专题01 机械振动和机械波（7考点+20大题型）【考点清单】-2023-2024学年高二物理下学期期中考点大串讲（人教版）

专题01 机械振动和机械波 2 2 考点01 简谐运动的特征 2 考题1：简谐运动的判定 4 考题2：描述简谐运动的物理量 5 考题3：对简谐运动的表达式x＝Asin(ωt＋φ0)的理解与应用 5 考题4：对简谐运动的图像的理解与应用 5 考题5：简谐运动中的力学综合问题 6 考点02 简谐运动的两种模型 8 考题1：弹簧振子模型 9 考题2：单摆模型 10 考题3：等效摆问题 11 考点03 受迫振动与共振 11 考题1：对受迫振动和共振的理解 12 考题2：对共振条件及共振曲线的理解 13 考点04 机械波及波动图像 14 考题1：机械波的形成与传播 15 考题2：波的传播方向与质点振动方向的关系 16 考题3：根据波动图像求解传播过程中的物理量 17 考点05 波的多解问题 17 考题1：传播方向不确定形成的多解问题 18 考题2：周期不确定形成的多解问题 19 考题3：波速和波长不确定形成的多解问题 19 考点06 振动图像和波动图像的综合应用 21 考点07 波的干涉、衍射和多普勒效应 22 考题1：波的干涉 23 考题2：波的衍射 23 考题3：多普勒效应 24 考点01 简谐运动的特征 知识点1：简谐运动 1．简谐运动的概念 如果物体的位移与时间的关系遵从 的规律，即它的振动图像(x－t图像)是一条 ，这样的振动是一种简谐运动。 2．平衡位置 振动物体 时的位置。 3．回复力 （1）定义：使振动物体在平衡位置附近做 的力。 （2）方向：总是指向 。 （3）来源：属于 ，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．描述简谐运动的物理量 物理量 定义 意义 位移 由 指向物体 的有向线段 描述物体振动中某时刻的位置相对于 的位移 振幅 振动物体离开平衡位置的 描述振动的 和能量 周期 振动物体完成一次 所需要的时间 描述振动的快慢，两者互为倒数：T＝ 频率 振动物体完成全振动的次数与 之比 相位 ωt＋φ0 描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态 知识点2：简谐运动的特征 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 做简谐运动的物体加速度与物体偏离平衡位置的位移大小成正比而方向相反，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．周期性特征 相隔nT(n为正整数)的两个时刻，物体处于同一位置且振动状态相同。 4．对称性特征 （1）时间对称性：相隔或(n为正整数)的两个时刻，物体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。如图甲所示： O为平衡位置，A、B为振子偏离平衡位置最大位移处，振子t时刻在C点，时刻运动到D点，则位移xD＝－xC，速度vD＝－vC，加速度aD＝－aC。 （2）空间对称性：如图乙所示，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。 此外，振子由P到O所用时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′。振子往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOP＝tPO。 5．能量特征 简谐运动的能量包括动能Ek和势能Ep，简谐运动过程中，系统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒。 知识点3：简谐运动的公式和图像 1．表达式 （1）动力学表达式：F＝ ，其中“－”表示回复力与位移的方向相反。 （2）运动学表达式：x＝ ，其中A表示振幅，ω＝＝2πf表示简谐运动的快慢，ωt＋φ0表示简谐运动的相位，φ0叫作 。 2．简谐运动的图像 （1）如图所示。 （2）物理意义：表示振动质点的位移随 的变化规律。 （3）图像信息 ①由图像可以看出质点振动的振幅、周期、初相位。 ②可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移。 ③可以确定某时刻质点所受的回复力、加速度和速度的方向。 考题1：简谐运动的判定 【典例1】（2023上·山东潍坊·高二统考期中）如图所示，倾角为的光滑斜面固定在水平地面上，劲度系数为k的轻质弹簧上端固定，下端悬挂一个质量为m的钢球，弹簧轴线与斜面平行。开始时小球静止在斜面上，现将小球沿轴线拉下一段距离，然后松开，小球沿斜面运动。已知重力加速度大小为g，弹簧始终处于弹性限度内，空气阻力可忽略不计，请证明小球的运动是简谐运动。 【变式】（2023下·河南南阳·高二校联考期中）如图所示，质量为的物体A放在质量