2018届高考物理大一轮复习：第14章机械振动、机械波、光（10份含课件）

精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 1 / 672018 届高考物理大一轮复习：第 14 章机械振动、机械波、光（10 份含课件）第 1 节机械振动一、简谐运动1概念：质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象(xt 图象)是一条正弦曲线2简谐运动的表达式(1)动力学表达式：Fkx，其中“”表示回复力与位移的方向相反(2)运动学表达式：xAsin(t)，其中 A 代表振幅，2f 表示简谐运动的快慢，(t)代表简谐运动的相位， 叫做初相3回复力(1)定义：使物体返回到平衡位置的力(2)方向：时刻指向平衡位置(3)来源：振动物体所受的沿振动方向的合力4描述简谐运动的物理量物理量定义意义振幅振动质点离开平衡位置的最大距离描述振动的强弱周期振动物体完成一次全振动所需时间描述振动的快精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 2 / 67慢，两者互为倒数：T1f频率振动物体单位时间内完成全振动的次数相位 t 描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态二、简谐运动的图象1物理意义：表示振子的位移随时间变化的规律，为正弦(或余弦)曲线2简谐运动的图象(1)从平衡位置开始计时，把开始运动的方向规定为正方向，函数表达式为 xAsint，图象如图甲所示(2)从正的最大位移处开始计时，函数表达式为xAcos_t，图象如图乙所示三、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，如果线的伸缩和质量都不计，球的直径比线短得多，这样的装置叫做单摆2视为简谐运动的条件：5.3回复力：FG2Gsinmglx4周期公式：T2lg.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)质量都没有关系精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 3 / 67四、受迫振动及共振1受迫振动(1)概念：物体在周期性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：当驱动力的频率等于固有频率时，受迫振动的振幅最大的现象(2)共振的条件：驱动力的频率等于固有频率(3)共振的特征：共振时振幅最大(4)共振曲线(如图所示)ff0 时，AAm.f 与 f0 差别越大，物体做受迫振动的振幅越小自我诊断1判断正误(1)简谐运动是匀变速运动()(2)周期、频率和振幅都是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量()(3)振幅就是简谐运动物体的位移()(4)简谐运动的回复力可以是恒力()(5)物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关()精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 4 / 67(6)简谐运动的图象描述的是振动质点的轨迹()2做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，可能不同的物理量是()A位移B速度c加速度 D回复力解析：选 B.做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，位移相同，加速度相同，速度的大小相等，但方向不一定相同，所以可能不同的物理量是速度，选项 B 正确3如图所示，弹簧振子在 m、N 之间做简谐运动以平衡位置 o 为原点，建立 ox 轴，向右为 x 轴正方向若振子位于 N 点时开始计时，则其振动图象为()解析：选 A.当弹簧振子在 mN 之间运动时，m、N 为振动的最远点，om、oN 的距离为振幅，从 N 点计时粒子距 o 点最远，oN 为正方向，A 正确，B、c、D 错误4(多选)如右图所示，A 球振动后，通过水平细绳迫使B、c 振动，振动达到稳定时，下列说法中正确的是()AA、c 振动周期相等Bc 的振幅比 B 的振幅小cc 的振幅比 B 的振幅大精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 5 / 67DA、B、c 的振动周期相等解析：选 AcD.A 振动后，水平细绳上驱动力的周期TA2lAg，迫使 B、c 做受迫振动，受迫振动的频率等于施加的驱动力的频率，所以 TATBTc，A、D 正确；而 Tc固2lcgTA，TB 固2lBgTA，故 c 共振，B 不共振，c 的振幅比 B 的振幅大，B 错误、c 正确5一个质点在平衡位置 o 点附近做机械振动若从 o 点开始计时，经过 3s 质点第一次经过 m 点(如图所示)；再继续运动，又经过 2s 它第二次经过 m 点；则该质点第三次经过m 点还需要的时间是_或_解析：若质点从 o 点开始向右运动，则tom3s，tmb212s1s，则有 T16s，解得第三次回到 m 还需要 14s.