第7章 第1讲 机械振动-【衡中学案】2024年新高考物理一轮总复习(人教版)

衡中学案·2024 年度创新设计·新教材 第七章　 机械振动与机械波 　 高考导航 课程标准 命题热点 １. 通过实验ꎬ认识简谐运动的特征ꎮ 能用公式和图像描述简谐运动ꎮ ２. 通过实验ꎬ探究单摆的周期与摆长的定量关系ꎮ 知道单摆周期与摆长、重力加速 度的关系ꎮ 会用单摆测定重力加速度的大小ꎮ ３. 通过实验ꎬ认识受迫振动的特点ꎮ 了解产生共振的条件以及共振技术的应用ꎮ ４. 通过观察ꎬ认识波的特征ꎮ 能区别横波和纵波ꎮ 能用图像描述横波ꎬ理解波速、 波长和频率的关系ꎮ ５. 通过实验ꎬ认识波的反射、折射、干涉及衍射现象ꎮ ６. 通过实验ꎬ认识多普勒效应ꎮ 能解释多普勒效应产生的原因ꎮ 能列举多普勒效 应的应用实例ꎮ (１)简谐运动的规律ꎮ (２ ) 机 械 波 的 形 成 与 传播ꎮ (３)波的图像、振动图像 的应用ꎮ 备 考 策 略 本章内容多以振动图像和波动图像为载体ꎬ综合考查机械振动和机械波ꎮ 内容主要包括简谐运动的 成因、图像和振动规律ꎬ波的形成、传播及图像ꎮ 对于波的干涉、衍射、多普勒效应等机械波的特性问 题也偶有涉及ꎮ 从趋势上看ꎬ考生要对关于波的传播的多解性与不确定性问题加以重视ꎮ 特别注意以下两点: １. 理解波动图像和振动图像的相互转化ꎬ根据振动图像判断振动方向ꎬ根据波动图像确定波的传播方 向、传播时间等ꎮ ２. 掌握结合简谐运动图像及波的图像考查波的传播的多解问题和波的叠加问题ꎮ 第 １ 讲　 机械振动 知识梳理􀅰双基自测 ＺＨＩ ＳＨＩ ＳＨＵ ＬＩ ＳＨＵＡＮＧ ＪＩ ＺＩ ＣＥ 知 识 梳 理 知识点 １ 简谐运动 　 　 １.简谐运动的规律:质点的位移与时间的关系遵 从　 正弦函数规律ꎬ质点的振动图像(ｘ － ｔ 图像)是一 条　 正弦曲线ꎮ 　 　 ２.平衡位置: 　 　 　 (１) 如图所示ꎬ平衡位置是物体在振动过程中 　 回复力为零的位置ꎬ并不一定是　 合力为零的位置ꎮ (２)回复力:使振动物体返回到　 平衡位置的力ꎬ 其方向总是指向平衡位置ꎮ 属于 　 效果力ꎬ可以是某 一个力ꎬ也可以是几个力的合力或某个力的分力ꎮ 　 　 ３.描述简谐运动的物理量: 物理量 定义 意义 位移 (ｘ) 由　 平衡位置指向质 点　 所在位置的有向 线段 描述质点振动中某时刻的 位置相对于　 平衡位置的 位移 振幅 (Ａ) 振动物体离开平衡 位置的　 最大距离 描述 振 动 的 　 强 弱 和 能量 周期 (Ｔ) 振动物体完成一次 　 全振动所需时间 频率 ( ｆ) 振动物体　 单位时间 内完成全振动的次数 描述振动的 　 快慢ꎬ两者 互为倒数:Ｔ ＝ 　 　 　 　 ꎮ 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 􀪋 HZXA　 １４６ 高考一轮总复习·物理·人教版 知识点 ２ 简谐运动的表达式和图像 １.简谐运动的表达式 (１)动力学表达式:Ｆ ＝ 　 － ｋｘꎬ其中“ － ”表示回 复力方向与位移的方向相反ꎮ (２)运动学表达式:ｘ ＝ 　 Ａｓｉｎ(ωｔ ＋ φ)ꎬ其中 Ａ 代 表振幅ꎬω ＝ ２πｆ 表示简谐运动的快慢ꎮ ２.简谐运动的图像 (１)从　 平衡位置开始计时ꎬ函数表达式为 ｘ ＝ Ａｓｉｎ ωｔꎬ图像如图甲所示ꎮ (２)从　 最大位移处开始计时ꎬ函数表达式为 ｘ ＝ Ａｃｏｓ ωｔꎬ图像如图乙所示ꎮ 知识点 ３ 单摆、周期公式 　 　 简谐运动的两种模型的比较 模型 弹簧振子 单摆 示意图 简谐运 动条件 (１)弹簧质量可忽略 (２)无摩擦和　 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 (３)最大摆角小于 ５° 回复力 弹簧的　 弹力提供 摆球 　 重力沿与摆线 垂直方向的分力 平衡位置 弹簧处于　 原长处 　 最低点 周期 与　 振幅无关 Ｔ ＝ 　 ２π Ｌｇ 能量转化 弹性势能与动能的相 互转化ꎬ　 机械能守恒 重力势能与动能的相 互转化ꎬ　 机械能守恒 知识点 ４ 受迫振动和共振 自由振动、受迫振动和共振的比较 　 　 　 振动类型 比较项目　 　 　 自由振动 受迫振动 共振 受力情况 仅受回复力 周期性 　 驱 动 力 作用 周期性 　 驱 动 力 作用 振动周期或频率 由系统 　 本 身性质决定ꎬ 即固 有 周 期 或固有频率 由 驱 动 力 的 周 期 或 频率决定ꎬ 即 Ｔ ＝ 　 Ｔ驱或 ｆ ＝ 　 ｆ驱 Ｔ驱 ＝ 　 Ｔ固 或 ｆ驱 ＝ 　 ｆ固 振动能量 振动 物 体 的 机械能　 不变 由 产 生 驱 动 力 的 物 体提供 振 动 物 体 获 得 的 能 量　 最大 双 基