2022届全国新高考物理冲刺复习 振动波动综合及与运动力电综合

2022届全国新高考物理冲刺复习

振动波动综合及与运动力电综合

一、主要题型与解决的问题

1.1典型题型

分析历年高考综合题目归类出振动波动综合及与运动力电综合单元主要涉及的题型：①由振

动图像解决振动、波动规律问题；②由波动图像解决振动、波动规律问题；③波的叠加问题；④

振动、波动图像综合求解振动、波动规律问题；⑤小球在匀强电场中做振动问题：⑥单杆在匀强

磁场中做振动问题。

1.2主要问题

多年的教学实践得知，学生不能较好的处理解决振动波动综合及与运动力电综合问题，主要

是存在以下原因：①没有很好的形成物理观念；振动、波的特点和规律模糊；不能透彻理解波速、

波长和频率的关系以及处理多值问题；不能准确读、用振动、波的图像；不会从相互作用和能量

的角度认识振动与波；②建模能力差；没能较好的领悟波的叠加规律，不能清晰的构建运动模型

来处理振动与电场、磁场问题；③综合分析、推理、归纳等科学思维有待发展；不能处理好振动

与波综合图像问题；电路分析、受力分析、运动分析出错：物体在电场、磁场中运动涉及的作用

力、速度、动量、做功、能量、电荷量、电流、电压、磁通量之间的关系混乱；牛顿运动定律、

动量定律、动量守恒定律、能量守恒定律以及功能关系不能灵活应用。

二、单元学习目标

学习目标素养指向

1.通过质点在各种场中做简谐运动的分析，理解振动的本质特征和特

点，会用表达式、图像表征简谐运动的特征和规律；形成质点受到回

复力做简谐运动的相互作用与运动观；形成在振动过程中动能、重力

势能、弹性势能、电势能变化以及守恒的能量观。

2.通过波动图像、波动叠加、对比振动图与波形图分析，能理解波的

产生条件，会用多种图像表征波的传播规律，掌握波速、波长和频率

（周期）的关系；形成波动过程各质点相互作用观，各运动物理量相物理观念

互关系与具有周期性的运动观时空观，波动矢量叠加、能量传递以及

守恒观念。

3.通过对动生与感生电源的分析，提炼电磁感应中的能量变化，从能

量观的角度认识电磁感应问题.

