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-教科版高三全册物理教案.docx

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2018
2017
2016
20151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2018
20141卷34(2)
1卷34(1)、2卷34(1)光的折射定律的应用2018
2017
2016
20141卷34(1)、3卷34(2)
1卷34(2)、2卷34(2)、3卷34(2)
3卷34(2)
2卷34(2)光的全反射2018
2016
2015
20142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2017
20152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＝2πeq\r(\f(L,g))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＝Asin(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＝8×10－3sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4πt＋\f(π,2)))m
B.x＝8×10－3sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4πt－\f(π,2)))m
C.x＝8×10－1sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(πt＋\f(3π,2)))m
D.x＝8×10－1sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,4)t＋\f(π,2)))m
答案A
解析振幅A＝0.8cm＝8×10－3m，ω＝eq\f(2π,T)＝4πrad/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＝eq\f(π,2)，故振子做简谐运动的振动方程为：x＝8×10－3sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(4πt＋\f(π,2)))m，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，