若质点从 o 点开始向左运动，tmb1s，toam3s，又由toam34Ttmb，得 T163s，tom13s，解得第三次回到m 点还需要 103s.答案：14s103s考点一简谐运动的特征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精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 6 / 672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4对称性特征：(1)相隔 T2 或T2(n 为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反(2)如图所示，振子经过关于平衡位置 o 对称的两点P、P(oPoP)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等(3)振子由 P 到 o 所用时间等于由 o 到 P所用时间，即tPotoP.(4)振子往复过程中通过同一段路程(如 oP 段)所用时间相等，即 toPtPo.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，系统的机械能守恒精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 7 / 671(多选)关于简谐运动的下列说法中，正确的是()A位移减小时，加速度减小，速度增大B位移方向总跟加速度方向相反，跟速度方向相同c物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相反；背向平衡位置时，速度方向跟位移方向相同D水平弹簧振子朝左运动时，加速度方向跟速度方向相同，朝右运动时，加速度方向跟速度方向相反解析：选 Ac.物体做简谐运动的加速度 akxm，可得位移减小时，加速度减小，速度增大，A 正确位移方向总跟加速度方向相反，但位移方向跟速度方向可能相同，也可能相反，B 错误，c 正确水平弹簧振子朝左运动时，若振子在平衡位置右侧，加速度方向与速度方向相同，若振子在平衡位置左侧，加速度方向与速度方向相反，D 错误2如图所示，弹簧振子在振动过程中，振子从 a 到 b 历时0.2s，振子经 a、b 两点时速度相同，若它从 b 再回到 a 的最短时间为 0.4s，则该振子的振动频率为()A1HzB1.25Hzc2HzD2.5Hz解析：选 B.由简谐运动的对称性可知，tob0.1s，从 b 向右运动到最大位移的时间也为 0.1s，故 T40.2s，解得T0.8s，频率 f1T1.25Hz，选项 B 正确精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 8 / 673(2017山东济宁模拟)(多选)一简谐振子沿 x 轴振动，平衡位置在坐标原点t0 时刻振子的位移x0.1m；t43s 时刻 x0.1m；t4s 时刻x0.1m该振子的振幅和周期可能为()A0.1m，83sB0.1m,8sc0.2m，83sD0.2m,8s解析：选 AcD.若振子的振幅为0.1m，43sn12T，443sn1T，则周期最大值为83s，A 正确，B 错误；若振子的振幅为 0.2m，由简谐运动的对称性可知，当振子由 x0.1m 处运动到负向最大位移处再反向运动到 x0.1m 处，再经 n 个周期时所用时间为 43s，则 12nT43s，所以周期的最大值为 83s，且t4s 时刻 x0.1m，c 正确；当振子由 x0.1m 经平衡位置运动到 x0.1m 处，再经 n 个周期时所用时间为 43s，则 16nT43s，所以此时周期的最大值为 8s，且 t4s时，x0.1m，D 正确分析简谐运动的技巧(1)分析简谐运动中各物理量的变化情况时，一定要以位移为桥梁，位移增大时，振动质点的回复力、加速度、势能均增大，速度、动能均减小；反之，则产生相反的变化另外，各矢量均在其值为零时改变方向精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 9 / 67(2)分析过程中要特别注意简谐运动的周期性和对称性考点二简谐运动的公式和图象1简谐运动的公式：(1)简谐运动中位移随时间变化的表达式叫振动方程，一般表示为 xAsin(t)(2)从平衡位置开始计时，函数表达式为 xAsint，从最大位移处开始计时，函数表达式为 