.在运动过程中，系统的动能和势
能相互转化，机械能守恒
质点的位移、回复力、加速度和速度随时间做周期性
周期性特征 变化，变化周期就是简谐运动的周期T；动能和势能 T 也随时间做周期性变化，其变化周期为 2 对称
性特征 关于平衡位置O对称的两点，速度的大小、动能、势 能相等，相对平衡位置的位移大小相等；由对称点到 平衡位置O用时相等
(2)简谐运动的图象
①从 平衡位置 开始计时，函数表达式为x＝Asin ωt，图象如图甲所示.
②从 最大位移 处开始计时，函数表达式为 x＝ Acos ωt ，图象如图乙
所示.
4.受迫振动和共振 (1)受迫振动 系统在 驱动力 作用下的振动.做受迫振动的物体， 它做受迫振动的周期(或频率)等于 体的固有周期(或频率) (2)共振 做受迫振动的物体，它的驱动力的频率与固有频率越接近，其振幅就越 大，当二者 相等 时，振幅达到最大，这就是共振现象.共振曲线如图 所示. 无关 .
驱动力 的周期 ( 或频率 ) ，而与物
基础题组自测
1.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 答案
解析
√
A.1 Hz C.4 Hz
B.3 Hz D.5 Hz
受迫振动的频率等于驱动力的频率，把手转动的频率为
答案 解析
√ B.简谐运动的周期是0.8 s √
A.h＝1.7 m
C.0.6 s内物块运动的路程是0.2 m
D.t＝0.4 s时，物块与小球运动方向相反 ①物块沿竖直方向做简谐运动.②小球恰好与物块处于同一高度.

高考物理一轮复习 第十二章第1节 机械振动课件 新人教版选修34

高考物理一轮复习 第十二章第1节 机械振动课件 新人教版选修34
(5)比较各时刻质点加速度的大小和方向．例如在图 中 t1 时刻质点位移 x1 为正，则加速度 a1 为负；t2 时刻质 点位移 x2 为负，则加速度 a2 为正，又因为|x1|>|x2|，所以 |a1|>|a2|.
2．如何确定 x～t 的数学表达式 x＝Asin(ωt＋φ) (1)在 x＝Asin(ωt＋φ)中，A 为振幅，ω 为圆频率且 ω ＝2Tπ，φ 为初相角．若从平衡位置开始计时，则 φ＝0.表 达式为 x＝Asinωt.若从正向最大位移处开始计时，表达式 为 x＝Acosωt.只要 A、T(或 f)和初相角 φ 确定了，就可以 写出位移表达式．
从最大位移处开始计时，函数表达式为 x＝Acosωt， 图像如图乙．
3．简谐运动的能量 简谐运动过程中动能和势能相互转化，机械能守恒， 振动能量与⑥________有关，⑦________越大，能量越 大． 二、简谐运动的两种基本模型
弹簧振子(水平)
模型 示意
图
单摆
条件
平衡 位置 回复
力
忽略弹簧质 量、无摩擦
要使 m 振动过程中不离开弹簧，m 振动的最高点不 能高于弹簧原长处，所以 m 振动的振幅的最大值 A＝x0 ＝mkg.
(2)m 以最大振幅 A 振动时，振动到最低点，弹簧的 压缩量最大，为 2A＝2x0＝2mk g，
对 M 受力分析可得： FN＝Mg＋k·2mk g＝Mg＋2mg， 由牛顿第三定律得 M 对地面的最大压力为 Mg＋2mg.
跟踪训练 1
如图所示，两木块的质量为 m、M，中间弹簧的劲度 系数为 k，弹簧下端与 M 连接，m 与弹簧不连接，m 处 于静止状态．现将 m 下压一段距离释放，它就上下做简 谐运动，振动过程中，m 始终没有离开弹簧，试求：

高考物理大一轮复习 第1讲 机械振动和振动图象课件(选修3-4)

高考物理大一轮复习 第1讲 机械振动和振动图象课件(选修3-4)
Ⅰ 4．光的干涉、衍射 Ⅱ 和偏振考查的题型多 Ⅰ 样，难度中等．
全反射、光导纤维
Ⅰ
考纲展示
要求
考纲解读
光的干涉、衍射和偏振现象
Ⅰ
狭义相对论的基本假设 质速关系、质能关系 相对论质能关系式
实验一：探究单摆的运动、用单 摆测定重力加速度
实验二：测定玻璃的折射率
Ⅰ 5．电磁波的考 Ⅰ 题多为选择题， Ⅰ 难度中等偏易．
【答案】BCD 【解析】由图读出质点振动的周期 T＝4 s，则频率为 f＝T1 ＝0.25 Hz，故 A 错误；振幅为 A＝2 cm，一个周期内质点通过 的路程为 4A，故 10 s 内的路程为 20 cm，故 B 正确；在 5 s 末， 质点处于正向最大位移处，速度为零，加速度为负向最大，故 C 正确；质点的振动方程为 x＝2sinπ2t (cm)，代入可知 D 选项 正确．
3．(单选)做简谐运动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为 原来的4倍，摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2，则单 摆振动的( )
A．频率和振幅都不变 B．频率和振幅都改变 C．频率不变、振幅改变 D．频率改变、振幅不变 【答案】C
【解析】由单摆周期公式 T＝2π gl 可知，单摆摆长不变， 周期不变，而 T＝1f，所以频率也不变；而振幅 A 是反映单摆 运动过程中的能量大小的物理量，由 Ek＝12mv2 可知，摆球经 过平衡位置的动能不变，故到达最高点的重力势能不变，但物 体的质量发生改变，因此能到达的高度减小，故振幅改变，所 以 C 正确．
二、受迫振动与共振 1．受迫振动 (1)概念：系统在__周__期__性__的外力(驱动力)作用下的振动． (2)振动特征：受迫振动的频率等于__驱__动__力__的频率，与系 统的固有频率无关． 2．共振 (1)概念：驱动力的频率等于系统的__固__有__频__率_时，受迫振 动的振幅最大的现象．
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(3)画出此时刻a、c、e连线上，以a为起点的一列完整波形，标出e点. 答案 见解析图
解析
题图中对应时刻a处在两波谷的交点上，即此时刻a在波谷，同理e在波 峰，所以对应的波形如图所示.
