2018高中物理第一轮专题复习全套学案：选修3-4（9份）

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 / 212018 高中物理第一轮专题复习全套学案：选修 3-4（9 份）考点内容要求考纲解读简谐运动本章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.简谐运动的公式和图象单摆、单摆的周期公式受迫振动和共振机械波横波和纵波横波的图象精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 2 / 21波速、波长和频率(周期)的关系波的干涉和衍射现象多普勒效应光的折射定律折射率全反射、光导纤维光的干涉、衍射和偏振现象变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、电磁波及其传播电磁波的产生、发射和接收电磁波谱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：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：用双缝干涉测光的波长第 1 课时机械振动导学目标 1.理解简谐运动的概念、公式和图象，掌握简谐运动的回复力的特点和描述简谐运动的物理量.2.掌握单摆的振动规律和周期公式.3.理解受迫振动和共振的概念，掌精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 3 / 21握产生共振的条件一、简谐运动基础导引1图 1 是某质点做简谐运动的振动图象根据图象中的信息，回答下列问题(1)质点离开平衡位置的最大距离有多大？(2)在 1.5s 和 2.5s 这两个时刻，质点的位置各在哪里？(3)在 1.5s 和 2.5s 这两个时刻，质点向哪个方向运动？2参考图 1，在 t0 到 t4s 的范围内回答以下问题(1)质点相对平衡位置的位移的方向在哪些时间内跟它的瞬时速度的方向相同？在哪些时间内跟瞬时速度的方向相反？(2)质点在第 2s 末的位移是多少？(3)质点在前 2s 内走过的路程是多少？3请根据图 1 写出这个简谐振动的位移随时间变化的关系式知识梳理1概念：如果质点的位移与时间的关系遵从_函数的规律，即它的振动图象(xt 图象)是一条_曲线，这样的振动叫简谐运动精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 4 / 212动力学表达式 F_.运动学表达式 xAsin(t)3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，表示振动的强弱(3)周期 T 和频率 f：做简谐运动的物体完成_所需要的时间叫周期，而频率则等于单位时间内完成_；它们是表示振动快慢的物理量二者互为倒数关系4简谐运动的图象(1)物理意义：表示振动物体的位移随时间变化的规律(2)从平衡位置开始计时，函数表达式为 xAsint，图象如图 2 所示从最大位移处开始计时，函数表达式为 xAcost，图象如图 3 所示图 2 图 35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 / 21二、单摆基础导引图 4 是两个单摆的振动图象(1)甲、乙两个摆的摆长之比是多少？(2)以向右的方向作为摆球偏离平衡位置的位移的正方向，从 t0 起，乙第一次到达右方最大位移处时，甲振动到了什么位置？向什么方向运动？知识梳理如图 5 所示，平衡位置在最低点(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_和_都不计，球的直径比_短得多，这样的装置叫做单摆(2)视为简谐运动的条件：_.(3)回复力：小球所受重力沿_方向的分力，即：FG2Gsinmglx，F 的方向与位移 x 的方向相反(4)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)质量都没有关系注意单摆振动时，线的张力与重力沿摆线方向的分力的精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 6 / 21合力提供单摆做圆周运动的向心力重力沿速度方向的分力提供回复力，最大回复力大小为 mglA，在平衡位置时回复力为零，但合外力等于向心力，不等于零三、受迫振动和共振基础导引如图 6 所示，张紧的水平绳上吊着 A、B、c 三个小球B 靠近 A，但两者的悬线长度不同；c 远离球 A，但两者的悬线长度相同(1)让球 A 在垂直于水平绳的方向摆动，将会看到 B、c 球有什么表现？(2)在 c 球摆动起来后，用手使 A、B 球静止，然后松手，又将看到A、B 球有什么表现？知识梳理1受迫振动：系统在_作用下的振动做受迫振动的物体，它的周期(或频率)等于_的周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率)_关2共振：做受迫振动的物体，它的固有频率与驱动力的频率越接精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 7 / 21近，其振幅就越大，当二者_时，振幅达到最大，这就是共振现象共振曲线如图 7 所示.考点一简谐运动图象及运动规律考点解读1图象的应用(1)确定振动物体在任意时刻的位移如图 8 中，对应t1、t2时刻的位移分别为 x17cm，x25cm.(2)确定振动的振幅如图振幅是 10cm.(3)确定振动的周期和频率振动图象上一个完整的正弦(余弦)图形在时间轴上拉开的“长度”表示周期由图可知，oD、AE、BF 的间隔都等于振动周期，T0.2s，频率 f1T5Hz.