xAcost.2对简谐运动图象的认识：(1)简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线，如图所示(2)图象反映的是位移随时间的变化规律，随时间的增加而延伸，图象不代表质点运动的轨迹3图象信息：(1)由图象可以得出质点做简谐运动的振幅、周期和频率(2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移(3)可以确定某时刻质点回复力、加速度的方向：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(4)确定某时刻质点速度的方向：速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判定，下一时刻位移如增加，振动质点的速度方向就是远离 t 轴，下一时刻位移如减小，振动质点的速度方向就是指向 t 轴精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 10 / 67(5)比较不同时刻回复力、加速度的大小(6)比较不同时刻质点的动能、势能的大小典例(2017浙江台州检测)如图甲所示，弹簧振子以点 o 为平衡位置，在 A、B 两点之间做简谐运动取向右为正方向，振子的位移 x 随时间 t 的变化如图乙所示，下列说法正确的是()At0.8s 时，振子的速度方向向左Bt0.2s 时，振子在 o 点右侧 6cm 处ct0.4s 和 t1.2s 时，振子的加速度完全相同Dt0.4s 到 t0.8s 的时间内，振子的速度逐渐减小解析由图象乙可知 t0.8s 时，振子在平衡位置向负方向运动，所以速度方向向左，选项 A 正确；t0.2s 时，振子远离平衡位置运动，速度逐渐减小，应在 o 点右侧大于6cm 处，选项 B 错误；t0.4s 和 t1.2s 时，振子的加速度大小相同，方向相反，选项 c 错误；t0.4s 到 t0.8s的时间内，振子向平衡位置运动，速度逐渐增大，选项 D错误答案A“图象运动结合法”分析图象问题(1)解此类题时，首先要理解 xt 图象的意义，其次要把精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 11 / 67xt 图象与质点的实际振动过程联系起来(2)图象上的一个点表示振动中的一个状态(位置、振动方向等)，图象上的一段曲线对应振动的一个过程，关键是判断好平衡位置、最大位移及振动方向1(2016湖北武汉部分重点中学联考)一质点沿 x轴做简谐运动，其振动图象如图所示在 1.52s 的时间内，质点的速度 v、加速度 a 的大小的变化情况是()Av 变小，a 变大Bv 变小，a 变小cv 变大，a 变小 Dv 变大，a 变大解析：选 A.由振动图象可知，质点在 1.52s 的时间内向下振动，故质点的速度越来越小，位移逐渐增大，回复力逐渐变大，加速度逐渐变大，选项 A 正确2(2017北京昌平三中检测)如图为弹簧振子的振动图象，由此可知()A在 t1 时刻，振子的动能最大，所受的弹力最大B在 t2 时刻，振子的动能最大，所受的弹力最小c在 t3 时刻，振子的动能最大，所受的弹力最大D在 t4 时刻，振子的动能最大，所受的弹力最大解析：选 B.xt 图象的斜率表示速度，故在 t1 时刻，速精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 12 / 67度为零，动能为零，选项 A 错误；在 t2 时刻，速度最大，动能最大，位移为零，故回复力为零，弹力为零，选项 B正确；在 t3 时刻，振子的速度为零，故动能为零，选项 c错误；在 t4 时刻，速度最大，动能最大，位移为零，故回复力为零，弹力为零，选项 D 错误3(2016湖北荆州江陵中学期中)如图所示为某弹簧振子在 05s 内的振动图象，由图可知，下列说法中正确的是()A振动周期为 5s，振幅为 8cmB第 2s 末振子的速度为零，加速度为负向的最大值c第 3s 末振子的速度为正向的最大值D从第 1s 末到第 2s 末振子在做加速运动解析：选 c.根据图象，周期 T4s，振幅 A8cm，A 错误第 2s 末振子到达波谷位置，速度为零，加速度为正向的最大值，B 错误第 3s 末振子经过平衡位置，速度达到最大值，且向正方向运动，c 正确从第 1s 末到第 2s 末振子经过平衡位置向下运动到达波谷位置，速度逐渐减小，做减速运动，D 错误4(多选)如图，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动以竖直向上为正方向，物块简精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 13 / 67谐运动的表达式为 y0.1sin(2.5t)m.t0 时刻，一小球从距物块 h 高处自由落下；t0.6s 时，小球恰好与物块处于同一高度取重力加速度的大小 g10m/s2.