题组阶梯突破
5.判断下列说法是否正确.
(1)加强点只是振幅增大，并非任一时刻位移都大.( √ ) (2)衍射不需要条件，只有明显衍射才有条件.( √ ) (3)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象.( × ) (4)多普勒效应说明波源的频率发生变化.( × )
A.该波沿＋x方向传播，波速为1 m/s B.质点a经4 s振动的路程为4 m C.此时刻质点a的速度沿＋y方向
√D.质点a在t＝2 s时速度为零
方法感悟
波动图象和振动图象的转化 1.由波的图象画某一质点振动图象的步骤 (1)由波的图象求出波的周期，亦即质点做简谐运动的周期； (2)从波的图象中找出该质点在计时时刻相对平衡位置的位移； (3)根据质点振动方向和波传播方向间的关系，确定质点的振动方向； (4)建立y－t坐标系，根据正弦或余弦规律画出质点的振动图象.
命题点一
波的传播与波速公式的应用
1.波的图象特点
(1)质点振动nT(波传播nλ)时，波形不变. (2)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为nλ(n＝1,2,3…) 时，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2n＋1) λ
2 (n＝0,1,2,3…)时，它们的振动步调总相反.
(3)波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向，各质点的
的衍射现象
4.(粤教版选修3－4P29第3题)(多选)关于横波，下列说法中正确的是
A.波的传播过程就是介质中的质点由近及远的移动过程
答案
√B.波的传播过程就是波源提供的能量由近及远在介质中的传播过程 √C.质点振动的方向总是垂直于波传播的方向
D.波在传播过程中，介质中的质点所做的振动属于自由振动
2
(2)波速v
波在介质中的传播速度，由 介质 本身的性质决定.
(3)频率f
由波源决定，等于波源的 振动频率 .
(4)波长、波速和频率的关系：
①v＝
λf
；②v＝
λ T
.
深度思考
波的图象是振动质点的运动轨迹吗？
答案
不是，波的图象是某时刻各质点相对平衡位置的位移.
三、波的干涉和衍射 多普勒效应 1.波的干涉和衍射
3.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，有 波峰 (凸 部)和 波谷 (凹部). (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，有_密__部_ 和 疏部 .
深度思考
当波源停止振动时，机械波是否停止传播了呢？
答案
不是，机械波传播的是振动形式和能量.
且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置
之间的距离分别为15.8 m、14.6 m.P、Q开始振动后，下列判断正确的是
A.P、Q两质点运动的方向始终相同
答案 解析
√B.P、Q两质点运动的方向始终相反
C.当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置
√D.当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰
6.(多选)图中S为在水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板，其 中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水面没有振动， 为使A处水面也能发生振动，可采用的方法是 答案 解析 A.使波源的频率增大
位置的两波形曲线上的点来判定，如图丙所示.
【例1】 (多选)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的
速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近.该同学发现从第1个波峰到第
10个波峰通过身下的时间间隔为15 s.下列说法正确的是 答案 解析
√A.水面波是一种机械波
B.该水面波的频率为6 Hz
答案 2 m 10 m/s
解析 波长λ＝2 m
周期 T＝03.6 s＝0.2 s 波速 v＝Tλ＝10 m/s
(2)经过多长时间x＝5 m处的质点P第一次出现波峰？ 答案 0.45 s
解析 波峰传到 P 点：t＝Δvx＝5－100.5 s＝0.45 s
(3)如果以该机械波到质点P开始计时，请画出P点的振动图象，并标明必 要的横、纵坐标值，至少画出一个周期的图象.
