1、第十二章機(jī)械振動與機(jī)械波光電磁波與相對論, 考綱展示 1簡諧運動 2簡諧運動的公式和圖象 3單擺、單擺的周期公式 4受迫振動和共振 5機(jī)械波 6橫波和縱波 7橫波的圖象 8波速、波長和頻率(周期)的關(guān)系 ,2016高考導(dǎo)航,第十二章機(jī)械振動與機(jī)械波光電磁波與相對論,9波的干涉和衍射現(xiàn)象 10多普勒效應(yīng) 11光的折射定律 12折射率 13全反射、光導(dǎo)纖維 14光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象 15變化的磁場產(chǎn)生電場、變化的電場產(chǎn)生磁場、電磁波 及其傳播 16電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射和接收 17電磁波譜 18狹義相對論的基本假設(shè) ,第十二章機(jī)械振動與機(jī)械波光電磁波與相對論,19質(zhì)速關(guān)系、質(zhì)能關(guān)系 20相對論質(zhì)能

2、關(guān)系式 實驗：探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度 實驗：測定玻璃的折射率 實驗：用雙縫干涉測光的波長 說明：1.簡諧運動只限于單擺和彈簧振子 2簡諧運動的公式只限于回復(fù)力公式；圖象只限于位移時間圖象 3光的干涉限于雙縫干涉、薄膜干涉,第十二章機(jī)械振動與機(jī)械波光電磁波與相對論, 熱點視角 1本章考查的熱點有簡諧運動的特點及圖象、波的圖象以及波長、波速、頻率的關(guān)系，光的折射和全反射，難度中 等偏下，波動與振動的綜合及光的折射與全反射的 綜合，有時會以計算題的形式考查,第十二章機(jī)械振動與機(jī)械波光電磁波與相對論,2復(fù)習(xí)時應(yīng)注意理解振動過程中回復(fù)力、位移、速度、加 速度等各物理量的變化規(guī)律、振動與波動

3、的關(guān)系及兩個圖象的物理意義，注意圖象在空間和時間上的周期性，分析幾何光學(xué)中的折射、全反射和臨界角問題時，應(yīng)注意與實際應(yīng)用的聯(lián)系，作出正確的光路圖；電磁波和相對論部分，以考查基本概念及對規(guī)律的簡單理解為主，不可忽視任何一個知識點 3本部分內(nèi)容在高考命題中也以小型綜合題的形式出現(xiàn)，即：(1)為多項選擇題，(2)為計算題,第十二章機(jī)械振動與機(jī)械波光電磁波與相對論,第一節(jié)機(jī)械振動 (實驗：探究單擺的運動、用單擺測定 重力加速度),第十二章機(jī)械振動與機(jī)械波光電磁波與相對論,一、簡諧運動 1概念：質(zhì)點的位移與時間的關(guān)系遵從_的規(guī)律，即它的振動圖象(xt圖象)是一條_的振動 2平衡位置：物體在振動過程中_為

4、零的位置 3回復(fù)力 (1)定義：使物體返回到_的力 (2)方向：時刻指向_ (3)來源：振動物體所受的沿_的合力,正弦函數(shù),正弦曲線,回復(fù)力,平衡位置,平衡位置,振動方向,kx,位移,2f,相位,5描述簡諧運動的物理量,最大距離,強弱,全振動,快慢,單位時間,C,二、單擺 1定義：在細(xì)線的一端拴一個小球，另一 端固定在懸點上，如果細(xì)線的_和 _都不計，球的直徑比 _短得多，這樣的裝置叫做單擺 2視為簡諧運動的條件：_.,伸縮,質(zhì)量,線的長度,5,5單擺的等時性：單擺的振動周期取決于擺長l和重力加速度g，與振幅和振子(小球)質(zhì)量都沒有關(guān)系,2.關(guān)于單擺運動的下列說法中，正確的 是( ) A單擺的

5、回復(fù)力是擺線的拉力與擺球重力的合力 B單擺的回復(fù)力是擺球重力沿運動軌跡切向的分力 C單擺的周期與擺球質(zhì)量、振幅無關(guān)，與擺長和當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣扔嘘P(guān) D在山腳下走時準(zhǔn)確的擺鐘移到高山上走時將變慢,BCD,三、受迫振動及共振 1受迫振動：系統(tǒng)在_作用下的振動做受迫振動的物體，它的周期(或頻率)等于_周期(或頻率)，而與物體的固有周期(或頻率)_關(guān) 2共振：做受迫振動的物體，它的固有頻率與驅(qū)動力的頻率越接近，其振幅就越大，當(dāng)二者_(dá)時，振幅達(dá)到最大，這就是共振現(xiàn)象共振曲線如圖所示,驅(qū)動力,驅(qū)動力,無,相等,3.(2013高考江蘇卷)如圖所示的裝 置，彈簧振子的固有頻率是4 Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動把 手，給彈簧

