2027届高三物理一轮复习课件：第二、三章 机械振动与机械波

该高中物理高考复习课件聚焦机械振动与机械波专题，依据高考评价体系梳理简谐运动、单摆、受迫振动、机械波特性等核心考点，通过真题分析明确简谐运动图像、单摆周期公式、波速计算等高频考查内容，归纳振动与波动图像综合题、波的多解性分析等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“考点精析+真题突破+素养培养”，如例2结合弹簧弹力图像求解振子周期与冲量，培养科学推理能力，例9通过波形图多解性训练模型建构思维，帮助学生掌握波传播方向判断等技巧。教师可利用其系统考点梳理与典型题解析，提升复习效率，助力学生高考冲刺。

3. 振动中的位移x在无特别说明时，均指振动物体相对_______________的位移。 4. 简谐振动中加速度a和位移x方向 ，而速度v和位移x方向可相反也可相同。当物体向着平衡位置运动时，物体的位移x、回复力F、加速度a总是________，物体的速度总是______。 5. 简谐振动是________加速运动。 一、简谐运动 1. 如果振动物体离开平衡位置后，所受的回复力与位移成___________而____________相反，即F回＝－kx，则物体所作的往复运动就是简谐运动。简谐运动是最 最__________的振动，一切复杂的振动都可以看作是由若干个不同的简谐运动合成的。 2. 回复力F回是振动物体受到的沿振动方向的合外力，总是指向_____________，以力的____________命名的。物体处于平衡位置时，回复力为零，合力不一定为零。 方向 正比 基本 简单 作用效果 平衡位置 平衡位置 始终相反 减小 增大 变 第二、三章 机械振动、机械波复习 * （2）描述振动的物理量 1. 振幅A：振动物体离开平衡位置的__________，反映振动的_________。 2. 周期T：物体完成_____________所需的时间（一次全振动是指振动物体的_____________均第一次回复到原来的大小和方向)。反映振动的___________。 ） 3. 频率f：振动物体完成全振动的次数与所用时间之比，即在单位时间内________________。单位：_______，T与f的关系为__________。 最大距离 强弱 一次全振动 位移和速度 快慢 完成全振动的次数 Hz （3）简谐振动的图像和振动方程 偏离平衡位置的位移 正弦或余弦曲线 B 【例2】如图甲所示，将一轻质弹簧与小球组成的弹簧振子竖直悬挂起来，当振子上、下振动时，将弹簧上端的力传感器连接到计算机上，得到弹簧的弹力随时间变化的规律如图乙所示。已知重力加速度g=10m/s2，则该弹簧振子的振动周期为 s，小球的质量为 kg，在0~1s时间内，弹簧的弹力对小球的冲量大小为 N·s。 2 0.5 5 （2）振动的能量 1. 作简谐运动的物体，其动能和势能之间做周期性的转换，而总量保持不变，即机械能守恒。机械能等于物体在平衡位置时的_______能，也等于物体在最大位移处的_______能。 2. 实际物体在振动过程中总是存在各种阻力，振动系统不断克服阻力做功，机械能逐渐减小，振幅也不断减小，最后停止振动。 （1）单摆 1. 不可伸长、不计质量的细线，一端固定，另一端与一定质量、大小不计的摆球相连，即构成单摆。单摆是一种理想化物理模型。 2. 单摆在摆角小于____情况下的振动是简谐运动，其回复力来源于 。单摆经过平衡位置时所受的合力不为零。 3. 单摆周期：惠更斯发现作小角度振动单摆的周期T＝_________，与 、 无关。单摆的周期和频率仅由摆长与当地的重力加速度大小决定，称为单摆的固有周期和固有频率。 4. 常用的秒摆周期为_______s，摆长约为_________m。 