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

第一页，共48页。[高考(ɡāokǎo)导航]考点内容要求高考(全国卷)三年命题情况对照分析201520162017机械振动与机械波

简谐运动ⅠⅠ卷·T34(1)：光的双缝干涉T34(2)：波传播的周期性Ⅱ卷·T34(1)：光的折射、全反射、双缝干涉T34(2)：波的传播，波长、频率与波速的关系Ⅰ卷·T34(1)：波的性质T34(2)：光的折射、全反射及几何关系的应用Ⅱ卷·T34(1)：电磁波T34(2)：波速公式和振动位移函数式Ⅲ卷·T34(1)：波的传播和质点振动的关系T34(2)：光的折射现象Ⅰ卷·T34(1)：波的干涉加强点和减弱点的判断T34(2)：折射定律Ⅱ卷·T34(1)：双缝干涉图样T34(2)：折射定律Ⅲ卷·T34(1)：波动图象T34(2)：光的全反射、折射定律简谐运动的公式和图象Ⅱ单摆、周期公式Ⅰ受迫振动和共振Ⅰ机械波、横波和纵波Ⅰ横波的图象Ⅱ波速、波长和频率(周期)的关系Ⅰ波的干涉和衍射现象Ⅰ多普勒效应Ⅰ电磁振荡与电磁波电磁波的产生Ⅰ电磁波的发射、传播和接收Ⅰ电磁波谱Ⅰ光光的折射定律Ⅱ折射率Ⅰ全反射、光导纤维Ⅰ光的干涉、衍射和偏振现象Ⅰ相对论狭义相对论的基本假设Ⅰ质能关系Ⅰ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

实验三：用双缝干涉测光的波长

第二页，共48页。基础课1机械振动第三页，共48页。简谐运动(jiǎnxiéyùndònɡ)单摆、单摆的周期公式知识(zhīshi)排查平衡位置回复(huífù)力第四页，共48页。第五页，共48页。简谐运动(jiǎnxiéyùndònɡ)的两种模型模型弹簧振子单摆示意图简谐运动条件(1)弹簧质量可忽略(2)无摩擦等阻力(3)在弹簧弹性限度内(1)摆线为不可伸缩的轻细线(2)无空气等阻力(3)最大摆角小于10°第六页，共48页。弹力(tánlì)重力(zhònglì)原长第七页，共48页。受迫振动(shòupòzhèndònɡ)和共振固有频率(ɡùyǒupínlǜ)固有频率(ɡùyǒupínlǜ)最大第八页，共48页。(1)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。()(3)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(xiānhòu)通过同一点，回复力、速度、加速度、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。()(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、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。()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√(7)√小题(xiǎotí)速练1.思考(sīkǎo)判断第九页，共48页。2.(2016·海南单科，16)(多选)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(píngfāng)与其摆长成正比 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，就可知振子在任意时刻运动速度的方向第十页，共48页。答案(dáàn)ABD第十一页，共48页。3.[人教版选修3－4·P5·T3]如图1所示，在t＝0到t＝4s的范围内回答(huídá)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(duōshǎo)？(3)质点在前2s内走过的路程是多少(duōshǎo)？答案(1)在0～1s，2～3s内位移方向跟它的瞬时速度方向相同；在1～2s，3～4s内位移方向跟它的瞬时速度方向相反。(2)0(3)20cm图1第十二页，共48页。简谐运动(jiǎnxiéyùndònɡ)的规律简谐运动的规律——五个特征1.动力学特征：F＝－kx，“－”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。2.运动学特征：简谐运动的加速度与物体(wùtǐ)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。第十三页，共48页。4.对称性特征(tèzhēng)(2)如图2所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小(dàxiǎo)、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小(dàxiǎo)相等。图2 (3)振子由P到O所用时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′。 (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tOP＝tPO。5.能量(néngliàng)特征：振动的能量(néngliàng)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。第十四页，共48页。1.(多选)如图3所示，一轻质弹簧上端固定(gùdìng)在天花板上，下端连接一物块，物块沿竖直方向以O点为中心点，在C、D两点之间做周期为T的简谐运动。已知在t1时刻物块的速度大小为v、方向向下，动能为Ek。下列说法正确的是()图3第十五页，共48页。答案(dáàn)ACD第十六页，共48页。2.(2018·辽宁鞍山模拟(mónǐ))(多选)弹簧振子做简谐运动，O为平衡位置，当它经过点O时开始计时，经过0.3s，第一次到达点M，再经过0.2s第二次到达点M，则弹簧振子的周期不可能为() A.0.53s B.1.4s C.1.6s D.2s E.3s第十七页，共48页。第十八页，共48页。答案(dáàn)BDE第十九页，共48页。3.如图4，一轻弹簧(tánhuáng)一端固定，另一端连接一物块构成弹簧(tánhuáng)振子，该物块是由a、b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A0，周期为T0。当物块向右通过平衡位置时，a、b之间的粘胶脱开，以后小物块a振动的振幅和周期分别为A和T，则A________A0(填“>”、“<”或“＝”),T________T0(填“>”、“<”或“＝”)。图4第二十页，共48页。解析(jiěxī)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(děngyú)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小，根据a＝－可知，在同一个位置物块a的加速度变大，即速度变化更快，故脱离后周期变小。答案<<第二十一页，共48页。简谐运动(jiǎnxiéyùndònɡ)的公式和图象1.简谐运动的数学表达式 x＝Asin(ωt＋φ)2.根据简谐运动图象可获取的信息 (1)确定(quèdìng)振动的振幅A和周期T。(如图5所示)图5第二十二页，共48页。第二十三页，共48页。第二十四页，共48页。答案(dáàn)ABE第二十五页，共48页。2.(2018·山西统测)(多选)如图6甲所示，水平的光滑杆上有一弹簧振子，振子以O点为平衡位置，在a、b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(kěyǐ)得知()A.振子的振动周期(zhōuqī)等于2t1B.在t＝0时刻，振子的位置在a点C.在t＝t1时刻，振子的速度为零D.在t＝t1时刻，振子的速度最大E.从t1到t2，振子正从O点向b点运动图6第二十六页，共48页。解析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，从振动图象可以看出振子的振动周期为2t1，选项A正确；在t＝0时刻，振子的位移为零，所以振子应该在平衡位置O，选项B错误(cuòwù)；在t＝t1时刻，振子在平衡位置O，该时刻振子速度最大，选项C错误(cuòwù)，D正确；从t1到t2，振子的位移方向沿正方向且在增加，所以振子正从O点向b点运动，选项E正确。答案ADE第二十七页，共48页。3.(多选)一水平弹簧振子沿x轴方向做简谐运动，平衡位置在坐标原点，向x轴正方向运动时弹簧被拉伸，振子的振动图象(túxiànɡ)如图7所示，已知弹簧的劲度系数为20N/cm，振子质量为m＝0.1kg，则()A.图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小(dàxiǎo)为5N，方向指向x轴的负方向B.图中A点对应的时刻振子的速度方向指向x轴的正方向C.图中A点对应的时刻振子的加速度大小(dàxiǎo)为5m/s2D.在0～4s内振子通过的路程为4cmE.在0～4s内振子做了1.75次全振动图7第二十八页，共48页。解析由简谐运动的特点和弹簧弹力与伸长量的关系可知，题图中A点对应的时刻振子所受的回复力大小为F＝kx＝20×0.25N＝5N，方向指向x轴的负方向，并且振子正在远离O点向x轴的正方向运动，选项A、B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a＝＝50m/s2，选项C错误；由题图可读出周期为2s，4s内振子完成两次全振动，通过的路程(lùchéng)是s＝2×4A＝2×4×0.5cm＝4cm，选项D正确，E错误。答案ABD第二十九页，共48页。求解简谐运动问题时，要紧紧抓住一个模型——水平方向振动的弹簧振子(zhènzǐ)，熟练掌握振子(zhènzǐ)的振动过程以及振子(zhènzǐ)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(zhènzǐ)振动的图景，再把问题一一对应、分析求解。第三十页，共48页。1.对单摆(dānbǎi)的理解单摆周期公式(gōngshì)及用单摆测定重力加速度第三十一页，共48页。第三十二页，共48页。3.用单摆测定重力加速度(1)实验(shíyàn)原理与操作第三十三页，共48页。

