高考物理一輪復(fù)習(xí):第27講《振動(dòng)與波動(dòng)》教案(含答案)

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1、27振動(dòng)與波動(dòng) 開心自測(cè) 題一:細(xì)長輕繩下端拴一個(gè)小球^^成單擺,在懸點(diǎn)正下方L/2擺長處有一個(gè)能 擋住擺線的釘子A,如圖所示?,F(xiàn)將單擺向左方拉開一個(gè)小角度,然后無初速 的釋放。對(duì)于以后的運(yùn)動(dòng),下列說法正確的是() A.擺球往返運(yùn)動(dòng)一次的周期比無釘子時(shí)的單擺周期小 B.擺球在左、右兩側(cè)上升的最大高度一樣 C.擺球在平衡位置左右兩側(cè)走過的最大弧度相等 D.擺球在平衡位置右側(cè)的最大擺角是左側(cè)的兩倍 題二:一列簡諧橫波在t=0時(shí)的波形圖如圖所示。介質(zhì)中x=2 m處的質(zhì)點(diǎn)P沿y軸方向做簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y=10sin( 5Ttt)cmo關(guān)于這列簡諧波,下列說法正確的是() A.

2、周期為4.0sB.振幅為20cm C.傳播方向沿x軸正向D.傳播速度為10m/s 題三:某單色光照射某金屬時(shí)不能產(chǎn)生光電效應(yīng),則下述措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是() A.延長光照時(shí)間B.增大光的強(qiáng)度 C.換用波長較低的光照射D.換用頻率較低的光照射 考點(diǎn)梳理與金題精講機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 內(nèi)容 要求 說明 1.彈簧振子。簡諧運(yùn)動(dòng)。簡諧運(yùn)動(dòng)的振幅、周期和頻率。 n 簡諧運(yùn)動(dòng)的位移-時(shí)間圖象。 2.單擺。在小振幅條件下單擺看作簡諧運(yùn)動(dòng),周期公式。 n 3.振動(dòng)中能量轉(zhuǎn)化。 i 4.自由振動(dòng)和受迫振動(dòng),受迫振動(dòng)的振動(dòng)頻率。共振及其常見的應(yīng)用。

3、i 5.振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播——波。橫波和縱波。波長、頻率和 n 波速的關(guān)系。 6.波的疊加。波的干涉。衍射現(xiàn)象。 i 7.聲波,超聲波及其應(yīng)用。 i 8.多普勒效應(yīng)。 i 9 知識(shí)脈絡(luò) 機(jī)械波 1、f、v 簡諧振動(dòng) 1 .受力特征 2 .機(jī)械能守恒 3 .典型模型 (1)彈簧振子 (2)單擺 受迫振動(dòng) 旭=視 共振: f驅(qū)=f固 阻尼振動(dòng) 波的疊加 干涉 衍射 機(jī)械振動(dòng) A、T、f、相 由一種圖象可推出另 種圖象 簡諧波的圖象 某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移, 正弦曲線 簡諧振動(dòng)的圖象

4、 某一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移,正弦 曲線 概念和規(guī)律 一、機(jī)械振動(dòng) 1 .機(jī)械振動(dòng): 物體或物體上的一部分在某一位置附近做的往復(fù)運(yùn)動(dòng),叫機(jī)械振動(dòng),簡稱振動(dòng)。 例如:鐘擺的擺動(dòng)、地殼運(yùn)動(dòng)時(shí)的地震、發(fā)聲體(聲源)發(fā)聲時(shí)的振動(dòng)(空氣柱、弦、振動(dòng)面的振動(dòng))。振動(dòng)是一種非勻變速運(yùn)動(dòng)。廣義振動(dòng)一一凡是描述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量,隨時(shí)間在某一數(shù)值附近周期性變化,都可稱為振動(dòng),如電磁振蕩。 2 .產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的條件: 受回復(fù)力一一使物體能返回平衡位置的力阻尼足夠小一一使振動(dòng)進(jìn)行多次 3 .描述振動(dòng)的物理概念 (1)位移x一一特指振動(dòng)物體偏離平衡位置的位移。即平衡位置為位移的零點(diǎn)。 (2)回復(fù)力一一

5、使物體回到平衡位置的合力.它是按力的作用效果命名的效果力. (3)振幅A-一離開平衡位置的最大距離(標(biāo)量)。振幅能反映振動(dòng)的強(qiáng)弱。 (4)周期T、頻率f受一反映振動(dòng)的快慢。T=1f 1 頻率的單位:赫茲(Hz)重綱:s 固有周期(頻率):自由振動(dòng)的周期(頻率)由振動(dòng)系統(tǒng)本身決定,則叫做 固有周期(頻率)。 (5)相一一反映振動(dòng)狀態(tài)的物理量。也叫做位相、相位。常用來比較振動(dòng)的步調(diào)。同相、反相。 (6)受迫振動(dòng)一一物體在周期性驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)。①受迫振動(dòng)的頻 率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,跟物體的固有頻率無關(guān):f迫=f驅(qū) ②受迫振動(dòng)的振幅由驅(qū)動(dòng)力的頻率與固有頻率之差A(yù)f決定,Af越小,

