2019版高考物理總復(fù)習(xí) 專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波課件.ppt

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專題十五機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 高考幫 物理 專題十五機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 考情精解讀 A 考點(diǎn)幫 知識(shí)全通關(guān) 目錄CONTENTS 考綱要求 命題規(guī)律 命題分析預(yù)測(cè) 考點(diǎn)1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律和圖象描述 考點(diǎn)2機(jī)械波的形成與傳播 考點(diǎn)3實(shí)驗(yàn) 探究單擺的運(yùn)動(dòng) 用單擺測(cè)定重力加速度 方法1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的判定方法 方法2簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)周期公式的應(yīng)用方法 方法3波的圖象問(wèn)題的求解方法 B 方法幫 題型全突破 C 考法幫 考向全掃描 考向1對(duì)彈簧振子的考查 考向2對(duì)機(jī)械波的形成與傳播的考查 考向3對(duì)波的疊加問(wèn)題的考查 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 考向4對(duì)用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)的考查 考情精解讀 考綱要求命題規(guī)律命題分析預(yù)測(cè) 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 2 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的公式和圖象 3 單擺 周期公式 4 受迫振動(dòng)和共振 5 機(jī)械波 橫波和縱波 6 橫波的圖象 7 波速 波長(zhǎng)和頻率 周期 的關(guān)系 8 波的干涉和衍射現(xiàn)象 9 多普勒效應(yīng) 10 實(shí)驗(yàn) 探究單擺的運(yùn)動(dòng) 用單擺測(cè)定重力加速度 考綱要求 命題規(guī)律 1 高考中對(duì)本專題的考查以圖象為主 考查簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 機(jī)械波傳播的空間關(guān)系 波速的相關(guān)計(jì)算 波的多解問(wèn)題以及用單擺測(cè)定重力加速度等 2 預(yù)計(jì)2019年高考對(duì)本專題的考查仍會(huì)以定性分析或簡(jiǎn)單的定量計(jì)算為主 難度一般 但要注意本專題中與實(shí)際生活相聯(lián)系的題目 命題分析預(yù)測(cè) A 考點(diǎn)幫 知識(shí)全通關(guān) 考點(diǎn)1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律和圖象描述考點(diǎn)2機(jī)械波的形成與傳播考點(diǎn)3實(shí)驗(yàn) 探究單擺的運(yùn)動(dòng) 用單擺測(cè)定重力加速度 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性 1 空間的對(duì)稱性振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在關(guān)于平衡位置對(duì)稱的兩點(diǎn) 位移x 回復(fù)力F 加速度a 速度v 動(dòng)能Ek 勢(shì)能Ep的大小均相等 其中回復(fù)力F 加速度a與位移x的方向相反 而速度v與位移x的方向可能相同 也可能相反 2 時(shí)間的對(duì)稱性如圖所示 振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)來(lái)回通過(guò)相同的兩點(diǎn)間的時(shí)間相等 即tBC tCB 振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)通過(guò)關(guān)于平衡位置對(duì)稱的等長(zhǎng)的兩線段的時(shí)間相等 即tBC tB C 2 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體 其位移x 回復(fù)力F 加速度a 速度v都隨時(shí)間t按 正弦 或 余弦 規(guī)律變化 它們的周期均相同 其位移隨時(shí)間變化的表達(dá)式為x Asin t 或x Acos t 考點(diǎn)1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律和圖象描述 3 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的兩種模型 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 4 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象 1 從平衡位置開(kāi)始計(jì)時(shí) 函數(shù)表達(dá)式為x Asin t 圖象如圖甲所示 2 從最大位移處開(kāi)始計(jì)時(shí) 函數(shù)表達(dá)式為x Acos t 圖象如圖乙所示 圖甲圖乙 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 注意 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象表示的是振子的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律 而振子的實(shí)際軌跡并不是正弦 