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2016备考物理3-4主题内容要求说明机械振动与机械波简谐运动Ⅰ1、简谐运动只限于单摆和弹簧振子2、简谐运动的公式只限于回复力公式；图像只限于位移—时间图像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Ⅰ横波和纵波Ⅰ横波的图像Ⅱ波速、波长和频率（周期）的关系Ⅱ波的干涉和衍射现象Ⅰ多普勒效应Ⅰ•2016年考点说明之“振动与波”主题内容要求说明电磁振荡与电磁波变化的磁场产生电场变化的电场产生磁场电磁波及其传播。Ⅰ电磁波的产生、发射和接收Ⅰ电磁波谱Ⅰ•2016考点说明之“电磁振荡与电磁波”•2016考点说明之“光学”主题内容要求说明光学光的折射定律Ⅱ光的干涉限于双缝干涉、薄膜干涉折射率Ⅰ全反射、光导纤维Ⅰ光的干涉、衍射和偏振现象Ⅰ主题内容要求说明相对论狭义相对论的基本假设Ⅰ质速关系、质能关系Ⅰ相对论质能关系式Ⅰ•2016考点说明之“相对论”主题内容要求说明实验实验一：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•2016考点说明之“3-4实验”高考题型1机械振动高考题型2机械波高考题型3光的折射和全反射高考题型4光的几种特有现象栏目索引8机械振动对于振动，你可以想到什么？振动弹簧振子单摆回复力受迫振动周期振幅平衡位置共振91、弹簧振子：Fkxk回是弹簧的劲度10sinmgFmgmgxl回(２)、周期公式：式中为小球摆动的圆孤半径即摆长，量取时应从悬点量到球心。g为当地重力加速度(受力复杂时有“等效重力加速度”之说).(３)、单摆的等时性：在小振幅摆动时，单摆的振动周期跟振幅和振子的质量都无关。（1）、摆球做简谐运动的回复力是重力在切线方向的分力：2lTg单摆★★简谐运动的特点，温馨提示：位移、回复力、加速度在B处只有一个值，但速度有两个值（方向）图11．简谐运动的对称性：振动质点在关于平衡位置对称的两点，x、F、a、v、Ek、Ep、tBC＝tB′C′.124.一弹簧振子做简谐运动,周期为T()A.若t时刻和（t+△t）时刻振子运动位移的大小相等、方向相反，则△t一定等于T/2的整数倍B.在t时刻和（t+△t）时刻振子运动位移的大小相等、方向相同，则△t一定等于T的整数倍C.若△t=T/2，则在t时刻和（t+△t）时刻弹簧的长度一定相等D.若△t=T，则在t时刻和（t+△t）时刻振子运动的加速度一定相同D★★简谐运动的周期性：做简谐运动的物体，其位移、回复力、加速度、速度都随时间按“正弦”或“余弦”规律变化，它们的周期均相同．其位移随时间变化的表达式为：x＝Asin(ωt＋φ)或x＝Acos(ωt＋φ)．求导变成速度在求导变成加速度xotOBC★★简谐运动的图象(1)物理意义：表示振动物体的位移随时间变化的规律.注意振动图像不是质点的运动轨迹.(2)简谐振动的图象是一条余弦（或正弦）曲线。(3)作图：以横轴表示时间，纵轴表示位移。xotTTA-A★.振动图象反映的物理量(1)可以表示出任意时刻振动质点的位置；(2)可以表示出振幅A和周期T；(3)可以判断出某时刻回复力和加速度的方向；(4)可以判断出某时刻质点的振动（运动）方向。插动画：机械振动例1如图2所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，下列说法中正确的是()A．甲、乙两单摆的摆长相等B．甲摆的振幅比乙摆大C．甲摆的机械能比乙摆大D．在t＝0.5s时有正向最大加速度的是乙摆E．由图象可以求出当地的重力加速度图2ABD解析由题图看出，两单摆的周期相同，同一地点g相同，由单摆的周期公式T＝2πlg知，甲、乙两单摆的摆长l相等，故A正确；甲摆的振幅为10cm，乙摆的振幅为7cm，则甲摆的振幅比乙摆大，故B正确；尽管甲摆的振幅比乙摆大，两摆的摆长相等，但由于两摆的质量未知，无法比较机械能的大小，故C错误；在t＝0.5s时，甲摆经过平衡位置，振动的加速度为零，而乙摆的位移为负的最大，则乙摆具有正向最大加速度，故D正确；由单摆的周期公式T＝2πlg得g＝4π2lT，由于单摆的摆长不知道，所以不能求得重力加速度，故E错误．