教案-全国-2019_2020届高考物理总复习 第十七单元 选修3-4模块 第1讲 机械振动与机械波教师用书（含解析）.docx

30第1讲机械振动与机械波选修3-4模块由“机械振动与机械波”“电磁振荡与电磁波”“几何光学”“相对论”等四个知识板块构成,考纲要求考查的有18个知识点和3个实验,其中重点考查的Ⅱ级考点有3个,分别是“简谐运动的公式和图象”“横波的图象”以及“光的折射定律”。近几年高考基本上采用固定形式考查该部分知识,一个多选题(或填空题),一个计算题,共计15分,选择题往往综合性比较强,但难度较低,计算题考查的内容基本上是在“机械振动与机械波”“几何光学”两部分轮换,难度中等。预计2020年高考对选修3-4的考查仍然将以“机械振动与机械波图象”和“光的折射定律”为主,考查热点可能有:(1)振动图象与波动图象综合问题;(2)利用折射定律及几何知识计算折射率;(3)波速、频率、波长之间的关系计算;(4)麦克斯韦电磁场理论,相对论的两个基本假设;(5)用单摆测量重力加速度;(6)用双缝干涉测量光的波长。要特别关注对简谐运动、机械波的周期性与多解性的考查,以及折射定律结合全反射的考查。第1讲机械振动与机械波1简谐运动及表达式(1)简谐运动:质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比,并且总是指向平衡位置。平衡位置:物体在振动过程中回复力为零的位置。回复力:①定义——使物体返回平衡位置的力。②方向——总是指向平衡位置。③来源——属于效果力,可以是某一个力,也可以是几个力的合力或某个力的分力。(2)简谐运动的表达式:①动力学表达式为F=-kx,其中“-”表示回复力与位移的方向相反。②运动学表达式为x=Asin(ωt+φ),其中A代表振幅,ω=2πf表示简谐运动的快慢,ωt+φ代表简谐运动的相位,φ叫作初相。【温馨提示】简谐运动的平衡位置不是质点所受合力为零的位置,是回复力为零的位置。1.1(2019广东广州阶段检测)有一弹簧振子,振幅为0.8cm,周期为0.5s,初始时具有负方向的最大加速度,则它的振动方程是()。A.x=8×10-3sin4πt+π2mB.x=8×10-3sin4πt-π2mC.x=8×10-1sinπt+3π2mD.x=8×10-1sinπ4t+π2m【答案】A2简谐运动图象(1)简谐运动的图象:①从平衡位置开始计时,函数表达式为x=Asinωt,图象如图甲所示。②从最大位移处开始计时,函数表达式为x=Acosωt,图象如图乙所示。(2)简谐运动的振动图象:物理意义,表示振动物体的位移随时间变化的规律。横轴表示时间,纵轴表示质点在不同时刻偏离平衡位置的位移。需要注意的是振动图象不是质点的运动轨迹。简谐运动的振动图象为正(余)弦函数曲线。(3)振动图象的应用:①可读取A、T及各时刻的位移;②判断v、x、f、a的方向及变化情况和Ek、Ep的变化情况。【温馨提示】(1)简谐运动的图象并非振动质点的运动轨迹。(2)做简谐运动的质点经过平衡位置时,回复力一定为零,但所受合力不一定为零。(3)由于简谐运动具有周期性和对称性,因此涉及简谐运动时往往出现多解,分析时应特别注意。位移相同时回复力、加速度、动能和势能等可以确定,但速度可能有两个方向,由于周期性运动时间也不能确定。2.1(2019江西南昌二中月考)甲、乙两弹簧振子的振动图象如图所示,则可知()。A.两弹簧振子完全相同B.两弹簧振子所受回复力最大值之比F甲∶F乙=2∶1C.当振子甲的速度为零时,振子乙的速度最大D.两振子的振动频率之比f甲∶f乙=2∶1【答案】C3受迫振动和共振(1)受迫振动的振动频率:当物体做受迫振动时,振动稳定后的频率等于驱动力的频率,跟物体的固有频率无关。(2)共振条件驱动力的频率(或周期)跟系统的固有频率(或周期)相等现象振幅A最大共振曲线(续表)条件驱动力的频率(或周期)跟系统的固有频率(或周期)相等现象振幅A最大坐标轴的意义横坐标:表示驱动力的频率纵坐标:表示系统做受迫振动的振幅利用与防止利用:使驱动力的频率接近系统的固有频率防止:使驱动力的频率远离系统的固有频率【温馨提示】(1)无论发生共振与否,受迫振动的频率都等于驱动力的频率,但只有发生共振现象时振幅才能达到最大。(2)受迫振动系统中的能量转化不再只有系统内部动能和势能的转化,还有驱动力对系统做正功,补偿系统因克服阻力而损失的机械能。3.1(2019北京西城区一模)(多选)在飞机的发展史中有一个阶段,飞机上天后不久,飞机的机翼很快就抖动起来,而且越抖越厉害,后来人们经过了艰苦的探索,利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法解决了这一问题。下列说法正确的是()。A.装置配重杆可以使机体更加平衡B.装置配重杆可以改变机翼的固有频率C.装置配重杆可以使机翼更加牢固D.装置配重杆可以避免飞行时机翼产生的共振E.装置配重杆可以避免飞行时机翼产生太大的振幅【答案】BDE4机械波横波和纵波(1)机械波的形成条件:①有发