或余弦 曲線 5 受迫振動(dòng)和共振現(xiàn)象 1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 阻尼振動(dòng) 受迫振動(dòng)和共振現(xiàn)象的比較簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化的模型 物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的一切阻力都不考慮 阻尼振動(dòng)卻需要考慮阻力的影響 是更實(shí)際的一種運(yùn)動(dòng) 而受迫振動(dòng)則是物體做阻尼振動(dòng)時(shí)受到周期性驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng) 它們對(duì)比列表如下 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 續(xù)表 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 2 共振曲線 如圖所示的共振曲線表示受迫振動(dòng)的振幅A 縱坐標(biāo) 隨驅(qū)動(dòng)力頻率f 橫坐標(biāo) 的變化而變化 驅(qū)動(dòng)力的頻率f跟振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率f0相差越小 振幅越大 驅(qū)動(dòng)力的頻率f等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率f0時(shí) 振幅最大 做受迫振動(dòng)的系統(tǒng)機(jī)械能不守恒 系統(tǒng)與外界時(shí)刻進(jìn)行能量交換 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 考點(diǎn)2機(jī)械波的形成與傳播 1 機(jī)械波的形成 1 產(chǎn)生條件 要有機(jī)械振動(dòng)和傳播機(jī)械波的介質(zhì) 2 形成原因 介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)受波源或鄰近質(zhì)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)做受迫振動(dòng) 3 分類 分為橫波 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向垂直 和縱波 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向平行 2 機(jī)械波的傳播 1 介質(zhì)依存性 機(jī)械波的傳播離不開(kāi)介質(zhì) 真空中不能傳播機(jī)械波 2 能量信息性 機(jī)械波是以振動(dòng)的形式傳播 因此機(jī)械波可以傳遞能量和信息 3 傳播不移性 在波的傳播方向上 各質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近振動(dòng) 并不隨波定向遷移 4 時(shí)空重復(fù)性 時(shí)間上的重復(fù)性 周期 空間上的重復(fù)性 波長(zhǎng) 5 周期 頻率同源性 介質(zhì) 包括不同介質(zhì) 中各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期和頻率都等于振源振動(dòng)的周期和頻率 而且在傳播過(guò)程中保持穩(wěn)定 6 起振同向性 各質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的方向與振源開(kāi)始振動(dòng)的方向相同 3 描述機(jī)械波的物理量 1 波長(zhǎng) 相對(duì)平衡位置的位移總是相等的兩個(gè)相鄰的質(zhì)點(diǎn)間的距離 2 周期 波在介質(zhì)中傳播一個(gè)波長(zhǎng)所用的時(shí)間 波的周期取決于波源 3 波速 波在單位時(shí)間內(nèi)傳播的距離 機(jī)械波的波速取決于介質(zhì) 不同頻率 相同性質(zhì)的波在同一介質(zhì)中的波速相同 波速可用公式v f計(jì)算 4 波的圖象 1 物理意義 描述介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻偏離平衡位置的位移 2 簡(jiǎn)諧波的圖象 正弦或余弦曲線 3 振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象的比較 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 考點(diǎn)3實(shí)驗(yàn) 探究單擺的運(yùn)動(dòng) 用單擺測(cè)定 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 B 方法幫 題型全突破 方法1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的判定方法方法2簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)周期公式的應(yīng)用方法方法3波的圖象問(wèn)題的求解方法 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 方法1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的判定方法 方法解讀 1 回復(fù)力判定式法做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力跟振動(dòng)物體的位移成正比 但方向相反 即F kx 利用F kx判斷振動(dòng)是否是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的步驟 1 以平衡位置為原點(diǎn) 沿運(yùn)動(dòng)方向建立直角坐標(biāo)系 2 在振動(dòng)過(guò)程中任選一位置 平衡位置除外 