高考物理总复习 选考部分 机械振动 机械波 光 电磁波 相对论简介 基础课1 机械振动课件

1、高考导航高考导航考点内容考点内容要求要求高考高考(全国卷全国卷)三年命题情况对照分析三年命题情况对照分析201520162017机械振动机械振动与机械波与机械波简谐运动简谐运动卷卷T34(1)：光：光的双缝干涉的双缝干涉T34(2)：波传播的：波传播的周期性周期性卷卷T34(1)：光：光的折射、全反射、的折射、全反射、双缝干涉双缝干涉T34(2)：波的传播，：波的传播，波长、频率与波波长、频率与波速的关系速的关系卷卷T34(1)：波：波的性质的性质T34(2)：光的折射、：光的折射、全反射及几何关全反射及几何关系的应用系的应用卷卷T34(1)：电：电磁波磁波T34(2)：波速公式：波速公式和振

2、动位移函数和振动位移函数式式卷卷T34(1)：波：波的传播和质点振的传播和质点振动的关系动的关系T34(2)：光的折射：光的折射现象现象卷卷T34(1)：波的干涉加强波的干涉加强点和减弱点的点和减弱点的判断判断T34(2)：折射：折射定律定律卷卷T34(1)：双缝干涉图样双缝干涉图样T34(2)：折射：折射定律定律卷卷T34(1)：波动图象波动图象T34(2)：光的：光的全反射、折射全反射、折射定律定律简谐运动的公式和图象简谐运动的公式和图象单摆、周期公式单摆、周期公式受迫振动和共振受迫振动和共振机械波、横波和纵波机械波、横波和纵波横波的图象横波的图象波速、波长和频率波速、波长和频率(周期周期

3、)的关系的关系波的干涉和衍射现象波的干涉和衍射现象多普勒效应多普勒效应电磁振电磁振荡与电荡与电磁波磁波电磁波的产生电磁波的产生电磁波的发射、传播和接收电磁波的发射、传播和接收电磁波谱电磁波谱光光光的折射定律光的折射定律折射率折射率全反射、光导纤维全反射、光导纤维光的干涉、衍射和偏振现象光的干涉、衍射和偏振现象相对论相对论狭义相对论的基本假设狭义相对论的基本假设质能关系质能关系实验一：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度实验一：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度实验二：测定玻璃的折射率实验二：测定玻璃的折射率基础课基础课1机械振动机械振动简谐运动单摆、单摆的周期公式简谐运动单摆、单摆的周期公式

4、知 识 排知 识 排查查平衡位置平衡位置回复力回复力简谐运动的两种模型简谐运动的两种模型模型模型弹簧振子弹簧振子单摆单摆示意图示意图简谐运简谐运动条件动条件(1)弹簧质量可忽略弹簧质量可忽略(2)无摩擦等阻力无摩擦等阻力(3)在弹簧弹性限度在弹簧弹性限度内内(1)摆线为不可伸缩摆线为不可伸缩的轻细线的轻细线(2)无空气等阻力无空气等阻力(3)最大摆角小于最大摆角小于10弹力弹力重力重力原长原长受迫振动和共振受迫振动和共振固有频率固有频率固有频率固有频率最大最大(1)振幅就是简谐运动物体的位移。振幅就是简谐运动物体的位移。()(2)简谐运动的回复力可以是恒力。简谐运动的回复力可以是恒力。()(3

5、)简谐运动的平衡位置就是质点所受合力为零的位置。简谐运动的平衡位置就是质点所受合力为零的位置。()(4)做简谐运动的质点先后通过同一点，回复力、速度、加速做简谐运动的质点先后通过同一点，回复力、速度、加速度、位移都是相同的。度、位移都是相同的。()(5)简谐运动的图象描述的是振动质点的轨迹。简谐运动的图象描述的是振动质点的轨迹。()(6)根据简谐运动的图象可以判断质点在某一时刻的位移大小、根据简谐运动的图象可以判断质点在某一时刻的位移大小、振动方向。振动方向。()(7)物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关。物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关。()答案答案(1)(2)(3)(4)(

6、5)(6)(7)小 题 速小 题 速练练1. .思考判断思考判断2. .(2016海南单科，海南单科，16)(多选多选)下列说法正确的是下列说法正确的是()A. .在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比正比B. .弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变持不变C. .在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期越小谐振动的周期越小D. .系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性系统做稳定的受迫振动时，

7、系统振动的频率等于周期性驱动力的频率驱动力的频率E. .已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振子在任意时刻运动速度的方向子在任意时刻运动速度的方向答案答案ABD3. .人教版选修人教版选修34P5T3如图如图1所示，在所示，在t0到到t4s的范围的范围内回答以下问题。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？速度的方向相同？在哪些时间内跟瞬时速度的方向相反？(2)质点在第质点在第2s末的位移是多少？末的位移是

