教学资料范本 浙江专用版2024版高考物理二轮复习专题六选修第13讲机械振动和机械波电磁波讲义 编 辑：__________________ 时 间：__________________ 1 / 21 机械振动和机械波 电磁波 专题定位 1.掌握机械振动和机械波的产生和描述，理解波长、波速和频率及其相互关系；2.通过画光路图，结合几何知识解决光的折射及全反射问题；3.理解光的干涉、衍射、色散及双缝干涉实验；4.理解光电效应现象、氢原子模型与原子结构，会书写核反应方程，会根据质量亏损计算核能． 第13讲 机械振动和机械波 电磁波 1．简谐运动的特征 (1)受力特征：回复力满足F＝－kx. (2)运动特征：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：对同一弹簧振子或单摆来说，振幅越大，能量越大，在振动过程中，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、速度等矢量都随时间做周期性的变化． (5)对称性特征：速率、加速度等关于平衡位置对称． 2．振动图象提供的信息 (1)由图象可以看出质点振动的振幅、周期． (2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移． (3)可以确定各时刻质点的振动方向． (4)可以确定某时刻质点的回复力、加速度和速度的方向． (5)能够比较不同时刻质点的速度、加速度的大小． ?条件：最大偏角小于5°3．单摆?L周期公式：T＝2πg? 2 / 21 ?受迫振动——受迫振动的频率等于驱动力的频率，4.受迫振动与共振? 与系统固有频率无关.?共振——当驱动力频率等于固有频率时，振幅最大.为0.992m．下列判断正确的是( ) 例1 (多选)甲、乙两单摆的振动图象如图中A、B图线所示．已知乙摆的摆长 A．甲摆的摆长小于0.992m B．甲摆的振幅比乙摆的振幅大 C．甲摆振动的频率比乙摆振动的频率高 D．在t＝1s时，乙摆有负向的最大速度 答案 AC 解析 由题图可得：T甲＝1.5s，T乙＝2s，根据T＝2πl可知甲摆的摆长小于g0.992m，故A正确；由题图象可得：A乙＝9cm，A甲＝6cm，甲摆的振幅比乙摆的1振幅小，故B错误；由题图象可得：T甲＝1.5s，T乙＝2s，根据T＝可知，甲摆f振动的频率比乙摆振动的频率高，故C正确；由题图象可知在t＝1s时，乙图线处于最低点，说明乙摆动到最高点，速度为零，故D错误． 拓展训练1 如图为某质点的振动图象，由图象可知( ) A．质点的振动方程为x＝2sin50πt(cm) B．在t＝0.01s时质点的加速度为负向最大 C．P时刻质点的振动方向向下 D．从0.02s至0.03s质点的动能减小，势能增大 答案 D 3 / 21 2π＝T解析 由题图知，振幅A＝2cm，周期T＝4×10s，则角速度ω＝2πrad/s＝ 4×10－2－250π rad/s，可得质点的振动方程为x＝－Asinωt＝－2sin50πt(cm)，故A错误；在t＝0.01s时质点的位移为负向最大，由a＝－kx知，加速度为正向最m大，故B错误；P时刻图象的斜率为正，则质点的振动方向向上，故C错误；从0.02s至0.03s，质点的位移增大，远离平衡位置，则质点的动能减小，势能增大，故D正确． 拓展训练2 (20xx·××市××区3月适应性练习)如图甲所示，弹簧振子在竖直方向做简谐运动．以其平衡位置为坐标原点，竖直向上为正方向建立坐标轴，振子的位移x随时间t的变化如图乙所示，下列说法正确的是( ) A．振子的振幅为4cm B．振子的振动周期为1s C．t＝1s时，振子的速度为正的最大值 D．t＝1s时，振子的加速度为正的最大值 答案 C 解析 由振动图象可知，该弹簧振子的振幅为2cm，周期为2s，t＝1s时，振子在平衡位置，正向速度最大，加速度为零，故C正确． 1．波的传播问题 (1)沿波的传播方向上，各质点的起振方向与波源的起振方向一致． (2)介质中各质点随波振动，但并不随波迁移． (3)沿波的传播方向上，波每个周期传播一个波长的距离． 4 / 21 (4)在波的传播方向上，平衡位置之间的距离为nλ，n＝1,2,3…的质点，振动步调总相同；平衡位置间的距离为(2n＋1)总相反． 2．波的叠加问题 (1)两个振动情况相同的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为该点到两波源的路程差Δx＝nλ，振动减弱的条件为Δx＝nλ＋λ.两个振动情况相反的2λ，振动减弱的条件2λ，n＝0,1,2,3…的质点，振动步调2波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为Δx＝nλ＋为Δx＝nλ，以上各式中n取0,1,2…. (2)振动加强点的位移随时间而改变，振幅最大． 3．波的多解问题 (1)波的图象的周期性：相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同，从而使题目的解答出现多解的可能． (2)波传播方向的双向性：在题目未给出波的传播方向时，要考虑到波可沿正向或负向传播两种可能性． 4．关系式：v＝λf. ?干涉5．特有现象?衍射?多普勒效应 例2 (多选)(20xx·金丽衢十二校联考)如图所示，S1为点振源，由平衡位置开始上下振动，产生一列简谐横波沿S1S2直线传播，S1、S2两点之间的距离为9m．S2点的左侧为一种介质，右侧为另一种介质，波在这两种介质中传播的速度之比为3∶4.某时刻波正好传到S2右侧7m处，且S1、S2均在波峰位置．则( ) A．S2开始振动时方向可能向下也可能向上 B．波在S2左侧的周期比在右侧时大 5 / 21
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