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2019-2020年高三物理第二輪復(fù)習(xí)教學(xué)案 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 人教版 高考要求 1、彈簧振子，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅，周期和頻率，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象 Ⅱ 2、單擺，在小振幅條件下單擺作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，周期公式 Ⅱ 3、振動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)化 Ⅰ 4、自由振動(dòng)和受迫振動(dòng)，受迫振動(dòng)的振動(dòng)頻率，共振及其常見的應(yīng)用 Ⅰ 5、振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播——波，橫波和縱波，橫波的圖象，波長(zhǎng)，頻率和波速的關(guān)系 Ⅱ 6、波的疊加，波的干涉，衍射現(xiàn)象 Ⅰ 7、聲波，超聲波及其應(yīng)用 Ⅰ 8、多普勒效應(yīng) Ⅰ 周期： 機(jī)械振動(dòng) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 物理量：振幅、周期、頻率 運(yùn)動(dòng)規(guī)律 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象 阻尼振動(dòng) 無(wú)阻尼振動(dòng) 受力特點(diǎn) 回復(fù)力：F= - kx 彈簧振子：F= - kx 單擺： 受迫振動(dòng) 動(dòng) 共振 在介質(zhì)中 的傳播 機(jī)械波 形成和傳播特點(diǎn) 類型 橫波 縱波 描述方法 波的圖象 波的公式： x=vt 特性 聲波，超聲波及其應(yīng)用 波的疊加 干涉 衍射 多普勒效應(yīng) 實(shí)例 知識(shí)整合： 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波這一部分概念較多，考點(diǎn)較多，對(duì)圖象要求層次較高，因而高考試題對(duì)本部分內(nèi)容考查的特點(diǎn)是試題容量較大，綜合性較強(qiáng)，一道題往往要考查力學(xué)的多個(gè)概念或者多個(gè)規(guī)律。因此，在復(fù)習(xí)本部分時(shí)，應(yīng)注意概念的理解和記憶、應(yīng)注意機(jī)械振動(dòng)與牛頓定律、動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律的綜合應(yīng)用。在理解和掌握簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征和動(dòng)力學(xué)特征的基礎(chǔ)上，進(jìn)而掌握機(jī)械波的相關(guān)知識(shí)。本部分高考題多以選擇題出現(xiàn)，但試題信息量大，一道題中考查多個(gè)概念、規(guī)律，尤其注重對(duì)波的考查 互動(dòng)課堂： 問題再現(xiàn) 問題1：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的判斷方法和運(yùn)動(dòng)過程 例1、兩根質(zhì)量均可不計(jì)的彈簧，勁度系數(shù)分別為K1、K2，它們與一個(gè)質(zhì)量為m的小球組成的彈簧振子，如圖1所示。試證明彈簧振子做的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。 例2、彈簧振子在光滑的水平面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在振子向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過程中： A．振子所受的回復(fù)力逐漸增大 B．振子的位移逐漸增大 C．振子的速度逐漸減小 D．振子的加速度逐漸減小。 問題2：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性和周期性 例3、如圖2所示，一輕質(zhì)彈簧豎直放置，下端固定在水平面上，上端處于a位置，當(dāng)一重球放在彈簧上端靜止時(shí)，彈簧上端被壓縮到b位置?，F(xiàn)將重球（視為質(zhì)點(diǎn)）從高于位置的c位置沿彈簧中軸線自由下落，彈簧被重球壓縮到最低位置d.