17 第1阶段 专题5 第1讲 振动和波-【提分教练】2024年新高考物理二轮总复习课件（新教材）

第一阶段 突破核心　升华思维 专题五　振动和波 光学 热学 近代物理初步 1 第1讲　振动和波 【高考定位】　本专题高考内容多以图像为载体考查振动图像、波的图像、波的周期性和多解性。简谐运动的位移公式、波的形成和传播规律与波速公式的结合问题仍会是考查的重点，波的干涉、衍射、多普勒效应等机械波的特性问题也将是考查点。题型可能为选择题或计算题。 3 01 02 突破点二　机械波 突破点一　机械振动 03 突破点三　波的干涉、衍射和多普勒效应 索引 第1讲　振动和波 1．简谐运动的两种描述 (1)简谐运动的表达式：x＝A sin (ωt＋φ)。 (2)图像：①反映同一质点在各个时刻偏离平衡位置的位移。 突破点一　机械振动 ②由图像可直接得出质点的振幅A、周期T、频率f、位移x，判断速度、加速度、回复力的方向，比较速度、加速度、回复力、动能和势能的大小。 突破点二 专题限时集训 突破点一 突破点三 第1讲　振动和波 5 2．简谐运动的五大特征 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，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，其变化周期为 对称性特征 关于平衡位置O对称的两点，速度的大小、动能、势能相等，相对平衡位置的位移大小相等 突破点二 专题限时集训 突破点一 突破点三 第1讲　振动和波 [典例1]　(多选)(2022·湖南卷改编)下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿竖直方向做频率为1 Hz的简谐运动；与此同时，木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动，如图甲所示。以木棒所受浮力F为纵轴，木棒水平位移x为横轴建立直角坐标系，浮力F随水平位移x的变化如图乙所示。已知河水密度为ρ，木棒横截面积为S，重力加速度大小为g。下列说法正确的是(　　) A．x从0.15 m到0.25 m的过程中，木棒的速度先增大后减小 B．x从0.21 m到0.25 m的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变小 C．x＝0.35 m和x＝0.45 m时，木棒的速度大小相等， 方向相反 D．木棒在竖直方向做简谐运动的 振幅为 √ √ 突破点二 专题限时集训 突破点一 突破点三 第1讲　振动和波 BD　[根据简谐运动特征，把F-x曲线转化为y-x 曲线，即木棒重心的振动位移随向前匀速移动距离的变化曲线。x从0.15 m到0.25 m的过程中，木棒从平衡位置上方某点向最大位移处移动，经最大位移后回到平衡位置上方同一位置，由简谐运动的速度特点知速度先减小后增大，故A错误；x从0.21 m到0.25 m的过程中，木棒从平衡位置上方靠近最大位移处向下运动(未到平衡位置)，加速度方向竖直向下，大小逐渐减小，B正确；x＝0.35 m和x＝0.45 m 时，由图像的对称性知浮力大小相等，说明木棒在同一位置，竖直方向速度大小相等，速度方向相反，而两时刻木棒水平方向速度相同， 所以合速度大小相等，方向不相反，C错误； 木棒在竖直方向的简谐运动可类比于竖直方向 的弹簧振子，设木棒长度为L，回复力系数为k， 在平衡位置时重心在水面下方Δx0处，则有ρgS＝Mg，木棒重心在平衡位置上方最大位移为A处时，Mg－F2＝Mg－ρgS＝kA，木棒重心在平衡位置下方最大位移为A处时，F1－Mg＝ρgS－Mg＝kA，可解得k＝ρgS，A＝，D正确。] 反思领悟　本题主要考查简谐运动、运动的合成与分解等知识点。学生失分的主要方面：(1)不能正确地将浮力随水平方向位移的变化关系转化为木棒重心在竖直方向上位移随水平方向位移的变化关系；(2)不能准确分析和表示回复力，进而不能正确求出振幅。 突破点二 专题限时集训 突破点一 突破点三 第1讲　振动和波 1．(2023·河北省石家庄市高三质检)如图甲所示，O点为单摆的固定悬点，在其正下方的P点有一个钉子，现将小球拉开一定的角度后开始运动，小球在摆动过程中的偏角不超过5°。从某时刻开始计时，绳子的拉力大小F随时间t变化的关系如图乙所示，重力加速度g取10 m/s2，忽略一切阻力。下列说法正确的是(　　) A．t＝0.1 πs时小球位于B点 B．t＝0.4 πs时小球位于C点 C．OA之间的距离为1.5 m D．OP之间的距离为1.2 m √ 突破点二 专题限时集训 突破点一 突破点三 第1讲　振动和波 D　[由题图可知，0～0.2 πs内应该对应着摆球在CB之间的摆动，0.2～0.6 πs