6、振子以周期性的驅(qū)動力，測得彈簧 振子振動達(dá)到穩(wěn)定時的頻率為1 Hz，則把手轉(zhuǎn) 動的頻率為() A1 HzB3 Hz C4 Hz D5 Hz,A,考點一 簡諧運動的五個特征,考點二 簡諧運動的圖象的應(yīng)用,考點三 受迫振動和共振,考點四 實驗：用單擺測定重力加速度,考點一簡諧運動的五個特征 1動力學(xué)特征 Fkx，“”表示回復(fù)力的方向與位移方向相反，k是比例系數(shù)，不一定是彈簧的勁度系數(shù) 2運動學(xué)特征 簡諧運動的加速度與物體偏離平衡位置的位移成正比而 方向相 反，為 變加 速運動，遠(yuǎn)離 平衡 位置時x、F、a、Ep 均 增大，v、Ek均減小，靠近平衡位置時則相反 3運動的周期性特征 相隔T或nT的兩個

7、時刻振子處于同一位置且振動狀態(tài)相同,5能量特征 振動的能量包括動能Ek和勢能Ep，簡諧運動過程中，系統(tǒng)動能與勢能相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,C,1.(2015漳州模擬)如圖所示，彈簧下 面掛一質(zhì)量為m的物體，物體在豎直方向上做 振幅為A的簡諧運動，當(dāng)物體振動到最高點時， 彈簧正好為原長，彈簧在彈性限度內(nèi)，則物體 在振動過程中() A彈簧的最大彈性勢能等于2mgA B彈簧的彈性勢能和物體動能總和不變 C物體在最低點時的加速度大小應(yīng)為2g D物體在最低點時的彈力大小應(yīng)為mg,A,解析：因物體振動到最高點時，彈簧正好為原長，此時彈簧彈力等于零，物體的重力 mgF回kA，當(dāng) 物 體在最 低 點時，彈簧

8、的彈 性勢能 最大等于2mgA，A 對；在最低點，由 F回mgma 知，C錯；由 F彈mgF回 得 F彈2mg，D錯；由能量守恒知，彈簧的彈性勢能和物體的動能、重力勢能三者的總和不變，B錯,考點二簡諧運動的圖象的應(yīng)用 某質(zhì)點的振動圖象如圖所示,通過圖象 可以確定以下各量： 1確定振動物體在任意時刻的位移 2確定振動的振幅 3確定振動的周期和頻率振動圖象上一個完整的正弦(余弦)圖形在時間軸上拉開的“長度”表示周期 4確定質(zhì)點在各時刻的振動方向 5比較各時刻質(zhì)點加速度的大小和方向,(2015江蘇 啟東中學(xué)高三質(zhì)檢)一質(zhì)點 做簡諧 運動的圖象如圖所示，下列說法正確的是() A質(zhì)點振動頻率是4 Hz

9、B在10 s內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的路程是20 cm C第4 s末質(zhì)點的速度是零 D在t1 s和t3 s兩時刻，質(zhì)點位移大小相等、方向相同,B,解析讀圖可知，該簡諧運動的周期為4 s，頻率為0.25 Hz，在10 s內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的路程是2.54A20 cm.第4 s末的速度最大在t1 s和t3 s兩時刻，質(zhì)點位移大小相等、方向相反,總結(jié)提升(1)簡諧運動的圖象不是振動質(zhì)點 的軌 跡，它表示的是振動物體的位移隨時間變化的規(guī)律； (2)因回復(fù)力總是指向平衡位置，故回復(fù)力和加速度 在圖象上總是指向t軸； (3)速度方向可以通過下一個時刻位移的變化來 判定，下一個時刻位移如果增加，振動質(zhì)點的速度方向就遠(yuǎn) 離t軸，下

10、一個時刻的位移如果減小，振動質(zhì)點的速度方向就指向t軸,2.(2015北京海淀區(qū)適應(yīng)性練習(xí)) 如圖甲所示，水平的光滑桿上有一彈簧振 子，振子以O(shè)點為平衡位置，在a、b兩點之 間做簡諧運動，其振動圖象如圖乙所示由 振動圖象可以得知() A振子的振動周期等于t1 B在t0時刻，振子的位置在a點 C在tt1時刻，振子的速度為零 D從t1到t2，振子正從O點向b點運動,D,解析：彈簧振子先后經(jīng)歷最短時間到達(dá)同一位置時，若速度相同，則這段時間間隔就等于彈簧振子的振動周期，從振動圖象可以看出振子的振動周期為2t1，選項A錯誤；在 t0時刻，振子的位移為零，所以 振子應(yīng)該在平衡位置O，選項 B錯誤；在 tt1