8、多少？(3)质点在前质点在前2s内走过的路程是多少？内走过的路程是多少？答案答案(1)在在01s，23s内位移方向跟它的瞬时速度方向相内位移方向跟它的瞬时速度方向相同；在同；在12s，34s内位移方向跟它的瞬时速度方向相反。内位移方向跟它的瞬时速度方向相反。(2)0(3)20cm图图1简谐运动的规律简谐运动的规律简谐运动的规律简谐运动的规律五个特征五个特征1. .动力学特征：动力学特征：Fkx，“”表示回复力的方向与位移方向表示回复力的方向与位移方向相反，相反，k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数。是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数。2. .运动学特征：运动学特征：简谐运动的加速度与物体偏离平

9、衡位置的位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，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，均增大，v、Ek均减小，靠近平衡位置时则相均减小，靠近平衡位置时则相反。反。3. .运动的周期性特征：运动的周期性特征：相隔相隔T或或nT的两个时刻振子处于同一位的两个时刻振子处于同一位置且振动状态相同。置且振动状态相同。4. .对称性特征对称性特征(2)如图如图2所示，振子经过关于平衡位置所示，振子经过关于平衡位置O对称对称的两点的两点P、P(OPOP)时，速度的大小、动能、时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位

10、置的位移大小相等。势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等。图图2(3)振子由振子由P到到O所用时间等于由所用时间等于由O到到P所用时间，即所用时间，即tPOtOP。(4)振子往复过程中通过同一段路程振子往复过程中通过同一段路程(如如OP段段)所用时间相等，所用时间相等，即即tOPtPO。5. .能量特征：能量特征：振动的能量包括动能振动的能量包括动能Ek和势能和势能Ep，简谐运动过，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。程中，系统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒。1. .(多选多选)如图如图3所示，一轻质弹簧上端固定在天花板所示，一轻质弹簧上端固定在天花板上，下端连接一

11、物块，物块沿竖直方向以上，下端连接一物块，物块沿竖直方向以O点为中点为中心点，在心点，在C、D两点之间做周期为两点之间做周期为T的简谐运动。的简谐运动。已知在已知在t1时刻物块的速度大小为时刻物块的速度大小为v、方向向下，动、方向向下，动能为能为Ek。下列说法正确的是。下列说法正确的是()图图3答案答案ACD2. .(2018辽宁鞍山模拟辽宁鞍山模拟)(多选多选)弹簧振子做简谐运动，弹簧振子做简谐运动，O为平衡为平衡位置，当它经过点位置，当它经过点O时开始计时，经过时开始计时，经过0.3s，第一次到达点，第一次到达点M，再经过，再经过0.2s第二次到达点第二次到达点M，则弹簧振子的周期不可能，

12、则弹簧振子的周期不可能为为()A. .0.53sB. .1.4sC. .1.6sD. .2sE. .3s答案答案BDE3.如图如图4，一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块构成弹簧振，一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块构成弹簧振子，该物块是由子，该物块是由a、b两个小物块粘在一起组成的。物块在光两个小物块粘在一起组成的。物块在光滑水平面上左右振动，振幅为滑水平面上左右振动，振幅为A0，周期为，周期为T0。当物块向右通。当物块向右通过平衡位置时，过平衡位置时，a、b之间的粘胶脱开，以后小物块之间的粘胶脱开，以后小物块a振动的振动的振幅和周期分别为振幅和周期分别为A和和T，则，则A_A0(填填“”、“

13、”、“”或或“”)。图图4解析解析当物块向右通过平衡位置时，脱离前：当物块向右通过平衡位置时，脱离前：由机械能守恒可知，平衡位置处的动能等于最大位移处的弹由机械能守恒可知，平衡位置处的动能等于最大位移处的弹性势能，因此脱离后振子振幅变小；由于弹簧振子的质量减性势能，因此脱离后振子振幅变小；由于弹簧振子的质量减小，根据小，根据a可知，在同一个位置物块可知，在同一个位置物块a的加速度变大，即的加速度变大，即速度变化更快，故脱离后周期变小。速度变化更快，故脱离后周期变小。答案答案简谐运动的公式和图象简谐运动的公式和图象1. .简谐运动的数学表达式简谐运动的数学表达式xAsin(t)2. .根据简谐运

14、动图象可获取的信息根据简谐运动图象可获取的信息(1)确定振动的振幅确定振动的振幅A和周期和周期T。(如图如图5所示所示)图图5答案答案ABE2. .(2018山西统测山西统测)(多选多选)如图如图6甲所示，水平的光滑杆上有一甲所示，水平的光滑杆上有一弹簧振子，振子以弹簧振子，振子以O点为平衡位置，在点为平衡位置，在a、b两点之间做简谐两点之间做简谐运动，其振动图象如图乙所示。由振动图象可以得知运动，其振动图象如图乙所示。由振动图象可以得知()A. .振子的振动周期等于振子的振动周期等于2t1B. .在在t0时刻，振子的位置在时刻，振子的位置在a点点C. .在在tt1时刻，振子的速度为零时刻，振

