2020版高考物理大一轮复习 第十四章 第1讲 机械振动讲义（含解析）教科版

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1、机械振动五年高考(全国卷)命题分析五年常考热点五年未考重点机械波及波速公式的应用20182017201620151卷34(2)、2卷34(1)、3卷34(1)1卷34(1)、3卷34(1)3卷34(1)1卷34(2)、2卷34(2)1.简谐振动的规律2.受迫振动和共振3.单摆及周期公式4.波的干涉、衍射和多普勒效应5.实验：探究单摆的摆长与周期的关系6.实验：测定玻璃的折射率波动图像和振动图像的理解201820141卷34(2)1卷34(1)、2卷34(1)光的折射定律的应用20182017201620141卷34(1)、3卷34(2)1卷34(2)、2

2、卷34(2)、3卷34(2)3卷34(2)2卷34(2)光的全反射20182016201520142卷34(2)1卷34(2)2卷34(1)1卷34(2)电磁波20162卷34(1)光的双缝干涉实验201720152卷34(1)1卷34(1)1.考查方式：从近几年高考题来看，对于选修3－4内容的考查，形式比较固定，一般第(1)问为选择题，5个选项.从考查内容来看，机械振动和机械波、光学和电磁波的相关基础知识和基本方法都曾经命题.第(2)问命题主要以几何光学命题为主.2.命题趋势：从近几年高考命题来看，命题形式和内容比较固定，应该延续，但是题目的情景可能向

3、着贴近生活的方向发展.第1讲　机械振动一、简谐运动1.简谐运动(1)定义：如果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，质点的运动就是简谐运动.(2)平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置.(3)回复力①定义：使物体返回到平衡位置的力.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.简谐运动的两种模型模型弹簧振子单摆示意图简谐运动条件①弹簧质量要忽略②无摩擦等阻力③在弹簧弹性限度内①摆线为不可伸缩的轻细线②无空气阻力等③最大摆角小于等于5°回复力弹簧的弹力提供摆球重力沿与

4、摆线垂直方向(即切向)的分力平衡位置弹簧处于原长处最低点周期与振幅无关T＝2π能量转化弹性势能与动能的相互转化，系统的机械能守恒重力势能与动能的相互转化，机械能守恒自测1　(多选)关于简谐运动的理解，下列说法中正确的是(　　)A.简谐运动是匀变速运动B.周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量C.简谐运动的回复力可以是恒力D.弹簧振子每次经过平衡位置时，位移为零、动能最大E.单摆在任何情况下的运动都是简谐运动答案　BD二、简谐运动的公式和图像1.表达式(1)动力学表达式：F＝－kx，其中“－”表示回复力与位移的方向相反.(2)运动学表达式：x＝As

5、in(ωt＋φ0)，其中A代表振幅，ω＝2πf代表简谐运动的快慢，ωt＋φ0代表简谐运动的相位，φ0叫做初相.2.图像(1)从平衡位置开始计时，函数表达式为x＝Asinωt，图像如图1甲所示.(2)从最大位移处开始计时，函数表达式为x＝Acosωt，图像如图乙所示.图1自测2　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＝8×10－3sinmB.x＝8×10－3sinmC.x＝8×10－1sinmD.x＝8×10－1sinm答案　A解析　振幅A＝0.8cm＝8×10－3m，ω＝＝4πrad/

6、s.由题知初始时(即t＝0时)振子在正向最大位移处，即sinφ0＝1，得φ0＝，故振子做简谐运动的振动方程为：x＝8×10－3sinm，选项A正确.三、受迫振动和共振1.受迫振动系统在驱动力作用下的振动.做受迫振动的物体，它做受迫振动的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率)无关.2.共振做受迫振动的物体，它的驱动力的频率与固有频率越接近，其振幅就越大，当二者相等时，振幅达到最大，这就是共振现象.共振曲线如图2所示.图2自测3　(多选)如图3所示，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，振动达到稳定时，下列说法中正确的是(　

7、　)图3A.只有A、C的振动周期相等B.C的振幅比B的振幅小C.C的振幅比B的振幅大D.A、B、C的振动周期相等答案　CD命题点一　简谐运动的规律受力特征回复力F＝－kx，F(或a)的大小与x的大小成正比，方向相反运动特征靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v增大；远离平衡位置时，a、F、x都增大，v减小能量特征振幅越大，能量越大.在运动过程中，动能和势能相互转化，系统的机械能守恒周期性特征质点的位移、回复力、加速度和速度随时间做周期性变化，变化周期就是简谐运动的周期T；动能和势能也随时间做周期性变化，其变化周期为对称性特征关于平衡位置O对称的两点，加速度

8、的大小、速度的大小、动能、势能相等，相对平衡位置的位移大小相等例1　(多选)(2