高考物理单元考点总复习课件8.ppt

• 第六模块 选修 3—4 考 纲 展 示 简谐 运 动 Ⅰ 简谐 运 动 的公式和 图 象 Ⅱ 单摆 ，周期公式 Ⅰ 受迫振 动 和共振 Ⅰ 机械波 Ⅰ 横波和 纵 波 Ⅰ 横波的 图 象 Ⅱ 波速，波 长 和 频 率 (周期 )的关系 Ⅱ 波的干涉和衍射 现 象 Ⅰ 实验 ：研究 单摆 的运 动 、用 单摆测 重力加速度 • 一、理解能力 • 1．理解振 动 中的回复力、位移、振幅、 周期、 频 率等概念． • 2．理解 单摆 的周期公式及 单摆 在复合 场 中周期的 变 化． • 3．理解波的形成及 传 播 规 律． • 4．理解波的独立性及叠加原理． • 5．理解波 动图 象，能从波 动图 象中 获 知 波的物理量及任一 质 点的运 动 情况． • 二、推理能力 • 1．掌握从 简谐 振 动图 象中判断速度、加 速度、回复力方向的方法． • 2．掌握受迫振 动 的周期和振幅的决定因 素． • 3．会分析振 动 中的能量 转 化及守恒． • 4．掌握波 长 、波速和周期的关系． • 5．掌握波的干涉、衍射 现 象及 产 生条件 ． • 三、分析 综 合能力 • 1．会求解振 动 和波 动结 合的 问题 ． • 2．会分析由于波的周期性 带 来的多解 问 题 ． • 由于本部分知 识 在新 课标 地区属于 选 考 内容，分 值 不高，相 应 的 试题难 度小， 将以中等或中等偏下 难 度 题 目的考 查为 主，但 综 合度稍大， 对 理解能力、推理 能力、空 间 想像能力要求 较 高．故在复 习 本章知 识时 ，要深刻理解概念的内涵 和外延，把握基本 规 律，特 别 是振 动 和 波 传 播的 “空 间 周期性、 时间 周期性 ”， 对 “两 类图 象 ”要 给 予足 够 的重 视 ． • 第一 单 元 机械振 动 • 1． 定 义 ：物体 (或物体的一部分 )在某一 中心位置附近所做 运 动 称 为 机械振 动 ． • 2． 振 动产 生的条件 • (1)物体偏离平衡位置后要受到 的 作用． • (2)阻力足 够 小． 往复 回复力 • 3．回复力 • 使振 动 物体 的力． • 回复力是按 来命名的力，它可以是重 力在某方向的分力，可以是 弹 力，也可以 是振 动 物体所受的几个 实际 力的合力． • 4． 振 动 的特点 • (1)存在某一中心位置． • (2)往复运 动 ． • 5． 平衡位置： 是振 动 物体所受 等于 零的位置． 回到平衡位置 效果 回复力 • 1． 定 义 ：物体在跟位移大小成 ,并且 总 是指向 的回复力作用下的振 动 ． 正比 平衡位置 • 2．描述的物理量 • (1)位移 (x)：由 位置指向振 动质 点所在 处 的有向 线 段，其最大 值 等于振 幅． • (2)振幅 (A)：振 动 物体离开 位置的 最大距离，等于振 动 位移的最大 值 ．它 反映了振 动 的 振幅是 标 量． • (3)周期 (T)和 频 率 (f)：描述振 动 快慢 的物 理量．其大小由振 动 系 统 本身的性 质 决 定，所以又叫固有周期和固有 频 率． • 二者关系： 平衡 平衡 强弱 • 1． 物理意 义 ：表示振 动 物体的位移随 变 化的 规 律．注意振 动图 象不是 质 点的 轨 迹． • 2． 特点： 只有 简谐 运 动 的 图 象才是正弦 (或余弦 )曲 线 ． • 3． 作 图 ： 以横 轴 表示 时间 ， 纵轴 表示位 移，用平滑曲 线连 接各 时 刻 对应 的位移 末端即可．如 图 1所示． 图 1 时间 运动 • 1． 用 细线悬 挂一小球，上端固定，如果 悬 挂小球的 细线 的形 变 和 质 量可以忽略 ， 线长 又比球的直径大得多， 这样 的装 置叫做 单摆 ． 单摆 是 实际摆 的 的 物理模型． • 2．回复力 为摆 球重力沿 方向的 分力， 单摆 做 简谐 振 动 的条件是最大 摆 角 • 3．