以下判断正确的是()Ah1.7mB简谐运动的周期是 0.8sc0.6s 内物块运动的路程为 0.2mDt0.4s 时，物块与小球运动方向相反解析：选 AB.由物块简谐运动的表达式 y0.1sin(2.5t)m 知，2.5rad/s，T222.5s0.8s，选项 B 正确；t0.6s 时，y0.1m，对小球：h|y|12gt2，解得 h1.7m，选项 A 正确；物块 0.6s 内路程为 0.3m，t0.4s 时，物块经过平衡位置向下运动，与小球运动方向相同故选项 c、D 错误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振动项目自由振动受迫振动共振受力情况仅受回复力受驱动力作用受驱动力作用振动周期或频率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精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 14 / 67振动能量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常见例子弹簧振子或单摆(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(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固有频率为 f0 的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：做受迫振动的系统的机械能不守恒，系统与外界时刻进行能量交换1(2016陕西三模)在实验室可以做“声波碎杯”的实验，用手指轻弹一只玻璃酒杯，可以听到清脆的声音，测得这声音的频率为 500Hz.将这只酒杯放在一个大功率的声波发生器前，操作人员通过调整其发出的声波，就能使酒杯碎掉下列说法中正确的是()A操作人员必须把声波发生器输出的功率调到很大B操作人员必须使声波发生器发出频率很高的超声波c操作人员必须同时增大声波发生器发出声波的频率和功率精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 15 / 67D操作人员必须将声波发生器发出的声波频率调到500Hz，且适当增大其输出功率解析：选 D.由题可知用手指轻弹一只酒杯，测得这声音的频率为 500Hz，就是酒杯的固有频率当物体发生共振时，物体振动的振幅最大，甚至可能造成物体解体将这只酒杯放在两只大功率的声波发生器之间，操作人员通过调整其发出的声波，将酒杯碎掉是利用的共振现象，而发生共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有频率，而酒杯的固有频率为 500Hz，故操作人员要将声波发生器发出的声波频率调到 500Hz，使酒杯产生共振，从而能将酒杯碎掉，故D 正确2如图所示，两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为 8Hz，乙弹簧振子的固有频率为72Hz，当支架受到竖直方向且频率为 9Hz 的驱动力作用做受迫振动时，两个弹簧振子的振动情况是()A甲的振幅较大，且振动频率为 8HzB甲的振幅较大，且振动频率为 9Hzc乙的振幅较大，且振动频率为 9HzD乙的振幅较大，且振动频率为 72Hz解析：选 B.物体做受迫振动时，振动频率一定等于驱动力的频率，故甲和乙的振动频率都是 9Hz.再根据受迫振动的精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 16 / 67“振幅特征”可知，甲弹簧振子的固有频率更接近驱动力的频率，所以甲的振幅较大综上知，B 正确3(多选)如图所示为两单摆分别在受迫振动中的共振曲线，则下列说法正确的是()A若两摆的受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线表示月球上单摆的共振曲线B若两摆的受迫振动是在地球上同一地点进行，则两摆摆长之比 LL254c图线若表示在地面上完成的，则该单摆摆长约为 1mD若摆长均为 1m，则图线表示在地面上完成的解析：选 ABc.图线中振幅最大处对应的频率应与做受迫振动的单摆的固有频率相等，从图线上可以看出，两摆的固有频率 f0.2Hz，f0.5Hz.