(江苏专用)2020版高考物理新增分大一轮复习 第十三章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 第1讲 机械振动讲义(含解析)

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1、机械振动考试内容范围及要求高考统计高考命题解读内容要求说明20152016201720181.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,第(2)问为填空题,第(3)问为计算题.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(3)问主要以几何光学命题为主.2.命题趋势试题将坚持立足基本概念,贴近教材和教学实际,情境接近生活经历,关注社会问题,亲近自然,体现“从生活走向物理,从物理走向社会”的课程理念.试题关注学科素养,引导学以致用,引导高中教学注重培养学生应用知识解决实际问题的能力.77.简谐运动 简谐运动的

2、表达式和图象Ⅰ78.受迫振动和共振Ⅰ79.机械波 横波和纵波 横波的图象Ⅰ80.波长、波速和频率(周期)的关系Ⅰ仅限于解决单一方向传播的问题T12B(2)T12B(2)T12B(3)81.波的干涉和衍射ⅠT12B(2)82.多普勒效应ⅠT12B(1)83.电磁波谱 电磁波及其应用ⅠT12B(1)84.光的折射定律 折射率ⅠT12B(3)T12B(3)85.光的全反射 光导纤维ⅠT12B(2)86.光的干涉、衍射和偏振ⅠT12B(2)、(3)T12B(2)87.狭义相对论的基本假设 狭义相对论时空观与经典时空观的区别Ⅰ88.同时的相对性 长度的相对性 质能关系Ⅰ计算不作要求T12B(1)T12B

3、(1)实验十二:单摆的周期与摆长的关系实验十三:测定玻璃的折射率第1讲 机械振动1.简谐运动(1)定义: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.(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最大摆角不大于5°回复力由弹簧的弹力提供由摆球重力沿与摆线垂直方向(即切向)的分力提供平衡

4、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,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 如图1所示,弹簧振子在B、C间做简谐运动,O为平衡位置,B、C间的距离为20cm,振子由B运动到C的时间为2s,则(  )图1A.从O→C→O振子做了一次全振动B.振动周期为2s,振幅是10cmC.从B开始经过6s,振子通过的路程是60cmD.从O开始经过3s,振子又到达平衡位置O答案 C3.简谐运动的公式和图象(1)简谐运动的表达式①动力学表达式:F=-kx,其中“-”表示回复力的方向与位移的方向相反.②运动学表达式:x=Asin(ωt+φ),其中A代表振幅,

5、ω=2πf表示简谐运动的快慢,ωt+φ代表简谐运动的相位,φ叫做初相.(2)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2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.图2自测2 一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为y=0.1sin2.5πt,位移y的单位为m,时间t的单位为s,则(  )A.弹簧振子的振幅为0.2mB.弹簧振子的周期为1.25sC.在t=0.2s时,振子的运动速度为零D.在任意0.2s时间内,振子的位移均为0.1m答案 C自测3 如图3是一个质点做简谐运动的振动图象,从图中可得(  )图3A.在t=0时,质点位

6、移为零,速度和加速度也为零B.在t=4s时,质点的速度最大,方向沿负方向C.在t=3s时,质点振幅为-5cm,周期为4sD.无论何时,质点的振幅都是5cm,周期都是4s答案 D4.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4所示.图45.实验:单摆的周期与摆长的关系(1)实验原理当偏角很小时,单摆做简谐运动,其运动周期为T=2π,它与偏角的大小及

7、摆球的质量无关,由此得到g=.因此,只要测出摆长l和振动周期T,就可以求出当地的重力加速度g的值.(2)实验器材带有铁夹的铁架台、中心有小孔的金属小球、不易伸长的细线(约1m)、秒表、毫米刻度尺和游标卡尺.(3)实验步骤①让细线的一端穿过金属小球的小孔,然后打一个比小孔大一些的线结,做成单摆.②把细线的上端用铁夹固定在铁架台上,把铁架台放在实验桌边,使铁夹伸到桌面以外,让摆球自然下垂,在单摆平衡位

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