4.通过质点在电场、磁场中的不同情境中振动分析，体验力与运动的

关系，形成深化力决定运动，运动反映力的相互作用观。

1.能用整体法或隔离法分析物体或物体系的回复力，掌握用等效思维

科学思维

方法建构相关物理模型。

2.能借助图像推理得到结论，对相关现象作出合理的解释，同时体脸

对称性、守恒思想的科学思维魅力。

3.经历建构简谐运动模型过程，体会采用类比法、等效法建构物理模

型的思维方式，认识物理模型在解决实际问题中的作用，掌握解决类

弹簧振子和类单摆问题的解题思路。

4.经历对波动图像的分析，会用上下坡法、平移法、微元法判断波的

传播方向和质点的振动方向。

5.能够用波的峰谷图、波面图表示波的传播规律，掌握用图像法和公

式法分析干涉现象。

6.通过振动图像和波动图像综合问题的分析，体会运用图像描述复杂

过程的方法，能够运用公式和图像法求解决振动、波动及波叠加等综

合问题，认识数形结合思想和转化思想方法在解决物理问题的应用。

7.经历在不同情境或主题下迁移模型法解决问题的过程，掌握模型法

解决振动力电综合问题与波干涉的解题思路，感受模型法解决实际问

题的思维魅力。

1.通过了解生产和生活中振动和波动的现象，认识机械振动与机械波

在现代科技和生产生活中的应用，体会物理与生活实际的紧密联系；

2.通过解决具体振动综合问题，体会物理知识的应用价值，进一步增

科学态度与责任

强STSE的意识；

3.经历振动与波动、振动与电场、振动与电磁感应综合问题的分析体

会自然界各实物有相互联系的。

二、学习框图

1.1思维框图

图1

1.2知识框图

图2

1.3情境框图

图3

从图1思维框图得出学习思路：先应用图像、表达式的方法掌握一个质点振动

规律，理清各物理量关系以及变化规律；再延伸到多个质点振动形成波动规律以及

图像；或延伸到电场中振动动模型、磁场中振动模型；对于振动模型通过建模、受

力分析、运动分析、动量分析、能量分析，应用牛顿运动定律联系分析运动特征，

结合动量定理、功能关系、能量守恒定律进行综合分析、科学推理形成动量能量特

征，再由此推广到电场中振动动模型、磁场中振动模型进行综合分析形成处理此类

综合问题的思路。对于波动模型，从传播规律出发，掌握波速、频率、波长以及它

们关系式，再深入到分析波动图像；最后辨别分析波动特性还学会分析波的叠加现

象；形成物理观念，提升科学思维。

三、教学速议

学习任务教师活动学生活动

任务一：构建振动模型，由振动图提供生活实际问题，引导学生构建通过思考、展示、交流构建振动模

像分析振动过程质点位移、速度、振动模型、画出振动图像分析振动型、画出振动图像分析各物理量变

回复力、加速度、频率、周期、南各物理量变化规律以及联系化规律以及联系，并总结表述

频率、动能、势能等变化规律

任务二：构建波动模型，由波动动提供波动图像，引导学生分析振动思考、展示、交流波动过程中各振

图像分析波动动过程频率、周期、各质点振动情况，引导学生分析波动质点振动情况，分析波动过程各

角频率、波长、波速等物理量关系动过程各物理量联系物理量联系，并总结方法与物理量

关系

任务三：用波的叠加原理分析两列提供两列波在同一直线上叠加、一思考、展示、交流两列波叠加发生

波的叠加加强点和减弱点，用图象个平面内叠加情景，引导学生建立干涉条件、独立传播要加原理、图

法分析叠加点频率相同的两列波叠加模型，分析象法分析叠加点的强弱情况

登加规律

任务四：振动与波动图像综合问题提供振动与波动图像综合题0（1.通过自主学习，展示、交流：如何

的探究和演练已知振动图像问题；2.已知波动图由振动图像分析振动、波动问题；

像问题：3.已知振动图像与波动图如何由波动图像分析振动、波动问

像问题）：引导学生运用数彩结合题：如何由振动图像与波动图像分

由波动图像分析振动情况、由振动析振动、波动问题：并总结表达出

图像分析波动情况、波动图像与振方法、心得

动图像分析振动、波动规律.

