第14章 机械振动机械波光电磁波相对论-【优化探究】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（教科版 老教材 老高考）

目标要求 三年命题统计 简谐运动Ⅰ 简谐运动的公式和图像 Ⅱ 单摆、单摆的周期公式Ⅰ 受迫振动和共振Ⅰ 机械波、横波和纵波Ⅰ 横波的图像Ⅱ 波速、波长和频率(周期)的关系Ⅰ 波的干涉和衍射现象Ⅰ 多普勒效应Ⅰ 电磁波的产生Ⅰ 电磁波的发射、传播和接收Ⅰ 电磁波谱Ⅰ 光的折射定律Ⅱ 折射率Ⅰ 全反射、光导纤维Ⅰ 光的干涉、衍射和偏振现象Ⅰ 狭义相对论的基本假设Ⅰ 质能关系Ⅰ 实验一：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度 实验二：测定玻璃的折射率 实验三：用双缝干涉测光的波长 备 考 策 略 分析近三年命题点和对核心素养的要求，2024年备考要关注以下几点 (1)掌握简谐运动的概念、表达式和图像，单摆的周期公式及应用，受迫振动和共振的概念及产生共振的条件。 (2)掌握机械波的特点和分类，波速、波长和频率的关系，波的图像，波的干涉、衍射现象和多普勒效应。 (3)理解折射率、光的折射定律、全反射的条件及应用，会测定玻璃的折射率。 (4)理解光的干涉现象、衍射现象、偏振现象，利用公式Δx＝λ测波长。 (5)知道麦克斯韦电磁场理论，电磁波的产生、传播、发射和接收。 (6)了解狭义相对论的基本假设和几个重要结论 第1讲　机械振动(实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度) 授课提示：对应学生用书第306页 一、简谐运动　单摆、单摆的周期公式 1．简谐运动 (1)定义：物体在跟位移大小成正比并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动。 (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。 (4)简谐运动的特征 ①动力学特征：F回＝－kx。 ②运动学特征：x、v、a均按正弦或余弦规律发生周期性变化(注意v、a的变化趋势相反)。 ③能量特征：系统的机械能守恒，振幅A不变。 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)弹簧质量可忽略； (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)无空气等阻力； (3)最大摆角小于5° 回复力 弹簧的弹力 摆球重力沿与摆线垂直(即切向)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 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 二、简谐运动的公式和图像 1．简谐运动的表达式 (1)动力学表达式：F＝－kx，其中“－”表示回复力与位移的方向相反。 (2)运动学表达式：x＝A_sin_(ωt＋φ)，其中A代表振幅，ω＝2πf表示简谐运动的快慢。 2．简谐运动的图像 (1)从平衡位置开始计时，函数表达式为x＝A sin ωt，图像如图甲所示。 (2)从最大位移处开始计时，函数表达式为x＝A cos ωt，图像如图乙所示。 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，它的固有频率与驱动力的频率越接近，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。共振曲线如图所示。 授课提示：对应学生用书第307页 命题点一　简谐运动的基本特征 自主探究 1．描述简谐运动的物理量 物理量 定义 意义 位移 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 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 振动物体完成一次全振动所需的时间 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 2.简谐运动的“五大”特征 (1)动力学特征：F＝－kx，“－”表示回复力的方向与位移方向相反，k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数。 (2)运动学特征：简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比，而方向相反，为变加速运动，远离平衡位置时，x、F、a、Ep均增大，v、Ek均减小，靠近平衡位置时则相反。 (3)运动的周期性特征：相隔T或nT的两个时刻振子处于同一位置且振动状态相同。 (4)对称性特征 ①相隔或(n为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反。 ②如图所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等。 ③振子由P到O所用时间等于由O到P′所用时间，即