答案ABD预测2如图4甲所示是用沙摆演示振动图象的实验装置，沙摆可视为摆长L＝1.0m的单摆，沙摆的运动可看做简谐运动．实验中，细沙从摆动着的漏斗底部均匀漏出，用手沿与摆动方向垂直的方向匀速拉动纸板，漏在纸板上的细沙形成了图乙所示的粗细变化的一条曲线．曲线之所以粗细不均匀，主要是因为沙摆摆动过程中__________(选填“位移”、“速度”或“加速度”)大小在变化．若图乙中AB间距离x＝4.0m，当地重力加速度g＝10m/s2，则纸板匀速运动的速度大小为________m/s(结果保留2位有效数字)．图4解析观察细沙曲线，发现两侧粗，沙子多，中间细，沙少．是因为沙摆在摆动的过程中，经过平衡位置速度最大，最大位移处速度为0，即是由于沙摆摆动过程中速度大小的变化引起的．沙摆的周期为：T＝2πLg＝2π1.010s≈2s．乙图记录了2T时间内的运动情况，则纸板匀速运动的速度大小为：v＝x2T＝42×2m/s＝1.0m/s.答案速度1.020★★受迫振动和共振：1、受迫振动：f振=f策2、共振现象：共振时，受迫振动的振幅达到最大值。条件：f策=f固例:如图所示，当A振动起来后，通过绷紧水平绳迫使B、C振动起来，下列说法正确的是：（）A.A、B、C三个单摆的周期均相同B.只有A、C两个单摆周期相同C.A、B、C三个单摆的振幅相同D.B的振幅比C的振幅小CBAAD一、机械波的形成和传播1.机械波的形成：机械振动在弹性介质中的传播过程叫机械波．2.机械波的特点：a.受迫振动（f=f源），前一质点带动后一质点，时间延时，b.振动形式的传播，能量的传播，信息的传播，波形的平移，介质没有定向迁移。3.机械波形成条件：1、振源2.弹性介质。有机械波必有机械振动，有机械振动不一定有机械波．4.机械波的种类：区别：振动方向与传播方向的不同：横波：质点振动方向与传播方向垂直。形成波峰、波谷；如：绳波纵波：质点振动方向与传播方向相同形成密部、疏部。如：声波水波即不是横波也不是纵波。1.横波、2.纵波1、频率（f）：波的频率就是质点的振动频率．波在介质中传播时，所有的质点都是在做受迫振动，质点的振动频率都等于振源的振动频率，也就是说波的频率是由波源来决定的，与传播介质无关.二、波的描述2、波长（λ）：波长是两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相同的质点间的距离.对于横波来说波长是两个相邻波峰（波谷）之间的距离。波长由介质和波源共同决定。3、波速（v）：波速描述的是波的传播的快慢即质点振动状态传播的速度．波速的数学表达式为v=Δx/Δt，其中的Δx为介质中质点振动状态在Δt时间内传播的距离，可以简单的理解Δx为Δt内波峰前进的距离.当Δt=T时，Δx=λ，则有v=λ/T=λf。注意：(1)波的传播速度与质点振动的速度是两个不同的概念,不能混为一谈.(2)波速是由介质的性质决定的,与波的频率、质点的振幅无关，同类波在同一种均匀介质中，波速是一个定值.我们通常认为波在传播方向上是一个匀速直线运动.(3)当波从一种介质中进入另一种介质中时，波的频率不变，但是波的传播速度发生改变，波长发生改变.三、波的图象1.波的图象及其物理意义.物理意义：某时刻各个质点离开平衡位置的位移。横坐标：各个振动质点在平衡位置时的距离纵坐标：某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移注意：双向性和重复性。波形图的重复性是指相隔时间为整数倍周期的两个时刻的波形图是相同的.2.图象特征：正弦或余弦曲线。3.由图象获取的信息：质点的振位移、质点振动方向、振幅；波长、波速方向横波：振动方向与传播方向“卡”动画研究：波形在传，波中指点在振化动为静为瞬时图象，时刻选择不同，图象会变化，但变化中有规律研究质点振动的时间起点（零时刻）不同，图线的起始点不同描述的是某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移描述的是某一质点在各个时刻偏离平衡位置的位移(x、y)表示x处质点某时刻的偏离平衡位置的位移为y（t、x）表示t时刻的位移是x某一时刻连续介质中各质点相对于平衡位置的位移规律质点在振动过程中，位移随时间而变化的规律波的传播方向上所有的振动质点一个振动质点图线的变化物理意义坐标含义图象研究内容研究对象波的图象振动的图像4.