二、单摆、受迫振动 重力沿圆弧切线方向的分力 5° 振幅 摆球质量 2 1 动 势 * （3）受迫振动、 共振 1. 受迫振动：振动系统在________________外力作用下的振动叫受迫振动，周期性的外力称为受迫振动的驱动力。自由振动的物体都有自己的固有频率，而物体作受迫振动时，其振动频率总是等于__________的频率，与自已的_______频率无关。洗衣机运转时底座发生的振动、扬声器发声时纸盆的振动等都是受迫振动。 2. 共振：在受迫振动中，当驱动力的频率跟系统的________________相等时，受迫振动振幅最大，这种现象叫共振。 周期性 驱动力 固有 固有频率  AB （4）波速 1. 波速公式为v＝___________，其中λ叫做波长，是波形图线上两个在__________振动过程中_________________相等的质点间的距离。对于横波，相邻波峰或者相邻波谷间的距离等于波长；对于纵波，相邻疏部或者相邻密部间的距离等于波长。周期和波长分别描述了机械波在时间和空间上的周期性。 2. 公式v＝λf中，v由_________决定，f由_____________决定，波由一种介质进入另一种介质______不变，________均要改变。公式v＝λf 对各种波都适用。 3. 在同种介质中，波在某一方向上的传播可看作是__________直线运动，波速可以由v＝_________求出。 相邻的 位移总是 介质 频率f 波源 v、λ 匀速 4. 一段时间后的波形，可以将原波形沿传播方向做相应的平移得到，平移的距离就是波在这段时间内传播的距离。由于波的传播方向不确定 质点振动方向不确定 空间、时间的周期性，因而往往使波动问题存在多解。 横波和纵波 （2）波的干涉与衍射 1. 波的叠加原理：在两列波相遇的区域，介质中质点的位移是两列波分别引起的位移的__________，这就是波的叠加。两列波相遇后仍然能够保持原来的__________（频率、波长、振动方向等）继续传播。 四、机械波的应用 （1）波的反射与折射 1. 波的反射：波在传播过程中遇到障碍物时发生的背离障碍物传播的现象，称为波的反射。机械波的反射与光的反射有着相似的规律：反射角_________入射角。 2. 当波沿着介质传到边界时，除了会发生反射，一部分波会穿过边界进入另一种介质， 并 ，这就是波的折射。 3. 靠近岸边的海浪总是趋于平行于海岸，沿着垂直于海岸的方向滚滚而来。海浪的传播速度越靠近岸边，海水深度越浅，海浪传播的波速越小，传播方向也渐渐变化，最终近岸海浪的传播方向总趋于与岸线垂直。 等于 改变传播方向 矢量和 特性 2. 波的干涉：①两列波产生稳定干涉的条件：____________。②现象：两波相遇时，某些区域振动总是加强，某些区域振动总是减弱，且加强和减弱区互相____________，且是稳定分布的。③*对两个完全相同的波源产生的干涉，凡到两波源的路程差为____________处，振动加强；凡到两波源的路程差为 处，振动减弱。 3. 波的衍射：波绕过障碍物传到阴影里去的现象叫衍射。产生明显衍射现象的条件是：障碍物（或缝隙、小孔）的尺寸与波长 。 相干波源 半波长的奇数倍 间隔 半波长的偶数倍 与波长相差不多或比波长小 若某点到两列波的波源的距离差等于半个波长的偶数倍。 该点振动加强 若某点到两列波的波源的距离差等于半个波长的奇数倍。 该点振动减弱 （3）多普勒效应 当波源与观察者发生_____________时，观察者接收到的波的频率高于或低于波源频率，这种现象称为多普勒效应。当观察者与波源相对靠近时，观察者接收到的频率________波源的频率；当观察者与波源相对远离时，观察者接收到的频率_________波源的频率。注意：发生多普勒效应时，从波源发出的波的频率不会变化，变化的是观察者接收到的频率。利用超声波的多普勒效应来研究心脏和大血管中血液的流动特性。 