√C.再过半个周期时，质点P的位移为负值 √D.经过一个周期，质点P通过的路程为4a
3.(人教版选修3－4P35第1题)(多选)以下关于波的衍射的说法，正确 的是 答案 A.波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象 B.当障碍物的尺寸比波长大得多时，会发生明显的衍射现象
√C.当孔的大小比波长小时，会发生明显的衍射现象 √D.通常讲话产生的声波，经过尺寸为1 m左右的障碍物时会发生明显
二、横波的图象 波速、波长和频率的关系 1.横波的图象 (1)坐标轴：横轴表示各质点的 平衡位置 ，纵轴表示某时刻各质点的
位移 . (2)意义：表示在波的传播方向上,某时刻各质点离开 平衡位置 的位移. (3)图象(如图)：
2.波长、波速、频率及其关系
(1)波长λ
在波动中，振动相位总是 相同 的两个相邻质点间的距离.
起振方向与波源的起振方向相同.
2.波速公式
振源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距 离，所以有v＝ λ＝λf.
T 3.由t时刻的波形确定t＋Δt时刻的波形(如图)
(1)波向右传播Δt＝
1 4
T的时间和向左传播Δt＝
3 4
T的时间波形相同.
(2)若Δt＞T，可以采取“去整留零头”的办法.
两种图象的比较
图象类型
振动图象
波动图象
研究对象
一振动质点
沿波传播方向的所有质点
某时刻所有质点的空间分 研究内容 一质点的位移随时间的变化规律
布规律
图象
物理意义 表示同一质点在各时刻的位移 表示某时刻各质点的位移
图象信息
(1)质点振动周期 (2)质点振幅 (3)某一质点在各时刻的位移 (4)各时刻速度、加速度的方向
2.平静湖面传播着一列水面波(横波)，在波的传播方向上有相距3 m的甲、
乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分钟都上下30次，甲在波谷
时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰.这列水面波 答案 解析
A.频率是30 Hz
B.波长是3 m
√C.波速是1 m/s
D.周期是0.1 s
3
命题点二
波动图象和振动图象的理解和应用
√A.此后再经6 s该波传播到x＝24 m处 √B.M点在此后第3 s末的振动方向沿y轴正方向
C.波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向
D.此后M点第一次到达y＝－3 m处所需时间是2 s
题组阶梯突破
பைடு நூலகம்1.(多选)由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播.波源振动的
频率为20 Hz，波速为16 m/s.已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，
波的干涉
波的衍射
明显条件：障碍物或孔的_尺__寸__ 条件 两列波的频率必须__相__同___
比波长小或相差不多
形成加强区和减弱区相互隔 波能够 绕过障碍物 或孔继续
现象
开的稳定的__干__涉__图__样___
向前传播
2.多普勒效应 (1)条件：声源和观察者之间有 相对运动 . (2)现象：观察者感到 频率 发生变化. (3)实质：声源频率 不变 ，观察者接收到的频率 变化 .
基础题组自测
1.(多选)下列说法正确的是 答案 A.在机械波传播过程中，介质中的质点随波的传播而迁移
√B.周期或频率只取决于波源，而与v、λ无直接关系 √C.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
√D.一切波都能发生衍射现象
2.(人教版选修3－4P28第1题)(多选)简谐横波某时刻的波形如图所示.P为 介质中的一个质点，波沿x轴的正方向传播.以下说法正确的是 答案 A.质点P此时刻的速度沿x轴的正方向 B.质点P此时刻的加速度沿y轴的正方向
(1)波长、振幅 (2)任意一质点在该时刻的位移 (3)任意一质点在该时刻的加速度 方向 (4)传播方向、振动方向的互判
随着时间推移，图象延续，但已 随着时间推移，波形沿传播方向
图象变化
有形状不变
平移
一完整曲线占 横坐标的距离
表示一个周期
表示一个波长
【例3】 图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐 标分别为xa＝2 m和xb＝6 m，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象. 下列说法正确的是 答案 解析
2.由波的图象和某一质点的振动图象判断波的传播规律的方法 (1)首先根据横轴是长度还是时间分清哪一个是波的图象，哪一个是振动 图象，注意各个质点振动的周期和振幅相同. (2)从确定的振动图象中可以找出某质点在波的图象中某一时刻的振动方 向，根据该点振动方向确定波的传播方向.
题组阶梯突破
3.(多选)图a为一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图，Q是平衡位置为x ＝4 m处的质点，图b为质点Q的振动图象，则下列说法正确的是
答案 解析
A.该波的周期是0.10 s
√C.该波沿x轴的负方向传播
√B.该波的传播速度为40 m/s √D.t＝0.10 s时，质点Q的速度方向向下
4.一列简谐波沿x轴正方向传播，t＝0时波形如图 所示，已知在0.6 s末，A点恰第四次(图中为第一 次)出现波峰，求： (1)该简谐波的波长、波速分别为多少？
√C.该水面波的波长为3 m
D.水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去
【例2】 (多选)在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动，其表
达式为y＝5sin