15、子的速度为零D. .在在tt1时刻，振子的速度最大时刻，振子的速度最大E. .从从t1到到t2，振子正从，振子正从O点向点向b点运动点运动图图6解析解析弹簧振子先后经历最短时间到达同一位置时，若速度弹簧振子先后经历最短时间到达同一位置时，若速度相同，则这段时间间隔就等于弹簧振子的振动周期，从振动相同，则这段时间间隔就等于弹簧振子的振动周期，从振动图象可以看出振子的振动周期为图象可以看出振子的振动周期为2t1，选项，选项A正确；在正确；在t0时时刻，振子的位移为零，所以振子应该在平衡位置刻，振子的位移为零，所以振子应该在平衡位置O，选项，选项B错误；在错误；在tt1时刻，振子在平衡位置时刻，振子

16、在平衡位置O，该时刻振子速度最，该时刻振子速度最大，选项大，选项C错误，错误，D正确；从正确；从t1到到t2，振子的位移方向沿正方，振子的位移方向沿正方向且在增加，所以振子正从向且在增加，所以振子正从O点向点向b点运动，选项点运动，选项E正确。正确。答案答案ADE3. .(多选多选)一水平弹簧振子沿一水平弹簧振子沿x轴方向做简谐运轴方向做简谐运动，平衡位置在坐标原点，向动，平衡位置在坐标原点，向x轴正方向运轴正方向运动时弹簧被拉伸，振子的振动图象如图动时弹簧被拉伸，振子的振动图象如图7所所示，已知弹簧的劲度系数为示，已知弹簧的劲度系数为20N/cm，振子，振子质量为质量为m0.1kg，则，则(

17、)A. .图中图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小为点对应的时刻振子所受的回复力大小为5N，方向指，方向指向向x轴的负方向轴的负方向B. .图中图中A点对应的时刻振子的速度方向指向点对应的时刻振子的速度方向指向x轴的正方向轴的正方向C. .图中图中A点对应的时刻振子的加速度大小为点对应的时刻振子的加速度大小为5m/s2D. .在在04s内振子通过的路程为内振子通过的路程为4cmE. .在在04s内振子做了内振子做了1.75次全振动次全振动图图7解析解析由简谐运动的特点和弹簧弹力与伸长量的关系可知，题由简谐运动的特点和弹簧弹力与伸长量的关系可知，题图中图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小为点

18、对应的时刻振子所受的回复力大小为Fkx200.25N5N，方向指向，方向指向x轴的负方向，并且振子正在远离轴的负方向，并且振子正在远离O点向点向x轴轴的正方向运动，选项的正方向运动，选项A、B正确；由牛顿第二定律知，题图中正确；由牛顿第二定律知，题图中A点对应的时刻振子的加速度大小为点对应的时刻振子的加速度大小为a50m/s2，选项，选项C错误；错误；由题图可读出周期为由题图可读出周期为2s，4s内振子完成两次全振动，通过的内振子完成两次全振动，通过的路程是路程是s24A240.5cm4cm，选项，选项D正确，正确，E错误。错误。答案答案ABD求解简谐运动问题时，要紧紧抓住一个模型求解简谐运动

19、问题时，要紧紧抓住一个模型水平方水平方向振动的弹簧振子，熟练掌握振子的振动过程以及振子向振动的弹簧振子，熟练掌握振子的振动过程以及振子振动过程中各物理量的变化规律，看到振动图象，头脑振动过程中各物理量的变化规律，看到振动图象，头脑中立即呈现出一幅弹簧振子振动的图景，再把问题一一中立即呈现出一幅弹簧振子振动的图景，再把问题一一对应、分析求解。对应、分析求解。1. .对单摆的理解对单摆的理解单摆周期公式及用单摆测定重力加速单摆周期公式及用单摆测定重力加速度度3. .用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度(1)实验原理与操作实验原理与操作产生原因产生原因减小方法减小方法偶然误偶然误差差测量时间测量

20、时间(单摆周单摆周期期)及摆长时产生及摆长时产生误差误差多次测量再求平均值多次测量再求平均值计时从单摆经过平衡计时从单摆经过平衡位置时开始位置时开始系统误系统误差差主要来源于单摆模主要来源于单摆模型本身型本身摆球要选体积小，密摆球要选体积小，密度大的度大的最大摆角要小于最大摆角要小于101. .(多选多选)下列说法正确的是下列说法正确的是()A. .单摆运动到平衡位置时，回复力为零单摆运动到平衡位置时，回复力为零B. .只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力的频率只有发生共振时，受迫振动的频率才等于驱动力的频率C. .水平放置的弹簧振子做简谐振动时的能量等于在平衡位水平放置的弹簧振子做简谐