周期公式 T＝ 单摆 的等 时 性是 指周期与振幅无关． 理想化 圆弧切线 小于 10° • 3．周期公式 T＝ 2π ；单摆的等时性是指 周期与 振幅 无关． • 1． 简谐 运 动 的能量与振幅有关，振幅越 大，能量 • • 2． 受迫振 动 和共振 • (1)受迫振 动 ：物体在周期性 作用 下的振 动 叫受迫振 动 ，做受迫振 动 的物 体，它的周期或 频 率等于 • 的周期或 频 率，而与物体的 • 或固有 频 率无关． 越大 驱动力 驱动力 固有周期 • (2)共振：做受迫振 动 的物体，它的固有 频 率与 • 的 频 率越接近，其振幅就越大， 当二者相等 时 ，振幅达到 ， 这 就是共 振 现 象． 驱动力 最大 • 如 图 2所示， 弹 簧振子以 O为 平衡位置， 在 CB间 做 简谐 运 动 ，振 动过 程中振子位 移、回复力、速度、加速度、 动 能、 弹 性 势 能的 变 化如下表所示． 图 2 • 说 明：符号 ↑、 ↓分 别 表示增大、减小 ， 设 向右 为 正方向． • 1． 受力特征： 简谐 运 动 的回复力 满 足 F ＝－ kx， 负 号表示位移 x与回复力的方向 相反．由牛 顿 第二定律知，加速度 a与位 移大小成正比，方向相反． • 2．运 动 特征： 当 v、 a同向 (即 v、 F同向， 也就是 v、 x反向 )时 v一定增大；当 v、 a反 向 (即 v、 F反向，也就是 v、 x同向 )时 ， v 一定减小． 总 之，从大小上看，当物体靠 近平衡位置 时 ， a、 F、 x都减小， v增大 ；当物体 远 离平衡位置 时 ， a、 F、 x都增 大， v减小． • 3．能量特征： 对单摆 和 弹 簧振子来 说 ， 振幅越大，能量越大．在运 动过 程中， 动 能和 势 能相互 转 化，机械能守恒． • 4． 周期性特征： 物体做 简谐 运 动时 ，其 位移、回复力、加速度、速度、 动 量等矢 量都随 时间 做周期性的 变 化，它 们 的 变 化周期就是 简谐 运 动 的周期，物体的 动 能和 势 能也随 时间 周期性 变 化，其 变 化 周期 为 . • 5． 对 称性特征 • (1)如 图 3所示，振子 经过 关于平衡位置 O 对 称 (OP＝ OP′)的两点 P、 P′时 ，速度的 大小、 动 能、 势 能相等，相 对 于平衡位 置的位移大小相等． • (2)振子由 P到 O所用 时间 等于由 O到 P′所 用 时间 ，即 tPO＝ tOP′. • (3)振子往复 过 程中通 过 同一段路程 (如 OP段 )所用 时间 相等，即 tOP＝ tPO. 图 3 1． 两种基本模型 • 2.等效 摆长 及等效重力加速度 • (1)l－等效 摆长 ： 摆动圆 弧的 圆 心到 摆 球 重心的距离．如 图 4(甲 )所示的双 线摆 的 摆长 l＝ r＋ Lcosα； (乙 )图 中小球在半径 为 R的光滑 圆 槽靠近 A点振 动 ，其等效 摆 长为 l＝ R. 图 4 • (2)g－等效重力加速度：与 单摆 所 处 物理 环 境有关． • ① 在不同星球表面： g＝； • ② 单摆处 于超重或失重状 态 下的等效重 力加速度分 别为 g＝ g0＋ a、 g＝ g0－ a. 1． 自由振动、受迫振动和共振的关系比较 振 动 类 型 项 目 自由振 动 受迫振 动 共振 受力情况 仅 受回复力 周期性 驱动力作用 周期性 驱动力作用 振 动 周期 或 频 率 由系 统 本身 性 质 决定 ，即固有 周期或固 有 频 率 由 驱动 力的 周期或 频 率决定， 即 T＝ T驱 或 f＝ f驱 T驱 ＝ T固 或 f驱 ＝ f固 振 动 能量 振 动 物体的机械能不 变 由 产 生 驱动 力的物体 提供 振 动 物体 获 得的能量 最大 常 见 例子 弹 簧振子或单摆 (θ10°) 机械工作 时 底座 发 生 的振 动 共振 筛 、 转 速 计 等