11、 時刻，振子在平衡位置O，該時刻振子速度最大，選項C錯誤；從t1到t2振子的位移在增加，所以振子正從O點向b點運動，選項D正確,考點三受迫振動和共振 1自由振動、受迫振動和共振的關(guān)系比較,僅受回復(fù)力,受驅(qū)動 力作用,受驅(qū)動 力作用,由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定，即固有周期T0或固有頻率f0,由驅(qū)動力的周期或頻率決定,即TT驅(qū)或 ff驅(qū),T驅(qū)T0 或f驅(qū)f0,振動物體的機(jī)械能不變,由產(chǎn)生驅(qū)動力的物體提供,振動物體獲得的能量最大,彈簧振子或單擺(5),機(jī)械工作時底座發(fā)生的振動,共振篩、聲音的共鳴等,2.對共振的理解 (1)共振曲線：如圖所示，橫坐標(biāo)為驅(qū)動力 頻率f，縱坐標(biāo)為振幅A.它直觀地反映了驅(qū) 動力頻率

12、對某振動系統(tǒng)受迫振動振幅的影 響，由圖可知，f與f0越接近，振幅A越大； 當(dāng)ff0時，振幅A最大 (2)受迫振動中系統(tǒng)能量的轉(zhuǎn)化：受迫振動系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，系統(tǒng)與外界時刻進(jìn)行能量交換,(2015江西重點中學(xué)聯(lián)考)如圖 所示，曲軸上掛一個彈簧振子，轉(zhuǎn)動搖 把，曲軸可帶動彈簧振子上下振動開 始時不轉(zhuǎn)動搖把，讓振子自由振動，測 得其頻率為2 Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動搖把，轉(zhuǎn)速為240 r/min.則() A當(dāng)振子穩(wěn)定振動時，它的振動周期是0.5 s B當(dāng)振子穩(wěn)定振動時，它的振動頻率是4 Hz C當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時，彈簧振子的振幅增大 D當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時，彈簧振子的振幅增大,BD,規(guī)律總結(jié)(1)無論發(fā)生共振與否，受迫振

13、動的頻 率都 等于驅(qū)動力的頻率，但只有發(fā)生共振現(xiàn)象時振幅才能達(dá)到最大. (2)受迫振動系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)化不再只有系統(tǒng)內(nèi)部動能和勢能的轉(zhuǎn)化，還有驅(qū)動力對系統(tǒng)做正功補償系統(tǒng)因克服阻力而 損失的機(jī)械能,3.(2015北京東城抽樣測試)一個 單擺在地面上做受迫振動，其共振曲線(振 幅A與驅(qū)動力頻率f的關(guān)系)如圖所示， 則() A此單擺的固有周期約為0.5 s B此單擺的擺長約為1 m C若擺長增大，單擺的固有頻率增大 D若擺長增大，共振曲線的峰將向右移動,B,考點四實驗：用單擺測定重力加速度,2實驗器材 單擺、游標(biāo)卡尺、毫米刻度尺、停表,5注意事項 (1)懸線頂端不能晃動，需用夾子夾住，保證懸點固定 (

14、2)單擺必須在同一平面內(nèi)振動，且擺角小于10. (3)選擇在擺球擺到平衡位置處時開始計時，并數(shù)準(zhǔn)全振動的次數(shù) (4)小球自然下垂時，用毫米刻度尺量出懸線長L,用游標(biāo)卡尺測量小球的直徑，然后算出擺球的半徑r，則擺長lLr. (5)選用一米左右的細(xì)線,(2015合肥模擬)(1)在“用單擺測定當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣取钡膶嶒炛?，除帶橫桿的鐵架臺、鐵夾、秒表、游標(biāo)卡尺、刻度尺之外，還必須選用的器材，正確的一組是_ A約1 m的不可伸長的細(xì)線，半徑約1 cm的小鐵球 B約0.1 m的不可伸長的細(xì)線，半徑約1 cm的小鐵球 C約0.1 m的不可伸長的細(xì)線，半徑約1 cm的小塑料球 D約1 m的不可伸長的細(xì)線，半徑

15、約1 cm的小塑料球 (2)測量小球直徑時游標(biāo)卡尺的讀數(shù)為_cm.,A,0.890,(3)某同學(xué)在處理數(shù)據(jù)的步驟中，以為縱坐標(biāo)，以 周 期T為橫坐標(biāo)，作出如圖所示的圖象，已知該圖線的斜率為k0.500，則重力加速度為_m/s2.(結(jié)果 保留三位有效數(shù)字，3.14),9.86,4.(1)在“探究單擺周期與擺長的關(guān)系”實驗中，兩位同學(xué)用游標(biāo)卡尺測量小球的直 徑的操作如 圖 甲、乙 所示測量方法正確的是_(選填“甲”或“乙”),乙,(2)實驗時，若擺球在垂直紙面的平面內(nèi)擺動，為了將人工記錄振動次數(shù)改為自動記錄振動次數(shù)，在擺球運動的最低點的左、右兩側(cè)分別放置一激光光源與光敏電阻，如圖丙所示光敏電阻與某一自動記錄儀相連，該儀器顯示的光敏電阻阻值R隨時間t的變化圖線如圖丁所示，則該 單擺 的振 動周 期為_若保持懸點到小球頂點的繩長不變，改用直徑是原小球直徑2倍的另一小球進(jìn)行實驗，則該單擺的周期將_(填“變大”、“不變”或“變小”)，圖丁中的t將_(填“變大”、“