当两摆在月球和地球上分别做受迫振动且摆长相等时，根据公式 f12gL 可知，g越大，f 越大，所以 gg，因为 g 地g 月，因此可推知图线表示月球上单摆的共振曲线，A 正确；若在地球上同一地点进行两次受迫振动，g 相同，摆长长的 f 小，且有ff0.20.5，所以 LL254，B 正确；f0.5Hz，若图线表示在地面上完成的，根据g9.8m/s2，可计算出 L约为 1m，c 正确，D 错误精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 17 / 67考点四实验：探究单摆运动用单摆测定重力加速度1实验原理：由单摆的周期公式 T2lg，可得出g42T2l，测出单摆的摆长 l 和振动周期 T，就可求出当地的重力加速度 g.2实验器材：单摆、游标卡尺、毫米刻度尺、停表3实验步骤(1)做单摆：取约 1m 长的细丝线穿过带中心孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结，然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，让摆球自然下垂，如图所示(2)测摆长：用毫米刻度尺量出摆线长 L(精确到毫米)，用游标卡尺测出小球直径 D，则单摆的摆长 lLD2.(3)测周期：将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于 10)，然后释放小球，记下单摆摆动 3050 次的总时间，算出平均每摆动一次的时间，即为单摆的振动周期(4)改变摆长，重做几次实验(5)数据处理的两种方法：方法一：计算法根据公式 T2lg，g42lT2.将测得的几次周期 T 和摆长 l 代入公式 g42lT2 中算出重力加速度 g 的值，再算出 g 的平均值，即为当地的重力加速度的值精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 18 / 67方法二：图象法由单摆的周期公式 T2lg 可得 lg42T2，因此以摆长l 为纵轴，以 T2 为横轴作出的 lT2 图象是一条过原点的直线，如图所示，求出图线的斜率 k，即可求出 g值g42k，klT2lT2.4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1在“用单摆测定重力加速度”的实验中：(1)图甲中秒表示数为一单摆振动 50 次所需时间，则单摆的振动周期为_(2)用最小刻度为 1mm 的刻度尺测摆长，测量情况如图乙所示o 为悬挂点，从图中可知单摆的摆长为_(3)若用 l 表示摆长，T 表示周期，那么重力加速度的表达式为 g_.精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 19 / 67(4)考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生甲说：“因为空气浮力与摆球重力方向相反，它对球的作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大 ”学生乙说：“浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变 ”这两个学生中_A甲说得对B乙说得对c都说得不对解析：(1)t2min12.5s132.5s，Tt502.65s(2)摆长是从悬挂点到球心的距离，读数为990.0mm6.5mm(估计读数)996.5mm.(3)由 T2lg，得 g42lT2.(4)球的质量大小并不影响重力加速度的大小，而空气的浮力的存在，能够造成“看上去”重力加速度减小，故甲的说法是正确的答案：(1)2.65s(2)996.5mm(3)42lT2(4)A2(2017四川雅安中学模拟)用单摆测重力加速度时，(1)摆球应采用直径较小，密度尽可能_的小球，摆线长度要在 1 米左右，用细而不易断的尼龙线(2)摆线偏离竖直方向的最大角度 应_(3)要在摆球通过_位置时开始计时并计为零次，摆精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 20 / 67线每经过此位置两次才完成一次全振动，摆球应在_面内摆动，利用单摆测重力加速度的实验中，摆长的测量应在摆球自然下垂的状况下从悬点量至_(4)某同学在做“利用单摆测重力加速度”的实验中，先测得摆线长为 L97.50cm；用 50 分度的游标卡尺(测量值可准确到 0.02mm)测得摆球直径为 d2.100cm；然后用停表记录了单摆振动 n50 次全振动所用的时间为t99.9s则该摆摆长为_cm，周期为_s，计算重力加速度的表达式为_解析：(1)用单摆测重力加速度时，由于存在空气阻力对实验的影响，为了减小这种影响，所以采用体积小、密度大的摆球(2)当角度很小时，单摆运动可以看成是简谐运动，所以最大角度 应小于 5.(3)本实验偶然误差主要来自于时间(单摆周期)的测量上，因此，要注意测准时间，从摆球通过平衡位置开始计时，为了防止振动是圆锥摆，要在竖直平面内摆动，摆长是悬线的长度和小球半径之和(4)真正的摆长为lLd297.50cm2.1002cm98.550cm，周期Ttn99.950s1.998s根据周期公式 T2lg 得出精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 21 / 67g42lT2，代入摆长和周期计算可得g22n2t2.