對(duì)振動(dòng)物體進(jìn)行受力分析 3 將力沿振動(dòng)方向分解 求出振動(dòng)方向上的合力 4 判定振動(dòng)方向上的合力與位移是否符合F kx關(guān)系即可 方法1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的判定方法 2 振動(dòng)圖象法簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移隨時(shí)間變化是一條正弦或余弦函數(shù)圖象 注意t 0時(shí)振子所處的位置 以平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn) 以振動(dòng)所在的直線為坐標(biāo)軸 規(guī)定正方向 用振動(dòng)圖象中該振子所在的位置坐標(biāo)來(lái)表示振動(dòng)位移 如圖所示 在t1時(shí)刻振子的位移為x1 在t2時(shí)刻振子的位移為x2 在t4時(shí)刻振子的位移為 x4 方法1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的判定方法 題型1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的證明考法示例1如圖所示 一立方體木塊漂浮在平靜的水面上 已知立方體的邊長(zhǎng)為a 質(zhì)量為m 平衡時(shí)其浸在水中的深度為h 水的密度為 現(xiàn)將其稍稍壓下 使其浸在水中的深度為b b h 由靜止釋放后木塊將在水面上下振動(dòng) 試證明在不計(jì)阻力的情況下木塊的振動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 題型2簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象判定考法示例2 2016北京高考 15 6分 如圖所示 彈簧振子在M N之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 以平衡位置O為原點(diǎn) 建立Ox軸 向右為x軸正方向 若振子位于N點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) 則其振動(dòng)圖象為解析開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí) 彈簧振子從正向最大位移處開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 故位移 時(shí)間圖象為A項(xiàng)中的圖 即A項(xiàng)正確 答案A 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 方法2簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)周期公式的應(yīng)用方法 題型4簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)周期和能量守恒的應(yīng)用考法示例4 2013全國(guó)卷 34 1 5分 如圖所示 一輕彈簧一端固定 另一端連接一物塊構(gòu)成彈簧振子 該物塊是由a b兩個(gè)小物塊粘在一起組成的 物塊在光滑水平面上左右振動(dòng) 振幅為A0 周期為T0 當(dāng)物塊向右通過(guò)平衡位置時(shí) a b之間的粘膠脫開(kāi) 以后小物塊a振動(dòng)的振幅和周期分別為A和T 則AA0 填 或 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 解析物塊通過(guò)平衡位置時(shí)彈性勢(shì)能為零 動(dòng)能最大 向右通過(guò)平衡位置后 a由于受到彈簧彈力做減速運(yùn)動(dòng) b做勻速運(yùn)動(dòng) 小物塊a與彈簧組成的系統(tǒng)的機(jī)械能小于原來(lái)系統(tǒng)的機(jī)械能 所以小物塊a的振幅減小 A A0 新系統(tǒng)中 振子振動(dòng)的振幅減小 振子質(zhì)量減小 周期減小 T T0 答案 特別提醒做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體 機(jī)械能守恒 在平衡位置時(shí)小物塊b離開(kāi) 會(huì)帶走部分能量 則此后振子振幅將減小 若在彈簧壓縮到最短時(shí)拿走b 則此后振子振幅不變 但兩種情況的周期都是減小的 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 題型5單擺周期公式的應(yīng)用考法示例5如圖所示 單擺甲放在空氣中 周期為T甲 單擺乙放在以加速度a向下加速的電梯中 周期為T乙 單擺丙帶正電 放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)B中 周期為T丙 單擺丁帶正電 放在勻強(qiáng)電場(chǎng)E中 周期為T丁 單擺甲 乙 丙 丁中懸線長(zhǎng)度 擺球大小與質(zhì)量均相同 那么A T甲 T乙 T丁 T丙B T乙 T甲 T丙 T丁C T丙 T甲 T丁 T乙D T丁 T甲 T丙 T乙 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 特別提醒分析問(wèn)題時(shí)注意等效重力加速度g的大小 對(duì)沿振動(dòng)方向的合外力進(jìn)行分析 單擺處在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中 由于擺球帶電 擺球會(huì)受電場(chǎng)力或洛淪茲力 此時(shí)單擺的周期是否變化應(yīng)從回復(fù)力的來(lái)源來(lái)看 如果除重力外的其他力參與提供回復(fù)力 則單擺周期變化 若不參與提供回復(fù)力 則單擺周期不變 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 方法3波的圖象問(wèn)題的求解方法 方法3波的圖象問(wèn)題的求解方法 3 上下坡 法 上下坡 法是把波形看成凹凸的路面 