产生原因减小方法偶然误差测量时间(单摆周期)及摆长时产生误差①多次测量再求平均值②计时从单摆经过平衡位置时开始系统误差主要来源于单摆模型本身①摆球要选体积小，密度大的②最大摆角要小于10°第三十四页，共48页。1.(多选)下列说法(shuōfǎ)正确的是() A.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 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置时振子的动能 D.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，周期也相等第三十五页，共48页。答案(dáàn)ACE第三十六页，共48页。2.(多选)如图8所示为同一地点的两个单摆甲、乙的振动图象(túxiànɡ)，下列说法正确的是()A.甲、乙两单摆的摆长相等B.甲摆的振幅比乙摆的大C.甲摆的机械能比乙摆的大D.在t＝0.5s时有正向(zhènɡxiànɡ)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图8第三十七页，共48页。答案(dáàn)ABD第三十八页，共48页。3.在“用单摆测定重力加速度”的实验中：(1)摆动时偏角满足的条件是偏角小于5°，为了减小测量周期的误差，计时开始(kāishǐ)时，摆球应是经过最________(填“高”或“低”)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。图9甲中停表示数为一单摆全振动50次所用的时间，则单摆振动周期为________。图9第三十九页，共48页。(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，从图乙中可知单摆的摆长为________m。(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＝________。(4)考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生(xuésheng)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(xuésheng)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(xuésheng)中________。A.甲的说法正确B.乙的说法正确C.两学生(xuésheng)的说法都是错误的第四十页，共48页。(2)从悬点到球心(qiúxīn)的距离即为摆长，可得L＝0.9980m。(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所受重力减小，即等效重力加速度减小，因而振动(zhèndòng)周期变大，选项A正确。第四十一页，共48页。自由振动、受迫振动和共振的关系(guānxì)比较受迫振动(shòupòzhèndònɡ)和共振

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T＝T驱或f＝f驱T驱＝T0或f驱＝f0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(θ≤5°)机械工作时底座发生的振动共振筛、声音的共鸣等第四十二页，共48页。1.(多选)关于(guānyú)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B.若驱动力的频率为5Hz，则受迫振动稳定后的振动频率一定为5HzC.当驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大D.一个受迫振动系统在非共振状态时，同一振幅对应(duìyìng)的驱动力频率一定有两个E.受迫振动系统的机械能守恒第四十三页，共48页。解析火车过桥(ɡuòqiáo)时限制速度是为了防止桥发生共振，选项A错误；对于一个受迫振动系统，若驱动力的频率为5Hz，则振动