高中物理·選修3-4·教科版第一章機械振動1.2單擺

[目標定位]

1.知道什么是單擺.2.理解偏角很小時單擺的振動是簡諧運動.3.知道單擺的周期跟什么因素有關，了解單擺的周期公式并能用它進行計算．一、單擺的簡諧運動1．如圖1－2－1，若忽略懸掛小球的細線

的微小變化和

，且線長比球的

大得多，這樣的裝置就叫做單擺．預習導學圖1－2－1長度質(zhì)量直徑2．在偏角很小的情況下，單擺擺球所受的回復力與偏離平衡位置的位移成

，因而單擺在

時的振動是簡諧運動． 想一想單擺的回復力是否就是單擺所受的合外力？ 答案不是．單擺的運動可看作是變速圓周運動，其合力可分解為指向圓心的法向力和沿圓周切線的切向力，在沿圓周切線的切向力作用下，單擺做的是簡諧運動，因而單擺的回復力只是其所受合力的一個分力．預習導學正比偏角很小二、單擺做簡諧運動的周期 單擺在偏角很小的情況下做簡諧運動的周期T跟

的二次方根成正比，跟

的二次方根成反比，跟

無關，單擺做簡諧運動時的周期公式 為T＝

.預習導學擺長l重力加速度g振幅、擺球的質(zhì)量一、單擺及單擺的回復力1．單擺 (1)單擺是實際擺的理想化模型 (2)實際擺看作單擺的條件 ①擺線的形變量與擺線長度相比小得多 ②懸線的質(zhì)量與擺球質(zhì)量相比小得多 ③擺球的直徑與擺線長度相比小得多課堂講義課堂講義2．單擺的回復力 (1)單擺的回復力是由重力沿圓弧切向的分力F＝mgsinθ提供的．圖1－2－2課堂講義注意：(1)單擺經(jīng)過平衡位置時，回復力為零，但合外力不為零．(2)單擺的回復力為小球受到的沿切線方向的合力，而不是小球受到的合外力．課堂講義【例1】對于單擺的振動，以下說法中正確的是 (

) A．單擺振動時，擺球受到的向心力大小處處相等 B．單擺運動的回復力就是擺球受到的合力 C．擺球經(jīng)過平衡位置時所受回復力為零 D．擺球經(jīng)過平衡位置時所受合外力為零 解析單擺振動過程中受到重力和細線拉力的作用，把重力沿切向和徑向分解，其切向分力提供回復力，細線拉力與重力的徑向分力的合力提供向心力，向心力大小為mv2/l，可見最大偏角處向心力為零，平衡位置處向心力最大，而回復力在最大偏角處最大，平衡位置處為零．故應選C.課堂講義答案C借題發(fā)揮單擺振動的回復力是重力在切線方向的分力，或者說是擺球所受合外力在切線方向的分力．擺球所受的合外力在擺線方向的分力作為擺球做圓周運動的向心力，所以并不是合外力完全用來提供回復力．因此擺球經(jīng)過平衡位置時，只是回復力為零，而不是合外力為零(此時合外力提供擺球做圓周運動的向心力)．課堂講義針對訓練振動的單擺小球通過平衡位置時，關于小球受到的回復力及合外力的說法中正確的是 (

)A．回復力為零，合外力不為零，方向指向懸點B．回復力不為零，方向沿軌跡的切線C．合外力不為零，方向沿軌跡的切線D．回復力為零，合外力也為零解析振動的單擺小球通過平衡位置時，回復力為零，合外力指向懸點提供擺球圓周運動的向心力，故A選項正確．答案A課堂講義3．對周期公式的理解 (1)單擺的周期公式在單擺偏角很小時成立(偏角為5°時，由周期公式算出的周期和精確值相差0.01%)．課堂講義圖1－2－3課堂講義(3)公式中g是單擺所在地的重力加速度，由單擺所在的空間位置決定．(4)周期T只與l和g有關，與擺球質(zhì)量m及振幅無關．所以單擺的周期也叫固有周期．課堂講義【例2】在“探究單擺的周期和擺長的關系”實驗中． (1)下列說法正確的是________和________(填選項序號字母)． A．懸線越短越好 B．懸線上端固定且擺角要小 C．擺球應在豎直平面內(nèi)擺動 D．擺球擺至最高點時開始計時

課堂講義(2)以擺球通過平衡位置時開始計時，用停表記下擺球通過平衡位置n次所用的時間t，則單擺周期T＝________；用米尺量出懸線的長度l0，用游標卡尺量出擺球的直徑d，則擺長l＝________.(3)根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)，在坐標紙上以T為縱軸，l為橫軸，作出T－l圖像，發(fā)現(xiàn)圖線是曲線；然后嘗試以T2為縱軸，l為橫軸，作出T2－l圖像，發(fā)現(xiàn)圖線是一條過原點的傾斜直線，由此得出單擺做簡諧運動的周期和擺長的關系是 (

)課堂講義課堂講義(3)根據(jù)題述“T2－l圖線是一條過原點的傾斜直線”可知，T2∝l，選項D正確．課堂講義【例3】若單擺的擺長不變，擺球的質(zhì)量由20g增加為40g，擺球離開平衡位置的最大角度由4°減為2°，則單擺振動的 (

) A．頻率不變，振幅不變 B．頻率不變，振幅改變 C．頻率改變，振幅不變 D．頻率改變，振幅改變 答案B高中物理·選修3-4·教科版第二章機械波2.1機械波的形成和傳播

[目標定位]

1.理解機械波的形成過程和產(chǎn)生條件.2.知道波的種類及橫波和縱波的概念.3.明確機械波傳播的特點．一、機械波的形成和傳播1．波的形成 由于繩的各部分之間都有相互作用的彈力聯(lián)系著，所以當手抖動繩的一端，緊靠這一端的質(zhì)點運動，它會