以下關(guān)于重球運(yùn)動(dòng)過程的正確說法應(yīng)是 A、重球下落壓縮彈簧由a至d的過程中，重球做減速運(yùn)動(dòng)。 B、重球下落至b處獲得最大速度。 C、重球下落至d處獲得最大加速度。 C a b d 圖2 D、由a至d過程中重球克服彈簧彈力做的功等于小球由c下落至d處時(shí)重力勢(shì)能減少量。 X O X 圖1 例4、有人利用安裝在氣球載人艙內(nèi)的單擺來確定氣球的高度。已知該單擺在海平面處的周期是T0。當(dāng)氣球停在某一高度時(shí)，測(cè)得該單擺周期為T.求該氣球此時(shí)離海平面的高度h。把地球看作質(zhì)量均勻分布的半徑為R的球體。 課堂提升 問題再現(xiàn) 例5、一彈簧振子作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，周期為T ，則下列說法中正確的是：  A、若t時(shí)刻和(t+△t)時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)位移的大小相等、方向相同，則△t一定等于T的整數(shù)倍；  B、若t時(shí)刻和(t+△t)時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)速度的大小相等、方向相反，則△t一定等于T/2的整數(shù)倍； C、若△t=T，則在t時(shí)刻和(t+△t)時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)的加速度 一定相等；  D、若△t=T/2 ，則在t時(shí)刻和(t+△t)時(shí)刻彈簧的長(zhǎng)度一定相等。 問題3：用簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象分析問題 A B 圖3 例6、如圖3中兩單擺擺長(zhǎng)相同，平衡時(shí)兩擺球剛好接觸，現(xiàn)將擺球A在兩擺線所在平面內(nèi)向左拉開一小角度后釋放，碰撞后，兩擺球分開各自做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，以mA、mB分別表示擺球A、B的質(zhì)量，則 A、如果mA>mB，下一次碰撞將發(fā)生在平衡位置右側(cè)； B、如果mAf2,則λ1<λ2,則P點(diǎn)右側(cè)某處質(zhì)點(diǎn)振幅可達(dá)到（A1+A2），而如果f1λ2,則P點(diǎn)左側(cè)某處質(zhì)點(diǎn)振幅可達(dá)到（A1+A2），選項(xiàng)D是正確的；根據(jù)波的疊加原理，兩列波相遇后各自保持原來的波形，即如選項(xiàng)C所述。 綜上所述，本題正確答案為ACD. 例19、分析與解：兩列波在相遇的某一時(shí)刻兩列波“消失”了，是因?yàn)閮闪胁ǚ謩e引起各質(zhì)點(diǎn)的位移矢量和為零。但兩列波分別引起各質(zhì)點(diǎn)總的振動(dòng)速度的矢量和不為零。對(duì)于a點(diǎn)，波1使其振動(dòng)的速度為零，波2使其振動(dòng)的速度也向下，故a點(diǎn)的振動(dòng)合速度應(yīng)向下。而對(duì)于b點(diǎn)，波1使其振動(dòng)的速度方向向上，波2使其振動(dòng)的速度為零，故b點(diǎn)的振動(dòng)合速度應(yīng)向上。所以B選項(xiàng)正確。 例20、錯(cuò)解：從圖中可以看出：振幅最大的是x=2，6的點(diǎn)，振幅最小的是x=4，8的點(diǎn)。 分析糾錯(cuò)：對(duì)于x=4、8的點(diǎn)，此時(shí)兩列波引起的位移的矢量和為零，但兩列波引起的振動(dòng)速度的矢量和最大，故應(yīng)是振動(dòng)最強(qiáng)的點(diǎn)，即振幅最大的點(diǎn)。對(duì)于x=2和6的點(diǎn)，此時(shí)兩列波引起的位移矢量和為零，兩列波引起的振動(dòng)速度的矢量和也為零，故應(yīng)是振動(dòng)最弱的點(diǎn)，即振幅最小的點(diǎn)。 例21、錯(cuò)解：由質(zhì)點(diǎn)Q（x=9m），經(jīng)過0.4s波傳到它，又經(jīng)過T/4（0.1s）Q點(diǎn)第一次到達(dá)波峰，所以C對(duì)。 分析糾錯(cuò)：（1）從圖上可以看出波長(zhǎng)為4m，選A。 圖7 （2）實(shí)際上“相繼出現(xiàn)兩個(gè)波峰”應(yīng)理解為，出現(xiàn)第一波峰與出現(xiàn)第二個(gè)波峰之間的時(shí)間間隔。因?yàn)樵谝粋€(gè)周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng)，而一次全振動(dòng)應(yīng)表現(xiàn)為“相繼出現(xiàn)兩個(gè)波峰”，即T=0.4s。