答案：(1)大(2)小于 5(3)平衡同一竖直摆球球心(4)98.5501.998g22n2(2Ld)/t23用单摆测定重力加速度的实验装置如图 1 所示(1)(多选)组装单摆时，应在下列器材中选用_(选填选项前的字母)A长度为 1m 左右的细线B长度为 30cm 左右的细线c直径为 1.8cm 的塑料球D直径为 1.8cm 的铁球(2)测出悬点 o 到小球球心的距离(摆长)L 及单摆完成 n 次全振动所用的时间 t，则重力加速度 g_(用L、n、t 表示)(3)下表是某同学记录的 3 组实验数据，并做了部分计算处理.组次 123摆长 L/cm80.0090.00100.0050 次全振动时间 t/s90.095.5100.5振动周期 T/s1.801.91重力加速度 g/(ms2)9.749.73精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 22 / 67请计算出第 3 组实验中的 T_s，g_m/s2.(4)用多组实验数据做出 T2L 图象，也可以求出重力加速度 g.已知三位同学做出的 T2L 图线的示意图如图2 中的 a、b、c 所示，其中 a 和 b 平行，b 和 c 都过原点，图线 b 对应的 g 值最接近当地重力加速度的值则相对于图线 b，下列分析正确的是_(选填选项前的字母)A出现图线 a 的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长 LB出现图线 c 的原因可能是误将 49 次全振动记为 50 次c图线 c 对应的 g 值小于图线 b 对应的 g 值(5)某同学在家里测重力加速度他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图 3 所示，由于家里只有一根量程为 030cm的刻度尺，于是他在细线上的 A 点做了一个标记，使得悬点 o 到 A 点间的细线长度小于刻度尺量程保持该标记以下的细线长度不变，通过改变 o、A 间细线长度以改变摆长实验中，当 o、A 间细线的长度分别为 l1、l2 时，测得相应单摆的周期为 T1、T2，由此可得重力加速度g_(用 l1，l2，T1，T2 表示)解析：(1)组装单摆时，应选用 1m 左右的细线，摆球应选择体积小、密度大的球，选项 A、D 正确精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 23 / 67(2)单摆的振动周期 Ttn.根据 T2Lg，得 g42LT242n2Lt2.(3)T3t3502.01s.根据 T2Lg，得 g42LT29.76m/s2.(4)根据 T2Lg，得 T242gL，即当 L0 时，T20.出现图线 a 的原因是计算摆长时过短，误将悬点 o 到小球上端的距离记为摆长，选项 A 错误；对于图线 c，其斜率 k变小了，根据 kT2L，可能是 T 变小了或 L 变大了选项B 中误将 49 次全振动记为 50 次，则周期 T 变小，选项 B 正确；由 42gk 得 g42k，则 k 变小，重力加速度 g 变大，选项 c 错误(5)设 A 点到铁锁重心的距离为 l0.根据单摆的周期公式T2Lg，得 T12l1l0g，T22l2l0g.联立以上两式，解得重力加速度g42T21T22.答案：(1)AD(2)42n2Lt2(3)2.019.76(4)B(5)42T21T22用单摆测重力加速度的几点注意(1)该实验为测量性实验，要从多方面减小误差：摆球要体积小且密度大；偏角小于 5；测量摆长时，要从悬点到球心；对秒表要正确读数等精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 24 / 67(2)游标卡尺读数规律和读数公式读数公式：读数主尺上的整毫米数精确度n(n 为游标尺上与主尺某一刻度对齐的格数)读数位数：各种游标卡尺的读数结果若以毫米为单位，小数点后保留的位数与其精确度相同游标卡尺是根据刻度线对齐来读数的，所以不再往下一位估读(3)减少各种失误：如游标尺上的精度分析错误；把边框线误认为零刻线；计算失误等课时规范训练基础巩固题组1摆长为 L 的单摆做简谐运动，若从某时刻开始计时(取t0)，当振动至 t32Lg 时，摆球具有负向最大速度，则单摆的振动图象是图中的()解析：选 c.单摆周期为 T2Lg，当 t32Lg3T4 时摆球具有负向最大速度，知摆球经过平衡位置向负方向振动，选项 c 正确，A、B、D 错误2在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，飞机的机翼很快就抖动起来，而且越抖越厉害，后来人们经过了艰苦的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题在飞机机翼前装置配重杆的主要精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 25 / 67目的是()A加大飞机的惯性 B使机体更加平衡c使机翼更加牢固 D改变机翼的固有频率解析：选 D.