21、振动时的能量等于在平衡位置时振子的动能置时振子的动能D. .单摆的周期随摆球质量的增大而增大单摆的周期随摆球质量的增大而增大E. .同一地点，两单摆的摆长相等时，周期也相等同一地点，两单摆的摆长相等时，周期也相等答案答案ACE2. .(多选多选)如图如图8所示为同一地点的两个单摆甲、乙的振动图象，下所示为同一地点的两个单摆甲、乙的振动图象，下列说法正确的是列说法正确的是()A. .甲、乙两单摆的摆长相等甲、乙两单摆的摆长相等B. .甲摆的振幅比乙摆的大甲摆的振幅比乙摆的大C. .甲摆的机械能比乙摆的大甲摆的机械能比乙摆的大D. .在在t0.5s时有正向最大加速度的是乙摆时有正向最大加速度的是乙

22、摆E. .由图象可以求出当地的重力加速度由图象可以求出当地的重力加速度图图8答案答案ABD3. .在在“用单摆测定重力加速度用单摆测定重力加速度”的实验中：的实验中：(1)摆动时偏角满足摆动时偏角满足的条件是偏角小于的条件是偏角小于5，为了减小测量周期的误差，计时开，为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最始时，摆球应是经过最_(填填“高高”或或“低低”)点的位置，点的位置，且用停表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期。且用停表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期。图图9甲中停表示数为一单摆全振动甲中停表示数为一单摆全振动50次所用的时间，则单摆次所用的时间，则单摆振动周

23、期为振动周期为_。图图9(2)用最小刻度为用最小刻度为1mm的刻度尺测摆长，测量情况如图乙所示。的刻度尺测摆长，测量情况如图乙所示。O为悬挂点，从图乙中可知单摆的摆长为为悬挂点，从图乙中可知单摆的摆长为_m。(3)若用若用L表示摆长，表示摆长，T表示周期，那么重力加速度的表达式为表示周期，那么重力加速度的表达式为g_。(4)考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生甲说：考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生甲说：“因为空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。度变小，因此振动周期变大。”学生乙说：学生

24、乙说：“浮力对摆球的影浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变”，这，这两个学生中两个学生中_。A. .甲的说法正确甲的说法正确B. .乙的说法正确乙的说法正确C. .两学生的说法都是错误的两学生的说法都是错误的(2)从悬点到球心的距离即为摆长，可得从悬点到球心的距离即为摆长，可得L0.9980m。(4)由于受到空气浮力的影响，小球的质量没变而相当于小球由于受到空气浮力的影响，小球的质量没变而相当于小球所受重力减小，即等效重力加速度减小，因而振动周期变大，所受重力减小，即等效重力加速度减小，因而振动周期变大，选项选项A正确。

25、正确。自由振动、受迫振动和共振的关系比较自由振动、受迫振动和共振的关系比较受迫振动和共振受迫振动和共振自由振动自由振动受迫振动受迫振动共振共振受力受力情况情况仅受回复力仅受回复力受驱动力作用受驱动力作用受驱动力作受驱动力作用用振动振动周期周期或频或频率率由系统本身性质由系统本身性质决定，即固有周决定，即固有周期期T0或固有频率或固有频率f0由驱动力的周由驱动力的周期或频率决定，期或频率决定，即即TT驱驱或或ff驱驱T驱驱T0或或f驱驱f0振动振动能量能量振动物体的机械振动物体的机械能不变能不变由产生驱动力由产生驱动力的物体提供的物体提供振动物体获振动物体获得的能量最得的能量最大大1. .(多选

26、多选)关于受迫振动和共振，下列说法正确的是关于受迫振动和共振，下列说法正确的是()A. .火车过桥时限制速度是为了防止火车发生共振火车过桥时限制速度是为了防止火车发生共振B. .若驱动力的频率为若驱动力的频率为5Hz，则受迫振动稳定后的振动频率一，则受迫振动稳定后的振动频率一定为定为5HzC. .当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅当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最大D. .一个受迫振动系统在非共振状态时，同一振幅对应的驱动一个受迫振动系统在非共振状态时，同一振幅对应的驱动力频率一定有两个力频率一定有两个E. .受迫振动系统的机械能守恒受迫振动系统的机械能守恒解析解析火车过桥时限制速度是为了防止桥发生共振，选项火车过桥时限制速度是为了防止桥发生共振，选项A错错误；对于一个受迫振动系统，若驱动力的频率为误；对于一个受迫振动系统，若驱动力的频率为5Hz，则振，则振动系统稳定后的振动频率也一定为动系统稳定后的振动频率也一定为5Hz，选项，选项B正确；由共振正确；由共振的定义可知，选项