任务五：探究和演练带电单摆、弹提供带电单摆、弹簧振子在电场与通过独立思考、交流：受力、运动、

黄振子在电场、重力场中振动问题重力场中振动问题，引导学生构建各力做功、各种能量、动量、冲量

模型，分析振动过程中位移、速度、情况，运用牛顿运动定律、动量定

回复力、加速度、频率、周期、角理、功能关系、能量守恒定律进行

频率、动能、势能、电势能、动量、分析求解，归纳表达出求解方法、

冲量等变化规律表达求解思路以及注意事项

任务六：探究和演练单杆在磁场中提供单杆在匀强磁场与重力场中通过独立思考、交流：受力、运动、

振动问题振动问题，引导学生构建模型（运各力做功、各种能量、动量、冲量

动模型、电路模型），分析电路、情况，运用牛顿运动定律、动量定

振动过程中位移、速度、回复力、理、功能关系、能量守恒定律进行

加速度、周期、角频率、动能、势分析求解，归纳表达出求解方法、

能、电能、动量、冲量等变化规律表达求解思路以及注意事项

四、学业评价

1.（物理观念、科学思维指向问题）如图甲所示，在X0水平面内，固定放置着间距为/的两平

行金属直导轨，其间连接有阻值为/?的电阻，电阻两端连接示波器（内阻可视为无穷大），可动

态显示电阻/?两端的电压。两导轨间存在大小为8、方向垂直导轨平面的匀强磁场。t=0时一质

量为以长为/的导体棒在外力尸作用下从*二改位置开始做简谐运动，观察到示波器显示的电压

随时间变化的波形是如图乙所示的正弦曲线。取％=上昆_,则简谐运动的平衡位置在坐标原

27CBI

点a不计摩擦阻力和其它电阻，导体棒始终垂直导轨运动。（提示：可以用『X图象下的“面

积”代表力尸所做的功）

（D求导体棒所受到的安培力q随时间t的变化规律；

（2）求在。至0.257■时间内外力尸的冲量；

（3）若,。时外力田=1N,/=1m,7i2ns,m1kg,庐1Q,4=0.5V,5=0.5T,求外力与安培

力大小相等时棒的位置坐标和速度。

题目求解过程素养要素素养类型素养水平

第（1）具有电磁感应、闭物理观念

由图示的波形可得u=umsin^-t

问合电路欧姆定律、（规律）

U2n安培力知识。

I=^-msin—t

RT能在熟悉的问题情科学思维

BlU27r境中根据需要选用（模型建构）

F=—BIl=-------m-sin—t

ART恰当的模型水平3

能对常见的物理现科学思维

象进行分析和推（科学推

理，获得结论并作理）

出解释。

第（2）安培力的冲量=-AqBl=-此誓具有安培力、电量、物理观念

问电磁感应、冲量、（规律）

水平3

U.27r动量定理、简谐运

v=—msin—t

BlT动知识。

由动量定理，有能对综合性物理问科学思维

题进行分析和推（科学推

所以/尸=甯+嚓

理，获得结论。理）水平4

第（3）棒做简谐运动，有具有安培力、电磁物理观念

问感应、简谐运动、（规律）

FA+F=—kx图像法求变力做

功、动能定理、能

当自=-F时，x=0,v=±vm=±lm/s

的转化与守恒定律

水平3

当片=尸时，设％—X'tV-V知识。

1能将实际问题中的科学思维

一户’

PA=对象和过程转换成（模型建

又F。=—kx。物理模型构）

所以2k=V

能对综合性物理问科学思维

由动能定理

3题进行分析和推（科学推

理，获得结论。理）

所以解得叼=专科v[=亲m/s

水平4

12

x2=W=_忑根/$

2.（物理观念、科学思维指向问题）如图所示，在水平面内有两根间距为/的金属导轨平行放置，

导轨末端通过一小段塑料接口与足够长的倾斜平行金属导轨平滑连接，倾角为6。在区域I,III

和IV中，存在垂直于导轨向上的匀强磁场3,B2和&,磁感应强度分别为员，2员和员：区域II

中导轨粗糙，宽度为&其余部分均光滑。磁场边界44上放置金属棒a,磁场边界”右侧附

近静止放置金属棒6,倾斜导轨足够远处连接有电感为/•的电感线圈。现让金属棒a以初速度心

进入磁场，发现它最终刚好停在了CC'（边界左侧），而金属棒6恰能滑入倾斜轨道。已知金

属棒a与轨道粗糙部分的动摩擦因数为〃，金属棒a的电阻为凡其余电阻均不计，金属棒a、

。的质量均为〃，重力加速度取g,求：

（1）在金属棒a刚进入磁场瞬间，金属棒。的加速度；

（2）金属棒a在离开区域I后产生的焦耳热0

（3）金属棒6能沿倾斜导轨向下滑行的最大距离尤。（已知自感线圈的自感动势

题目求解过程素养要素素养类型素养水平

第⑴具有电磁感应、闭物理观念

E

问a棒进入磁场瞬间：接Bdvc,1=—合电路欧姆定律、（模型建

R

构建电路模型、安构、规律）

培力知识。

棒b：七=〃2练=网户

能对常见的物理现科学思维水平3

象进行分析和推（科学推理）

理，获得结论并作

由牛顿第二定律得：。=2电%出解释。

mR

第（2）设金属棒a离开磁场I区域时的速度为具有运动学规律、物理观念

问vi,此时金属棒b的速度为v,金属棒a安培力、电量、电（规律）

2水平3

在区域n中做匀减速运动得：磁感应、冲量、动

量定理知识。

V1-2〃gd,.-.v,-Jljugd

能对综合性物理问科学思维

棒a穿越磁场区域I过程中，由动量定理题进行分析和推