則V=λ/T=10m/s,所以B選項(xiàng)正確。 （3）質(zhì)點(diǎn)Q（x=9m）經(jīng)過0.4s開始振動(dòng)，而波是沿x軸正方向傳播，即介質(zhì)中的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)都被它左側(cè)的質(zhì)點(diǎn)所帶動(dòng)，從波向前傳播的波形圖7可以看出，0.4s波傳到Q時(shí)，其左側(cè)質(zhì)點(diǎn)在它下方，所以Q點(diǎn)在0.5s時(shí)處于波谷。再經(jīng)過0.2ss即總共經(jīng)過0.7s才第一次到達(dá)波峰，所以選項(xiàng)C錯(cuò)了。 （4）從波的向前傳播原理可以知道，M以后的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都是先向下振動(dòng)的。所以選項(xiàng)D是對(duì)的。 此題正確答案為A，B，D。 例22、錯(cuò)解：根據(jù)λ=VT=0.8m,SP=17．4m=(21+3/4)λ,SQ=16．2m=(20+1/4)λ,據(jù)此可作出波形圖如圖8所示，故可得到“P在波峰，Q在波峰”，而錯(cuò)選D。 分析糾錯(cuò)：波源S在振動(dòng)的過程之中要形成分別向左右傳播的兩列波，波形應(yīng)如圖9所示，故可得到“P在波峰，Q在波谷”，而應(yīng)選A。 圖9 圖8 例23、錯(cuò)解：由圖可知：波長(zhǎng)λ=8s,而在時(shí)間t內(nèi)波向前傳了3λ/2,所以周期T=2t/3，傳播速度v=12s/T，即AC正確。 分析糾錯(cuò)：上述解答錯(cuò)在沒有理解題意，題說“經(jīng)過時(shí)間t，前13個(gè)質(zhì)點(diǎn)第一次形成如圖乙所示的波形”，并不說波只傳到前13個(gè)質(zhì)點(diǎn)。如果是只傳到前13個(gè)質(zhì)點(diǎn)，由于第13個(gè)質(zhì)點(diǎn)此時(shí)振動(dòng)方向向下，所以質(zhì)點(diǎn)1開始運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度方向也應(yīng)該豎直向下，這與題給條件矛盾。所以在時(shí)間t內(nèi)波向前傳了2λ,所以周期T=t/2，傳播速度v=16s/T，即BD正確。 點(diǎn)擊高考 1、【分析】根據(jù)單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)與簡(jiǎn)諧振動(dòng)的圖象（如圖），單擺的周期就是單擺單擺振動(dòng)一個(gè)完整的周期所用的時(shí)間T＝2.0s，在2.0s末，擺球?qū)τ谄胶馕恢玫奈灰苮＝10cm。 2、【分析】觀察圖2，虛線波是實(shí)線波0.03s后的波形圖。分析x=1.2m處的質(zhì)點(diǎn)，在t=0.03s時(shí)刻向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，所以這列橫波向右傳播。則可以得到： ，， 分析選項(xiàng)A，f＝125HZ，，是可能的。 分析選項(xiàng)B，,,，不可能。 分析選項(xiàng)C，簡(jiǎn)諧波上任一質(zhì)點(diǎn)都作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，所受力都是指向平衡位置，加速度也指向平衡位置，t=0時(shí)x=1.4m處質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置之上，所以所受力及加速度的方向均為沿y軸負(fù)方向。 分析選項(xiàng)D，簡(jiǎn)諧波在傳播時(shí)，簡(jiǎn)諧波上的質(zhì)點(diǎn)在做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，并沒有隨波遷移。選A。 3、【分析】在簡(jiǎn)諧波中，相距半個(gè)波長(zhǎng)的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，它們的位移方向和運(yùn)動(dòng)方向是正好相反的，我們可以從正弦波形圖上可以看出。x=0與x=2m正好相距1/2個(gè)波長(zhǎng)，當(dāng)x=0處質(zhì)點(diǎn)處于其平衡位置上方且向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，x=2m處質(zhì)點(diǎn)處于其平衡位置下方且向上運(yùn)動(dòng)。A正確。 4、C 5、AD 6.F=24N; 7.0.47s,大于340m/s; 8.70次/分。