当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，振幅较大，因此要减弱机翼的振动，必须改变机翼的固有频率，选 D.3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 12，则单摆振动的()A频率、振幅都不变 B频率、振幅都改变c频率不变、振幅改变 D频率改变、振幅不变解析：选 c.由单摆周期公式 T2lg 知周期只与 l、g 有关，与 m 和 v 无关，周期不变，其频率不变；在没改变质量前，设单摆最低点与最高点高度差为 h，最低点速度为v，则 mgh12mv2，质量改变后有4mgh124mv22，可知 hh，振幅改变，c正确4一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，则下列说法正确的是()A此单摆的固有周期约为 0.5sB此单摆的摆长约为 1m精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 26 / 67c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解析：选 B.由共振曲线知此单摆的固有频率为 0.5Hz，固有周期为 2s；再由 T2lg，得此单摆的摆长约为 1m；若摆长增大，则单摆的固有周期增大，固有频率减小，共振曲线的峰将向左移动，B 正确，A、c、D 错误5(多选)如图甲所示的弹簧振子(以 o 点为平衡位置在B、c 间振动)，取水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移的正方向，得到如图乙所示的振动曲线，由曲线所给的信息可知，下列说法正确的是()At0 时，振子处在 B 位置B振子运动的周期为 4sct4s 时振子对平衡位置的位移为 10cmDt2.5s 时振子对平衡位置的位移为 5cmE如果振子的质量为 0.5kg，弹簧的劲度系数 20N/cm，则振子的最大加速度大小为 400m/s2解析：选 ABE.由图乙可知，振子做简谐振动的振幅为10cm，其周期 T4s，t0 和 t4s 时，振子在负的最大位置，即图甲中的 B 位置由于振子做变速运动，故t2.5s 时，振子的位移应大于 5cm，故选项 A、B 正确，c、D 错误，由 akxm 可知，振子的最大加速度为精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 27 / 67400m/s2，选项 E 正确6(多选)一个质点经过平衡位置 o，在 A、B 间做简谐运动，如图(a)所示，它的振动图象如图(b)所示，设向右为正方向，下列说法正确的是()AoB5cmB第 0.2s 末质点的速度方向是 Aoc第 0.4s 末质点的加速度方向是 AoD第 0.7s 末时质点位置在 o 点与 A 点之间E在 4s 内完成 5 次全振动解析：选 AcE.由图(b)可知振幅为 5cm，则oBoA5cm，A 项正确；由图可知 00.2s 内质点从 B 向o 运动，第 0.2s 末质点的速度方向是 Bo，B 项错误；由图可知第 0.4s 末质点运动到 A 点处，则此时质点的加速度方向是 Ao，c 项正确；由图可知第 0.7s 末时质点位置在o 与 B 之间，D 项错误；由图(b)可知周期 T0.8s，则在4s 内完成全振动的次数为 4s0.8s5，E 项正确7(1)在利用单摆测定重力加速度的实验中若测得的 g值偏大，可能的原因是()A摆球质量过大B单摆振动时振幅较小c测量摆长时，只考虑了线长，忽略了小球的半径精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 28 / 67D测量周期时，把 n 个全振动误认为(n1)个全振动，使周期偏小E测量周期时，把 n 个全振动误认为(n1)个全振动，使周期偏大(2)若单摆是一个秒摆，将此摆移到月球上 g 月16g 地，其周期是_(3)实验中停表的读数如图，为_s.解析：(1)由单摆周期公式 T2lg 可知，重力加速度g42lT2，进而知重力加速度与摆球质量无关，故 A 错误；重力加速度与单摆振动的振幅无关，故 B 错误；测量摆长时，只考虑了线长，忽略了小球的半径，摆长 l 偏小，由 g42lT2 可知，所测重力加速度偏小，故 c 错误；测量周期时，把 n 个全振动误认为(n1)个全振动，使周期偏小，由 g42lT2 可知，所测重力加速度偏大，故 D 正确；测量周期时，把 n 个全振动误认为(n1)个全振动，使周期偏大，由 g42lT2 可知，所测重力加速度偏小，故 E 错误(2)在地球上秒摆的周期 T2s，将秒摆移到月球上，其周期 T2Lg 月6T26s.