相鄰的質(zhì)點運動，依次傳遞下去．每一個質(zhì)點都在重復繩一端的振動，后一個質(zhì)點的運動狀態(tài)總是

于前一個質(zhì)點的運動狀態(tài)．預習導學帶動滯后2．介質(zhì) 能夠傳播振動的物質(zhì)．3．機械波

在介質(zhì)中的傳播．4．波源 引起

振動的裝置．5．機械波是

這一運動形式(包括波源的振動信息)的傳播，介質(zhì)本身并沒有沿著波的方向發(fā)生．6．波是傳遞

的一種方式．預習導學機械振動初始機械振動遷移能量二、橫波與縱波1．按介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向的關系不同，常將波分為

和

．2．橫波 (1)定義：介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向

的波． (2)標識性物理量 ①波峰：凸起來的

處． ②波谷：凹下去的

處．預習導學橫波縱波垂直最高最低3．縱波 (1)定義：介質(zhì)中質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向

的波． (2)標識性物理量 ①密部：介質(zhì)中質(zhì)點分布

的部分． ②疏部：質(zhì)點分布

的部分．4．簡諧波：如果傳播的振動是

運動，這種波叫做簡諧波．預習導學平行密集稀疏稀疏一、波的形成和傳播1．波的形成 傳播波的物質(zhì)，如水、繩、空氣等，可以分成許多小部分，每一小部分都可以看作質(zhì)點．當其中一個質(zhì)點振動時，由于質(zhì)點間的相互作用，就帶動相鄰的質(zhì)點振動起來，該質(zhì)點又帶動后面的質(zhì)點振動起來，這樣振動的狀態(tài)就傳播出去，形成了機械波．課堂講義課堂講義2．機械波的傳播 (1)各質(zhì)點的振動周期都與波源的振動周期相同． (2)離波源越遠，質(zhì)點的振動越滯后，但各質(zhì)點的起振方向與波源起振方向相同． (3)波傳播的只是振動形式，介質(zhì)中的每個質(zhì)點只在自己平衡位置附近振動，并不隨波遷移．課堂講義【例1】下列關于機械波的說法中，正確的是 (

) A．各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近振動 B．相鄰質(zhì)點間必有相互作用力 C．前一質(zhì)點的振動帶動相鄰的后一質(zhì)點的振動，后一質(zhì)點的振動必定落后于前一質(zhì)點 D．各質(zhì)點隨波的傳播而遷移 E．離波源越遠，質(zhì)點的振動頻率越小課堂講義解析振源依靠介質(zhì)中各相鄰質(zhì)點間的相互作用力使周圍的質(zhì)點依次振動起來，且后一質(zhì)點的振動必定落后于前一質(zhì)點，選項B、C正確；質(zhì)點只在它們各自的平衡位置附近做受迫振動，它們振動的頻率均與波源的頻率相同，選項A正確，E錯誤；波在傳播過程各質(zhì)點不隨波遷移，選項D錯誤．答案ABC課堂講義圖2－1－1課堂講義課堂講義答案見解析課堂講義借題發(fā)揮根據(jù)波的形成特點，先振動的質(zhì)點帶動后面的質(zhì)點振動，后面質(zhì)點總是落后于前面質(zhì)點的振動，每一個質(zhì)點都在自己的平衡位置附近振動，正確畫出各時刻的波形圖，可以使問題變得更形象直觀．課堂講義二、振動與波動的區(qū)別與聯(lián)系1．區(qū)別 (1)研究對象不同 振動是單個質(zhì)點所表現(xiàn)出的周而復始的運動現(xiàn)象，波動是大量質(zhì)點表現(xiàn)出的周而復始的運動現(xiàn)象．課堂講義(2)運動成因不同振動是質(zhì)點由于某種原因離開平衡位置，同時受到指向平衡位置的力——回復力的作用．波動是由于介質(zhì)中質(zhì)點受到相鄰質(zhì)點的擾動而隨著運動，并將振動形式由近及遠傳播開去，各質(zhì)點間存在相互作用的彈力，各個質(zhì)點受到回復力作用．(3)運動性質(zhì)不同質(zhì)點的振動是變加速運動，在同一介質(zhì)中波動的傳播速度不變．課堂講義2．聯(lián)系 (1)振動是波動的起因，波是振動的傳播； (2)有波動一定有振動，有振動不一定有波動； (3)波動的周期等于質(zhì)點振動的周期，波動和振動都是周期性運動．課堂講義【例3】關于振動和波的關系，下列說法中正確的是 (

) A．振動是波的成因，波是振動的傳播 B．振動是單個質(zhì)點呈現(xiàn)的運動現(xiàn)象，波是許多質(zhì)點聯(lián)合起來呈現(xiàn)的運動現(xiàn)象 C．波的傳播速度就是質(zhì)點振動的速度 D．波源停止振動時，波立即停止傳播課堂講義解析機械波的產(chǎn)生條件是有波源和介質(zhì)．由于介質(zhì)中的質(zhì)點之間相互作用，一個質(zhì)點的振動帶動相鄰質(zhì)點的振動由近及遠傳播而形成波，所以選項A和B正確；波的傳播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均勻介質(zhì)中其速度大小不變，而質(zhì)點振動的速度和方向都隨時間周期性地發(fā)生變化，選項C錯誤；波源一旦將振動傳給了介質(zhì)，振動就會在介質(zhì)中向遠處傳播，當波源停止振動時，介質(zhì)仍然繼續(xù)傳播波源振動的運動形式，不會隨波源停止振動而停止傳播，即波不會停止傳播，選