高于 相对运动 低于 fA > f fA < f fA < f fA > f 波源的运动情况 观察者运动情况 fA 与 f 的关系 波源静止 观察者靠近波源 观察者远离波源 波源靠近观察者 观察者静止 波源远离观察者 相互远离 相互靠近 【例4】一简谐横波沿x轴正向传播，t=0时刻的波形如图(a)所示，x=0.30m处的质点的振动图线如图(b)所示，该质点在t=0时刻的运动方向沿y轴 (填“正向”或“负向”)。已知该波的波长大于0.30m，则该波的波长为 m。 正向 0.8 * 【例5】两列频率、振幅均相同的简谐波I和Ⅱ分别从绳子的两端持续相向传播，在相遇区域发生了干涉，在相距0.48m的A、B间用频闪相机连续拍摄，依次获得1、2、3、4、5五个波形，如图所示，且1和5是同一振动周期内绳上各点位移都达到最大值时拍摄的波形。已知频闪时间间隔为0.12s,下列说法中正确的是（ ） A. 简谐波I和Ⅱ的波长均为0.24m B. 简谐波I和Ⅱ的周期均为0.48s C. 绳上各点均做振幅相同的简谐运动 D. 两波源到A点和C点的路程差之差的绝对值是0.48m D * 【例6】所谓摆长意味着悬点到球心间的距离，同学们对下图中各摆等效摆长一看便知，迅速可得周期公式，分别为（注：摆球可看作质点） L θ θ L1 θ θ L2 L1 O钉子 用等效摆长求类单摆的周期 * 【例7】弹性绳的一端做简谐运动、可以在绳上形成简谐波。 （1）弹性绳沿x轴方向放置，左端在原点O，使绳的左端沿y轴方向做简谐运动，1s后波恰好传到x＝1m处的质点M，波形如图1所示，从该时刻开始计时。 ①该绳波是 　 　 （选涂：A．横波，B．纵波，C．混合波）。 ②（简答）说明（1）的依据。 ③这列波的波速大小为 　 　 m/s，M点的振动方程为y＝ 　 　 。 （2）如图，两种均匀弹性绳Ⅰ、Ⅱ相接，直角坐标系xOy的y轴为其分界线，坐标原点处的振动同时在Ⅰ和Ⅱ中传播，某时刻的波形图如图2。x＝6m是此时刻绳Ⅰ中波传到的最远点。 ①（多选）关于两列绳波说法正确的是 　 　 。 A．波源的起振沿﹣y方向 B．此刻b波传到的位置是x＝﹣24m C．a、b两列波的频率之比为4：1 D．质点P比Q先到最大位移处 A 1 AB 【例7】弹性绳的一端做简谐运动、可以在绳上形成简谐波。 ②经过足够长的时问后，已知绳Ⅰ中离坐标原点最近的具有﹣y方向最大加速度的质点位置坐标为x0，绳Ⅰ中具有﹣y方向最大加速度的质点位置坐标为x＝ 　 。 （3）弹性绳上相距6m的两点S、T在竖直平面内做周期为2s的简谐运动，相位相同，振幅分别为4cm和6cm。振动在绳上传播速度为1m/s，则S、T连线上（不包含这两点）振动加强点共有 　 　 个，这些点位移的最大值为 　 　 cm。 5 10 ACD 【例9】一列横波沿z轴传播，在t1=0s和t2=0.04s两时刻的波形图分别如图中的实线和虚线所示，（1）波的波长和振幅各为多少? （2）若周期T>t2-t1，且波向右传播，其波速为多少? （3）若周期2T>t2-t1>T，且波向左传播，其波速为多少? （4）若周期T<t2-t1，波速v=950m/s，波向右还是向左传播? 8m，0.4m 350m/s 50m/s 左 波的多解性 波的传播方向不确定 质点振动方向不确定 空间、时间的周期性 【例10】一列简谐波沿着x轴正向传播，振幅为2cm．如图所示，在t=0时刻相距30m的两个质点a、b的位移都是1cm，但运动方向相反，其中a质点速度沿y轴负方向；在t=2s时，b质点恰好第一次回到y=1cm处，则下列说法错误 的（　　 ） A．t=0时刻，a、b两个质点的加速度相同 B．这列简谐波的波速可能为3.75m/s C．这列简谐波的周期一定小于8s D．a、b两个质点平衡位置间的距离是半波长的奇数倍 D 处的波形传至b，此波形与t=0 时a处相同 $