(3)由图示停表可知，分针示数为 1min60s，秒针示数为10.8s，则停表示数为 60s10.8s70.8s.精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 29 / 67答案：(1)D(2)26s(3)70.8综合应用题组8(多选)如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，下列说法中正确的是()A甲、乙两单摆的摆长相等B甲摆的振幅比乙摆大c甲摆的机械能比乙摆大D在 t0.5s 时有正向最大加速度的是乙摆E由图象可以求出当地的重力加速度解析：选 ABD.由图看出，两单摆的周期相同，同一地点 g相同，由单摆的周期公式 T2lg 得知，甲、乙两单摆的摆长 l 相等，故 A 正确；甲摆的振幅为 10cm，乙摆的振幅为 7cm，则甲摆的振幅比乙摆大，故 B 正确；尽管甲摆的振幅比乙摆大，两摆的摆长也相等，但由于两摆的质量未知，无法比较机械能的大小，故 c 错误；在 t0.5s 时，甲摆经过平衡位置，振动的加速度为零，而乙摆的位移为负向最大，则乙摆具有正向最大加速度，故 D 正确；由单摆的周期公式 T2lg 得 g42lT，由于单摆的摆长未知，所以不能求得当地的重力加速度，故 E 错误9如图甲所示是一个摆线长度可调的单摆振动的情景图，o 是它的平衡位置，P、Q 是小球所能到达的最高位置小精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 30 / 67球的质量 m0.4kg，图乙是摆线长为 l 时小球的振动图象，g 取 10m/s2.(1)为测量单摆的摆动周期，测量时间应从摆球经过_(填“o” “P”或“Q”)时开始计时；测出悬点到小球球心的距离(摆长)L 及单摆完成 n 次全振动所用的时间t，则重力加速度 g_(用 L、n、t 表示)(2)由图乙写出单摆做简谐运动的表达式，并判断小球在什么位置时加速度最大？最大加速度为多少？解析：(1)因摆球经过最低点的速度大，容易观察和计时，所以测量时间应从摆球经过最低点 o 开始计时单摆周期Ttn，再根据单摆周期公式 T2Lg，可解得g42n2Lt2.(2)由图乙可知单摆的振幅A5cm，2T22rad/srad/s，所以单摆做简谐运动的表达式为 x5sint(cm)小球在最大位移处的加速度最大，由图乙可看出此摆的周期是 2s，根据 T2Lg，可求得摆长为 L1m，加速度最大值 amFmmmgALm1051021m/s20.5m/s2.答案：(1)o42n2Lt2(2)x5sint(cm)小球在最大位移处的加速度最大0.5m/s210弹簧振子以 o 点为平衡位置，在 B、c 两点间做简谐运精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 31 / 67动，在 t0 时刻，振子从 o、B 间的 P 点以速度 v 向 B 点运动；在 t0.20s 时刻，振子速度第一次变为v；在t0.50s 时刻，振子速度第二次变为v.(1)求弹簧振子的振动周期 T；(2)若 B、c 之间的距离为 25cm，求振子在 4.00s 内通过的路程；(3)若 B、c 之间的距离为 25cm，从平衡位置开始计时，写出弹簧振子位移表达式，并画出弹簧振子的振动图象解析：(1)画出弹簧振子简谐运动示意图如图所示由对称性可得 T0.220.50.224s1s(2)若 B、c 之间距离为 25cm，则振幅 A1225cm12.5cm振子 4.00s 内通过的路程 s4412.5cm200cm(3)根据 xAsint，A12.5cm，2T2rad/s得 x12.5sin2t(cm)振动图象如图所示答案：(1)1s(2)200cm(3)x12.5sin2t(cm)图象见解析图第 2 节机械波精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 32 / 67一、机械波1机械波的形成条件(1)有发生机械振动的波源(2)有传播介质，如空气、水等2传播特点(1)传播振动形式、传递能量、传递信息(2)质点不随波迁移3机械波的分类机械波横波：振动方向与传播方向垂直.纵波：振动方向与传播方向在同一条直线上.二、描述机械波的物理量1波长 ：在波动中振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离用“”表示2频率 f：在波动中，介质中各质点的振动频率都是相同的，都等于波源的振动频率3波速 v、波长 和频率 f、周期 T 的关系公式：vTf.机械波的速度大小由介质决定，与机械波的频率无关三、机械波的图象1图象：在平面直角坐标系中，用横坐标表示介质中各质点的平衡位置，用纵坐