順著傳播方向看 上坡 時(shí)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向向下 下坡 時(shí)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向向上 如圖所示 因波的傳播方向向左 P點(diǎn)處在下坡段 由 上下坡 法得P點(diǎn)的振動(dòng)方向向上 即 上坡下 下坡上 4 同側(cè) 法 同側(cè) 法的意思是 波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向必定在波形的同一側(cè) 如圖所示 因波向左傳播 要使質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方向與波的傳播方向在波形的同一側(cè) 質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方向只能向上 方法3波的圖象問(wèn)題的求解方法 2 波的傳播問(wèn)題的多解性產(chǎn)生的主要原因 1 周期性 時(shí)間周期性 時(shí)間間隔 t與周期T的關(guān)系不明確 空間周期性 波傳播距離 x與波長(zhǎng) 的關(guān)系不明確 解決此類問(wèn)題時(shí) 往往采用從特殊到一般的思維方法 即找出在一個(gè)周期內(nèi)滿足條件的特例 在此基礎(chǔ)上 若知道時(shí)間關(guān)系 則加nT 若知空間關(guān)系 則加n 2 雙向性 傳播方向雙向性 波的傳播方向不確定 振動(dòng)方向雙向性 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定 3 兩質(zhì)點(diǎn)間的波形不確定形成多解 3 在求解有關(guān)振動(dòng)圖象和波的圖象問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 1 區(qū)分波的圖象和振動(dòng)圖象 關(guān)鍵是看橫軸表示的是位移x還是時(shí)間t 如果是位移x 則為波的圖象 如果是時(shí)間t 則為振動(dòng)圖象 方法3波的圖象問(wèn)題的求解方法 2 二者相互聯(lián)系 一個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)周期 波向前傳播一個(gè)波長(zhǎng) 二者振幅相等 3 根據(jù)波的圖象和傳播方向 可確定某質(zhì)點(diǎn)此時(shí)的位移和運(yùn)動(dòng)方向 從而可畫出該質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 4 根據(jù)某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 可知道該質(zhì)點(diǎn)的位移和運(yùn)動(dòng)方向 從而可知道波的傳播方向和某時(shí)刻的波形圖 題型6質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向關(guān)系判定考法示例6 多選 如圖所示為一橫波在某一時(shí)刻的波形圖 已知質(zhì)點(diǎn)F此時(shí)的振動(dòng)方向如圖所示 則A 波向右傳播B 此時(shí)質(zhì)點(diǎn)H和F的運(yùn)動(dòng)方向相同C 質(zhì)點(diǎn)C比質(zhì)點(diǎn)B先回到平衡位置D 此時(shí)速度數(shù)值最大的質(zhì)點(diǎn)是A E I 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 解法三 上下坡法 由于 上坡 時(shí)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向向下 故從質(zhì)點(diǎn)F向質(zhì)點(diǎn)E和質(zhì)點(diǎn)D運(yùn)動(dòng)時(shí)是 上坡 順著傳播方向 質(zhì)點(diǎn)E D振動(dòng)方向向下 而質(zhì)點(diǎn)H B A振動(dòng)方向向上 C正確 因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)到達(dá)平衡位置時(shí)速度最大 D正確 解法四同側(cè)法因質(zhì)點(diǎn)F的振動(dòng)方向向下 由 同側(cè) 法得 波的傳播方向向左 如圖所示 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 由 同側(cè) 法可以判斷 此時(shí)質(zhì)點(diǎn)H的振動(dòng)方向向上 與質(zhì)點(diǎn)F的振動(dòng)方向相反 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 同理 此時(shí)質(zhì)點(diǎn)B的振動(dòng)方向向上 質(zhì)點(diǎn)B要先到達(dá)最大位移處 然后再運(yùn)動(dòng)到平衡位置 所以質(zhì)點(diǎn)C比B先回到平衡位置 選項(xiàng)C正確 因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)到達(dá)平衡位置時(shí)速度最大 所以選項(xiàng)D正確 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 答案CD特別提醒不管用什么方法判定簡(jiǎn)諧橫波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的關(guān)系都要注意 介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)在垂直于波的傳播方向上在其平衡位置附近振動(dòng) 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 題型7波的多解性的考查考法示例7 2016四川高考 6 6分 多選 簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿直線傳播 