(4)确定各质点的振动方向例如图中的 t1 时刻，质点正远离平衡位置向位移的正方向运动；在 t3 时刻，质点正向着平衡位置运动(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 / 21以|a1|a2|.2运动规律：公式 xAsin(t)(1)变化规律位移增大时回复力、加速度变大速度、动能减小势能增大机械能守恒振幅、周期、频率保持不变(2)对称规律做简谐运动的物体，在关于平衡位置对称的两点，回复力、位移、加速度具有等大反向的关系另外速度的大小、动能也具有对称性，速度的方向可能相同或相反振动质点来回通过相同的两点间的时间相等，如tBctcB；质点经过关于平衡位置对称的等长的两线段时所用的时间相等，如tBctBc，如图 9 所示典例剖析例 1如图 10 为一弹簧振子的振动图象，求：(1)该振子简谐运动的表达式(2)在第 2s 末到第 3s 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？(3)该振子在前 100s 的总位移是多少？路程是多少？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 / 21跟踪训练 1一弹簧振子做简谐运动，周期为 T，则()A若 t 时刻和(tt)时刻振子运动的位移大小相等、方向相同，则 t 一定等于 T 的整数倍B若 t 时刻和(tt)时刻振子运动的速度大小相等、方向相反，则 t 一定等于 T/2 的整数倍c若 tT，则在 t 时刻和(tt)时刻振子运动的加速度一定相等D若 tT/2，则在 t 时刻和(tt)时刻弹簧的长度一定相等考点二单摆的回复力与周期考点解读1受力特征：重力和细线的拉力(1)回复力：摆球重力沿切线方向上的分力，F 回mgsinmglxkx，负号表示回复力 F 与位移 x的方向相反(2)向心力：细线的拉力和重力沿细线方向的分力的合力充当向心力，F 向Fmgcos.注意：(1)当摆球在最高点时，F 向mv2R0，Fmgcos.(2)当摆球在最低点时，F 向mv2R，F 向最大，Fmgmv2R.2周期公式：T2lg，f12gl(1)测重力加速度 g.只要测出单摆的摆长 l，周期 T，就可精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 10 / 21以根据 g42lT2，求出当地的重力加速度 g.(2)l 为等效摆长，表示从悬点到摆球重心的距离，要区分摆长和摆线长，悬点实质为摆球摆动所在圆弧的圆心(3)g 为当地重力加速度典例剖析例 2已知单摆的振动图象如图 11 所示(1)读图可知振幅 A_m，振动频率 f_Hz；(2)求此单摆的摆长 l；(3)若摆球质量为 0.2kg，在摆动过程中，摆球受的回复力的最大值 Fm 是多少？(取 g10m/s2，210)跟踪训练 2细长轻绳下端拴一小球构成单摆，在悬挂点正下方 12 摆长处有一个能挡住摆线的钉子 A，如图 12 所示现将单摆向左方拉开一个小角度然后无初速度释放对于单摆的运动，下列说法中正确的是()A摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小B摆球在左右两侧上升的最大高度一样c摆球在平衡位置左右两侧走过的最大弧长相等D摆球在平衡位置右侧的最大摆角是左侧的 2 倍考点三受迫振动和共振的应用考点解读精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 11 / 211受迫振动的频率等于驱动力的频率，与固有频率无关2当驱动力频率等于物体固有频率时，发生共振现象，振幅最大典例剖析例 3 一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，如图 13 甲所示，该装置可用于研究弹簧振子的受迫振动匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图乙所示当把手以某一速度匀速运动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图象如图丙所示若用 T0 表示弹簧振子的固有周期，T 表示驱动力的周期，y 表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则：图 13(1)稳定后，物体振动的频率 f_Hz.(2)欲使物体的振动能量最大，需满足什么条件？答：_.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 / 21(3)利用上述所涉及的知识，请分析某同学所提问题的物理依据“某同学考虑，我国火车第六次大提速时，需尽可能的增加铁轨单节长度，或者是铁轨无接头” 答：_.跟踪训练 3图 14 所示是一个单摆做受迫振动时的共振曲线，表示振幅 A 与驱动力的频率 f 的关系，下列说法正确的是()A摆长约为 10cmB摆长约为 1mc若增大摆长，共振曲线的“峰”将向右移动D若增大摆长，共振曲线的“峰”将向左移动14.单摆模型的应用例 4如图 15 所示，AcB 为光滑弧形槽，弧形槽半径为R，R.甲球从弧形槽的球心处自由落下，乙球从 A 点由静止释放，问：(1)两球第 1 次到达 c 点的时间之比(2)若在圆弧的最低点 c 的正上方 h 处由静止释放小球甲，让其自由下精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 13 / 21落，同时乙球从圆弧左侧由静止释放，欲使甲、乙两球在圆弧最低点 c 处相遇，则甲球下落的高度 h 是多少？