(配套教参)第十二章 第1讲 机械振动-【高考领航】2024高考物理大一轮复习教师用书word+课件PPT（新教材，人教版）

新课程标准 考情分析 1.通过实验，认识简谐运动的特征。能用公式和图像描述简谐运动。 2.通过实验，探究单摆的周期与摆长的定量关系。知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系。会用单摆测量重力加速度的大小。 3.通过实验，认识受迫振动的特点。了解产生共振的条件及其应用。 4.通过观察，认识波的特征。能区别横波和纵波。能用图像描述横波。理解波速、波长和频率的关系。 5.知道波的反射和折射现象。通过实验，了解波的干涉与衍射现象。 6.通过实验，认识多普勒效应。能解释多普勒效应产生的原因。能列举多普勒效应的应用实例。 1.命题规律 高考对本章的考查以选择题和实验题为主，计算题也有考查。命题侧重于机械波的形成和传播规律，难度中等偏下。 2.应对策略 (1)掌握简谐运动的规律，理解单摆的周期公式。 (2)理解振动图像和波动图像，能将二者结合起来分析振动和波动规律。 (3)关注生活中有关机械波的现象，如干涉、衍射、多普勒效应等。 第1讲　机械振动 一、简谐运动 1．概念：质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线。 2．简谐运动的表达式 (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＋φ)，其中A代表振幅，ω＝2πf表示简谐运动的快慢，(ωt＋φ)代表简谐运动的相位，φ叫作初相。 3．回复力 (1)定义：使物体返回到平衡位置的力。 (2)方向：时刻指向平衡位置。 (3)来源：振动物体所受的沿振动方向的合力。 4．描述简谐运动的物理量 物理量 定义 意义 振幅 振动质点离开平衡 位置的最大距离 描述振动的强弱 周期 振动物体完成一次 全振动所需时间 描述振动的快慢，两 者互为倒数：T＝ 频率 振动物体单位时间 内完成全振动的次数 相位 ωt＋φ 描述周期性运动在各个 时刻所处的不同状态 二、简谐运动的图像 1．物理意义：表示振子的位移随时间变化的规律，为正弦(或余弦)曲线。 2．简谐运动的图像 (1)从平衡位置开始计时，把开始运动的方向规定为正方向，函数表达式为x＝Asin ωt，图像如图甲所示。 (2)从正的最大位移处开始计时，函数表达式为x＝Acos ωt，图像如图乙所示。 三、单摆 1．定义：在细线的一端拴一个小球，另一端固定在悬点上，如果线的伸缩和质量都不计，球的直径比线短得多，这样的装置叫作单摆。 2．视为简谐运动的条件：θ＜5°。 3．回复力：F＝－G2＝－Gsin θ＝－x。 4．周期公式：T＝2π 。 5．单摆的等时性：单摆的振动周期取决于摆长l和重力加速度g，与振幅和振子(小球)质量都没有关系。 四、受迫振动及共振 1．受迫振动 (1)概念：物体在周期性驱动力作用下的振动。 (2)振动特征：受迫振动的频率等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。 2．共振 (1)概念：当驱动力的频率等于固有频率时，受迫振动的振幅最大的现象。 (2)共振的条件：驱动力的频率等于固有频率。 (3)共振的特征：共振时振幅最大。 (4)共振曲线(如图所示) f＝f0时，A＝Am。f与f0差别越大，物体做受迫振动的振幅越小。 一、易混易错判断 1．简谐运动是匀变速运动。(×) 2．周期、频率和振幅都是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量。(×) 3．振幅就是简谐运动物体的位移。(×) 4．简谐运动的回复力可以是恒力。(×) 5．物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关。(√) 6．简谐运动的图像描述的是振动质点的轨迹。(×) 二、经典小题速练 1．(鲁科版教材原题)做简谐运动的物体，其加速度a随位移x变化的图像应是(　　) 　 解析：B　简谐运动的回复力F＝－kx，由F＝ma可得a＝－x，可见a与x大小成正比，考虑到a与x方向相反，图像是一条过原点直线，并且经过第二、四象限，故选项B正确。 2.(粤教版教材原题)振子在a、b间做简谐运动，如图所示，O为平衡位置。从某一时刻开始(t＝0)经过周期，振子具有正方向最大加速度，那么能正确反映振子振动图像的是(　　) 　 解析：A　从某一时刻起经过周期，振子具有正方向最大加速度，此时振子位移为负值且最大，t＝0时位移为零，故选项A正确。 考点一　简谐运动的特征(基础考点) 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，系统的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