P Q是傳播方向上相距10m的兩質(zhì)點(diǎn) 波先傳到P 當(dāng)波傳到Q開(kāi)始計(jì)時(shí) P Q兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖所示 則A 質(zhì)點(diǎn)Q開(kāi)始振動(dòng)的方向沿y軸正方向B 該波從P傳到Q的時(shí)間可能為7sC 該波的傳播速度可能為2m sD 該波的波長(zhǎng)可能為6m 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 特別提醒由雙向性及周期性帶來(lái)的多解問(wèn)題的一般解題思路 1 首先考慮雙向性 若題目未告知波的傳播方向或沒(méi)有其他條件暗示 應(yīng)首先按波傳播的雙向性進(jìn)行討論 2 對(duì)設(shè)定的傳播方向 確定 t和T的關(guān)系 一般先確定最簡(jiǎn)單的情況 即一個(gè)周期內(nèi)的情況 然后在此基礎(chǔ)上加nT 3 應(yīng)注意題目是否有限制條件 如有的題目限制波的傳播方向 或限制時(shí)間 t大于或小于一個(gè)周期等 所以解題時(shí)應(yīng)綜合考慮 加強(qiáng)多解意識(shí) 認(rèn)真分析題意 4 空間的周期性與時(shí)間的周期性是一致的 實(shí)質(zhì)上是波形平移規(guī)律的應(yīng)用 所以應(yīng)用時(shí)我們可以針對(duì)不同題目選擇其中一種方法求解 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 題型8振動(dòng)圖象和波的圖象相結(jié)合的問(wèn)題的考查考法示例8 2014全國(guó)卷 34 1 6分 多選 圖 a 為一列簡(jiǎn)諧橫波在t 2s時(shí)的波形圖 圖 b 為媒質(zhì)中平衡位置在x 1 5m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 P是平衡位置為x 2m的質(zhì)點(diǎn) 下列說(shuō)法正確的是A 波速為0 5m sB 波的傳播方向向右C 0 2s時(shí)間內(nèi) P運(yùn)動(dòng)的路程為8cmD 0 2s時(shí)間內(nèi) P向y軸正方向運(yùn)動(dòng)E 當(dāng)t 7s時(shí) P恰好回到平衡位置 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 數(shù)學(xué)第四章 三角函數(shù) 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 C 考法幫 考向全掃描 考向1對(duì)彈簧振子的考查考向2對(duì)機(jī)械波的形成與傳播的考查考向3對(duì)波的疊加問(wèn)題的考查考向4對(duì)用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)的考查 物理專題十五 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波在新高考的選考要求中是命題熱點(diǎn) 其中簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律及特點(diǎn) 機(jī)械波的傳播規(guī)律 波的圖象 振動(dòng)圖象 波的干涉 衍射 偏振 多普勒效應(yīng) 惠更斯原理等 一般以選擇題 填空題出現(xiàn) 機(jī)械波的波長(zhǎng) 頻率和波速的關(guān)系 波的圖象則多出現(xiàn)在計(jì)算題中 高考命題頻率較高 考情揭秘 命題透視 彈簧振子是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)重要實(shí)例之一 也是高考命題熱點(diǎn) 常把彈簧振子和其他物體的運(yùn)動(dòng)相聯(lián)系 綜合考查 屬于中等偏難的問(wèn)題 考向1對(duì)彈簧振子的考查 示例9 2015山東高考 38 1 4分 多選 如圖所示 輕彈簧上端固定 下端連接一小物塊 物塊沿豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 以豎直向上為正方向 物塊簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y 0 1sin 2 5 t m t 0時(shí)刻 一小球從距物塊h高處自由落下 t 0 6s時(shí) 小球恰好與物塊處于同一高度 取重力加速度的大小g 10m s2 以下判斷正確的是A h 1 7mB 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期是0 8sC 0 6s內(nèi)物塊運(yùn)動(dòng)的路程是0 2mD t 0 4s時(shí) 物塊與小球運(yùn)動(dòng)方向相反 考向1對(duì)彈簧振子的考查 考向1對(duì)彈簧振子的考查 命題透視 波的形成和傳播是學(xué)習(xí)機(jī)械波的基礎(chǔ) 在高考中主要涉及波的形成原因 橫波和縱波的區(qū)別兩個(gè)方面 一般以選擇題形式出現(xiàn) 屬于簡(jiǎn)單題 解答這類問(wèn)題時(shí)應(yīng)充分理解波的成因 振動(dòng)和波的聯(lián)系與區(qū)別 考向2對(duì)機(jī)械波的形成與傳播的考查 示例10 2017全國(guó)卷 34 1 5分 多選 如圖 一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播 實(shí)線為t 0時(shí)的波形圖 虛線為t 0 5s時(shí)的波形圖 已知該簡(jiǎn)諧波的周期大于0 5s 關(guān)于該簡(jiǎn)諧波 下列說(shuō)法正確的是A 波長(zhǎng)為2mB 波速為6m sC 頻率為1 5HzD t 1s時(shí) x 1m處的質(zhì)點(diǎn)處于波峰E t 2s時(shí) x 2m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)平衡位置 