建模感悟从以上两例看出，单摆模型的构建及应用关键是要看所求实际问题是否具备单摆模型的典型力学特征，这就需要教师引导学生仔细分析研究题目所蕴含的力学条件信息跟踪训练 4一个半圆形光滑轨道如图 16 所示，半径是R，圆心是o，如果拿两个物体分别放在 o 点和 B 点(B 点离 A 点很近)，同时从静止释放，问这两个物体谁先到达 A 点？A 组简谐运动的振动图象1一质点做简谐运动的振动图象如图 17 所示，质点的速度与加速度方向相同的时间段是()A00.3sB0.3s0.6sc0.6s0.9sD0.9s1.2s2某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 14 / 21xAsin4tm，则质点()A第 1s 末与第 3s 末的位移相同B第 1s 末与第 3s 末的速度相同c3s 末至 5s 末的位移方向都相同D3s 末至 5s 末的速度方向都相同B 组单摆问题3如图 18 所示，一单摆悬于 o 点，摆长为 L，若在 o 点的竖直线上的 o点钉一个钉子，使 ooL2，将单摆拉至 A 处释放，小球将在 A、B、c 间来回振动，若振动中摆线与竖直方向夹角小于 5，则此摆的周期是()A2LgB2L2gc2(LgL2g)D(LgL2g)4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、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5.(1)将一个电动传感器接到计算机上，就可以测量快速变化的力，用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力的精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 15 / 21大小随时间变化的曲线如图 19 所示某同学由此图象提供的信息做出的下列判断中，正确的是_At0.2s 时摆球正经过最低点Bt1.1s 时摆球正经过最低点c摆球摆动过程中机械能减小D摆球摆动的周期是 T1.4s(2)图 20 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 时有最大正向加速度的是乙摆课时规范训练(限时：30 分钟)一、选择题1简谐运动的平衡位置是指()A速度为零的位置 B回复力为零的位置c加速度为零的位置 D位移最大的位置2(201021)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 / 21x0.1m；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,8s3悬挂在竖直方向上的弹簧振子，周期为 2s，从最低点的位置向上运动时开始计时，它的振动图象如图 1 所示，由图可知()图 1At1.25s 时振子的加速度为正，速度为正Bt1.7s 时振子的加速度为负，速度为负ct1.0s 时振子的速度为零，加速度为负的最大值Dt1.5s 时振子的速度为零，加速度为负的最大值4图 2 甲是一个弹簧振子的示意图，在 B、c 之间做简谐运动，o 是它的平衡位置，规定以向右为正方向，图乙是它的速度 v 随时间 t 变化的图象下面的说法中正确的是()甲 乙图 2At2s 时刻，它的位置在 o 点左侧 4cm 处Bt3s 时刻，它的速度方向向左ct4s 时刻，它的加速度为方向向右的最大值精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 17 / 21D它的一个周期时间为 8s5如图 3 所示，小球在 B、c 之间做简谐运动，o 为 Bc 间的中点，B、c 间的距离为 10cm，则下列说法正确的是()A小球的最大位移是 10cmB只有在 B、c 两点时，小球的振幅是 5cm，在 o 点时，小球的振幅是 0c无论小球在任何位置，它的振幅都是 5cmD从任意时刻起，一个周期内小球经过的路程都是 20cm6如图 4 所示，将小球甲、乙、丙(都可视为质点)分别从A、B、c 三点由静止同时释放，最后都到达竖直面内圆弧的最低点 D，其中甲是从圆心 A 出发做自由落体运动，乙沿弦轨道从一端 B 到达最低点 D，丙沿圆弧轨道从 c 点运动到 D，且 c 点很靠近 D 点，如果忽略一切摩擦阻力，那么下列判断正确的是()A甲球最先到达 D 点，乙球最后到达 D 点B甲球最先到达 D 点，丙球最后到达 D 点c丙球最先到达 D 点，乙球最后到达 D 点精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 18 / 21D甲球最先到达 D 点，无法判断哪个球最后到达 D 点二、非选择题7.有一弹簧振子在水平方向上的 B，c 之间做简谐运动，已知 B，c间的距离为 20cm，振子在 2s 内完成了 10 次全振动若从某时刻振子经过平衡位置时开始计时(t0)，经过 14 周期振子有正向最大加速度(1)求振子的振幅和周期；(2)在图 5 中作出该振子的位移时间图象；(3)写出振子的振动方程8一质点做简谐运动，其位移和时间关系如图 6 所示(1)求 t0.25102s 时的位移；(2)在 t1.5102s 到 2102s 的振动过程中，质点的位移、回复力、速度、动能、势能如何变化？(3)在 t0 到 8.5102s 时间内，质点的路程、位移各多大？复习讲义精品文档2016 全新精品资料-全新公文范文 -全程指导写作 独家原创 19 / 21基础再现一、基础导引(1)10cm(2)在 1.5s 时，质点的位置在 7cm 处在 2.5s 时，质点的位置在7cm 处(3)这两个时刻，质点都向下运动2(1)第 1s 内和第 3s 内，位移方向跟速度的方向相同第 2s 内和第 4s 内，位移方向跟速度的方向相反(2)0(3)20cm3x10sin2tcm知识梳理1.正弦正弦2.kx3(1)平衡位置振动质点所在位置(2)最大距离(3)一次全振