波与振动图象的区别预测1一列简谐横波在x轴上传播，波源处于x＝0处，在x＝3m处的质点P和x＝6m处的质点Q的振动图线分别如图3甲、乙所示．下列说法正确的是()图3A．波长可能是4mB．波的周期一定是12sC．波的振幅一定是8cmD．波的传播速度一定是1m/sE．波由P传播到Q历时可能是9s先绕后定点ABE解析由题可知，波由质点P传播到质点Q，结合振动图线可知(n＋34)λ＝6－3，解得波长λ＝124n＋3m，选项A正确；由振动图线可知振动周期为T＝12s，振幅为A＝4cm，选项B正确，选项C错误；由v＝λT可知波速为v＝14n＋3m/s，选项D错误；由Δt＝Δxv可知波由P传播到Q需要的时间为Δt＝3(4n＋3)s，选项E正确．答案ABE．“一分、一看、二找”巧解波动图象与振动图象的综合问题(1)分清振动图象与波动图象．只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波动图象，横坐标为t则为振动图象．(2)看清横、纵坐标的单位，尤其要注意单位前的数量级．(3)找准波动图象对应的时刻．(4)找准振动图象对应的质点．波动图象与振动图象例2(2015·新课标全国Ⅰ·34)甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播，波速均为v＝25cm/s.两列波在t＝0时的波形曲线如图5所示．求：图5(1)t＝0时，介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标；解析两列波的振幅均为8cm，故偏离平衡位置位移为16cm的质点应为两列波的波峰相遇处的质点．根据波形图可知，甲、乙的波长分别为λ乙＝60cm，λ甲＝50cm则甲、乙两列波的波峰坐标分别为x甲＝(50＋k1×50cm)(k1＝0，±1，±2，±3，…)x乙＝(50＋k2×60cm)(k2＝0，±1，±2，±3，…)综上分析，所有波峰和波峰相遇的质点x坐标应为x＝(50＋300n)cm(n＝0，±1，±2，±3，…)答案x＝(50＋300n)cm(n＝0，±1，±2，±3，…)(2)从t＝0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为－16cm的质点的时间．解析偏离平衡位置位移为－16cm对应为两列波的波谷相遇．t＝0时，波谷之差Δx＝(50＋2n1＋12×60)－(50＋2n2＋12×50)整理可得Δx＝10(6n1－5n2)＋5波谷之间最小的距离为Δx′＝5cmx甲谷坐标＝(50＋*×50cm)(k1＝0，±1，…)x乙谷坐标＝(50＋*×60cm)(k2＝0，±1，…)两列波相向传播，相对速度为2v＝50cm/s所以出现偏离平衡位置位移为－16cm的最短时间t＝Δx′2v＝0.1s.预测3一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图6所示，质点P此时刻沿－y轴方向运动，经过0.1s第一次到达平衡位置，波速为5m/s，则下列说法正确的是()A．该波沿x轴负方向传播B．Q点的振幅比P点的振幅大C．P点的横坐标为x＝2.5mD．Q点(横坐标为x＝7.5m的点)的振动方程为y＝5cost(cm)E．x＝3.5m处的质点与P点振动的位移始终相反图65π3答案ACD利用：波形在平移预测4如图7甲所示为一列沿水平方向传播的简谐横波在时刻t的波形图，如图乙所示为质点b从时刻t开始计时的v－t图象．若设振动正方向为沿＋y轴方向，则下列说法中正确的是()图7A．该简谐横波沿x轴正方向传播B．该简谐横波波速为0.4m/sC．若该波发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸一定比4m大得多D．在时刻t，质点a的加速度比质点b的大E．再经过2s，质点a随波迁移0.8m解析t时刻，从图乙可知质点b速度为－y方向，甲图中采用波形平移的方法可知波形沿x轴正方向传播，故A正确；答案ABD光的反射光的折射全反射光的波动性第十三章光1.折射定律