考向2對(duì)機(jī)械波的形成與傳播的考查 考向2對(duì)機(jī)械波的形成與傳播的考查 命題透視 波的疊加問(wèn)題難度不大 但易被忽略 高考有時(shí)會(huì)通過(guò)對(duì)它的考查來(lái)考查學(xué)生的知識(shí)完備性以及對(duì)波傳播特性的理解 考向3對(duì)波的疊加問(wèn)題的考查 示例11 2017全國(guó)卷 34 1 5分 如圖 a 在xy平面內(nèi)有兩個(gè)沿z方向做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的點(diǎn)波源S1 0 4 和S2 0 2 兩波源的振動(dòng)圖線分別如圖 b 和圖 c 所示 兩列波的波速均為1 00m s 兩列波從波源傳播到點(diǎn)A 8 2 的路程差為m 兩列波引起的點(diǎn)B 4 1 處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互 填 加強(qiáng) 或 減弱 點(diǎn)C 0 0 5 處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互 填 加強(qiáng) 或 減弱 圖 a 圖 b 圖 c 考向3對(duì)波的疊加問(wèn)題的考查 命題立意本題主要考查波的疊加以及對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用 意在考查學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問(wèn)題的能力 解析由勾股定理可知 S1A 10m S2A 8m 路程差為2m 由圖 b c 可知兩波源起始振動(dòng)方向相反 且兩波源到B點(diǎn)的距離相等 為5m 同時(shí)傳播到B點(diǎn) 故B處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互減弱 由題意可知兩列波的波長(zhǎng)為 vT 2m 兩列波到C點(diǎn)的路程差為1m 即半個(gè)波長(zhǎng) 但兩列波起始振動(dòng)方向相反 故C處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互加強(qiáng) 答案2減弱加強(qiáng) 考向3對(duì)波的疊加問(wèn)題的考查 命題透視 探究單擺周期與擺長(zhǎng)的關(guān)系是高考中的?？贾R(shí)點(diǎn) 通?？疾閱螖[擺長(zhǎng)和周期的測(cè)量 根據(jù)單擺的周期公式測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn) 另外拓展考查中常涉及游標(biāo)卡尺的讀數(shù) 考向4對(duì)用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)的考查 示例12 2015北京高考 21 2 15分 圖甲用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)裝置如圖甲所示 組裝單擺時(shí) 應(yīng)在下列器材中選用 選填選項(xiàng)前的字母 A 長(zhǎng)度為1m左右的細(xì)線B 長(zhǎng)度為30cm左右的細(xì)線C 直徑為1 8cm的塑料球D 直徑為1 8cm的鐵球 測(cè)出懸點(diǎn)O到小球球心的距離 擺長(zhǎng) L及單擺完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)間t 則重力加速度g 用L n t表示 下表是某同學(xué)記錄的3組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 并做了部分計(jì)算處理 考向4對(duì)用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)的考查 請(qǐng)計(jì)算出第3組實(shí)驗(yàn)中的T s g m s2 用多組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出T2 L圖象 也可以求出重力加速度g 已知三位同學(xué)作出的T2 L圖線的示意圖如圖乙中的a b c所示 其中a和b平行 b和c都過(guò)原點(diǎn) 圖線b對(duì)應(yīng)的g值最接近當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊闹?則相對(duì)于圖線b 下列分析正確的是 選填選項(xiàng)前的字母 圖乙 考向4對(duì)用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)的考查 A 出現(xiàn)圖線a的原因可能是誤將懸點(diǎn)到小球下端的距離記為擺長(zhǎng)LB 出現(xiàn)圖線c的原因可能是誤將49次全振動(dòng)記為50次C 圖線c對(duì)應(yīng)的g值小于圖線b對(duì)應(yīng)的g值 某同學(xué)在家里測(cè)重力加速度 他找到細(xì)線和鐵鎖 制成一個(gè)單擺 如圖丙所示 由于家里只有一根量程為30cm的刻度尺 于是他在細(xì)線上的A點(diǎn)做了一個(gè)標(biāo)記 使得懸點(diǎn)O到A點(diǎn)間的細(xì)線長(zhǎng)度小于刻度尺量程 保持該標(biāo)記以下的細(xì)線長(zhǎng)度不變 通過(guò)改變O A間細(xì)線長(zhǎng)度以改變擺長(zhǎng) 實(shí)驗(yàn)中 當(dāng)O A間細(xì)線的長(zhǎng)度分別為l1 l2時(shí) 測(cè)得相應(yīng)單擺的周期為T1 T2 由此可得重力加速度g 用l1 l2 T1 T2表示 圖丙 考向4對(duì)用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)的考查 考向4對(duì)用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)的考查 考向4對(duì)用單擺測(cè)定重力加速度的實(shí)驗(yàn)的考查