第一部分 专题三微专题机械振动和机械波（专题微讲Word）-【赢在微点·考前顶层设计】2022新教材新高考物理大二轮专题复习

专 题 三 机械振动和机械波 ①2个模型：弹簧振子、单摆 ②n种情境：生活、生产中机械波的现象和传播 ③2个过程：质点的振动过程、波的传播过程 ④2个障碍：回复力的分析、质点振动图像和波的图像的综合应用 ⑤n种方法：类比法、图像法、带动法、波形平移法、作图法等 ⑥2种思维：极限思想、守恒思想 微专题 机械振动和机械波 新高考对机械振动、机械波的形成与传播、波的图像、波的现象均有考查，试题难度有大有小，试题侧重基本知识的理解和应用。2022年新高考会延续以上特点，复习时关注生活中与机械振动和机械波相关联的现象，如小球在球形容器底部的摆动、摆钟、声波、地震波的传播等。 高考考向1　简谐振动 1．掌握分析简谐运动的技巧 (1)分析简谐运动中各物理量的变化情况时，一定要以位移为桥梁，位移增大时，振动质点的回复力、加速度、势能均增大，速度、动能均减小；反之，则产生相反的变化。另外，各矢量均在其值为零时改变方向。 (2)分析过程中要特别注意简谐运动的周期性和对称性。 2．熟悉简谐运动图像问题的两种分析方法 (1)图像—情境结合法 解此类题时，首先要理解x－t图像的意义，其次要把x－t图像与质点的实际振动过程联系起来。图像上的一个点表示振动中的一个状态(位置、振动方向等)，图像上的一段曲线对应振动的一个过程，关键是判断好平衡位置、最大位移及振动方向。 (2)数形结合法 简谐运动的图像表示振动质点的位移随时间变化的规律，即位移—时间的函数关系图像，不是质点的运动轨迹。 命题角度1　简谐运动 【典例1】　(多选)一弹簧振子沿x轴做简谐运动，平衡位置在坐标原点，t＝0时刻振子的位移x＝－0.1 m；t＝1.2 s时刻振子刚好第2次经过x＝0.1 m的位置且速度为零。下列有关该振子运动问题的说法正确的是(　　) A．振幅为0.1 m B．周期为1.2 s C．1.2 s内的路程是0.6 m D．t＝0.6 s时刻的位移为0.1 m 解析　t＝1.2 s时刻振子处在正向最大位移处，得t＝0时刻在负向最大位移处，则振幅为0.1 m，A项正确；由于是第二次到正向最大位移处，所以1.5T＝1.2 s，T＝0.8 s，B项错误；一个周期经过的路程是4个振幅，1.2 s内的路程s＝1.5×4A＝0.6 m，C项正确；t＝0.6 s时刻振子位于平衡位置，D项错误。 答案　AC 命题角度2　简谐运动的表达式和图像 【典例2】　(多选)一个质点做简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是(　　) A．质点振动的频率为4 Hz B．在10 s内质点经过的路程是20 cm C．在5 s末，质点的速度为零，加速度最大 D．t＝1.5 s和t＝4.5 s两时刻质点的位移大小相等，都是 cm 解析　由题图可知，质点振动的周期为T＝4 s，故频率f＝＝0.25 Hz，A项错误；在10 s内质点振动了2.5个周期，经过的路程是10A＝20 cm，B项正确；由题图可知，在5 s末，质点处于正向最大位移处，速度为零，加速度最大，C项正确；由题图图像可得，振动方程是x＝2sin(t) cm，将t＝1.5 s和t＝4.5 s代入振动方程得位移大小均为 cm，D项正确。 答案　BCD 命题角度3　受迫振动和共振 【典例3】　(多选)(2021·湖北宜昌高三模拟)如图所示为两个单摆的受迫振动的共振曲线，则下列说法正确的是(　　) A．若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相同，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线 B．若两个受迫振动是在地球上同一地点进行，则两个摆长之比LⅠ∶LⅡ＝25∶4 C．图线Ⅱ若是在地面上完成的，则该单摆摆长约为1 m D．若摆长均为1 m，则图线Ⅰ是在地面上完成的 解析　图线中振幅最大处对应的频率应与做受迫振动的单摆的固有频率相等，从图线上可以看出，两摆的固有频率fⅠ＝0.2 Hz，fⅡ＝0.5 Hz。当两单摆在月球和地球上分别做受迫振动且摆长相等时，根据公式f＝ 可知，g越大，f越大，所以gⅡ>gⅠ，又因为g地>g月，因此可推知图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线，A项正确；若在地球上同一地点进行两次受迫振动，g相同，摆长长的f小，且有＝，所以＝，B项正确；fⅡ＝0.5 Hz，若图线Ⅱ是在地面上完成的，根据g＝9.8 m/s2，可计算出LⅡ约为1 m，C项正确，D项错误。 答案　ABC 命题预测 1．做简谐运动的单摆摆长不变，若摆球质量减小为原来的，摆球经过平衡位置时速度增大为原来的2倍，则单摆振动的(　　) A．频率、振幅都不变 B．频率、振幅都改变 C．频率不变，振幅改变 D．频率改变，振幅不变 解析　根据单摆的周期公式，可知做简谐运动的单摆摆长不变，若摆球质量减小为原来的，单摆振动的频率不变，若摆球经过平衡位置时速度增大为原来的2倍，振幅改变(振幅增