6、 A越大。T=1 ③當(dāng)Af=0時(shí),振幅A最大叫共振。f (7)阻尼振動(dòng)和無阻尼振動(dòng)一一振幅越來越小的振動(dòng)叫做阻尼振動(dòng)。振幅保持不變的振動(dòng)是等幅振動(dòng),也叫無阻尼振動(dòng)。 b、c振動(dòng),下列說法中,正確的是 () 簡諧運(yùn)動(dòng)的位移圖象: 題一:圖中,當(dāng)A振動(dòng)起來后,通過水平掛繩迫使 A.只有AC振動(dòng)周期相等 B. A的振幅比B小 C. C振動(dòng)的振幅比B大 D. AB、C的振動(dòng)周期相等 (2)簡諧振動(dòng)一一最常見、最基本的一種 振動(dòng)簡諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征:F回=-kx 其中:x——偏離平衡位置的位移k——回復(fù)力系數(shù) 模型:彈簧振子 應(yīng)用:單擺小角度擺動(dòng)簡諧振動(dòng)的運(yùn)

7、動(dòng)圖象 位移圖象(x?t圖) 沙擺實(shí)驗(yàn): 理論和實(shí)驗(yàn)一致 位移公式(參考圓):x=Aco48t十呼0) 從位移圖象可以求出什么? 振動(dòng)的周期T——直接讀圖可得 各時(shí)刻白^位移x——直接讀圖線的縱坐標(biāo) 振動(dòng)的加速度a與x大小成正比,反向 振動(dòng)的速度v——圖線各點(diǎn)切線的斜率 簡諧振動(dòng)實(shí)例 ①彈簧振子的振動(dòng)。周期為: T =2兀 ②單擺:在小擺角情況下的振動(dòng)看成是簡諧運(yùn)動(dòng) 其固有周期兩個(gè)有關(guān):與1、g有關(guān) T固=2立工兩個(gè)無關(guān):與miA無關(guān) 秒擺:T=2s的單擺。秒擺的擺長約為1s 單擺的應(yīng)用:a.計(jì)時(shí)器:如擺鐘一一利用單擺的等時(shí)性。b.測(cè)重力加速度一一利

8、用單擺周 期公式。 題二:單擺做簡諧運(yùn)動(dòng),擺球經(jīng)過平衡位置時(shí),擺球上附著一些懸浮在空氣中的灰塵,如果 灰塵的質(zhì)量不能忽略,則擺球在以后的振動(dòng)中,最大速度v二振幅A、周期T的變化是( A. v^不變,A不變,T不變 C. v變大,A變大,T不變 B . v變小,A變大, m D . v變小,A變小, m T變小 T不變 發(fā)散:在最大位移處附上灰塵,結(jié)果又怎樣?若換成彈簧振子,結(jié)果又怎樣?三、機(jī)械波 1 .機(jī)械波的形成、條件、分類 (1)形成:振動(dòng)在介質(zhì)中傳播,形成機(jī)械波。 a.介質(zhì)的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都受前一質(zhì)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)做受迫振動(dòng)一一它們的振動(dòng)T、f都相同; b.介質(zhì)

9、的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都落后于前一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)(振動(dòng)相位落后)一一形成位移參差不齊的波 形。 強(qiáng)調(diào):波不傳播質(zhì)點(diǎn),只傳播振動(dòng)形式、能量。波勻速傳播,質(zhì)點(diǎn)做變速運(yùn)動(dòng)。 (2)機(jī)械波形成條件:有波源、介質(zhì)(區(qū)別電磁波) (3)分類:橫波一一繩子上的波。波峰,波谷;縱波一一空氣中的聲波。密部,疏部。 2 .描述波的物理量 (1)波長一一相鄰的波峰(波谷)之間的距離波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離相鄰的同相位振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)間的距離 注意:半波長的說法。 T, 一秒內(nèi)波形重復(fù)出現(xiàn)的次數(shù)為頻率 (2)周期、頻率一一波形重復(fù)出現(xiàn)一次的時(shí)間為周期fo它們都由波源決定,與介質(zhì)種類無關(guān)。 (3)波速v—一由介質(zhì)種類決定

10、,與波的頻率無關(guān)。v=;x--f tT ①同一種介質(zhì)中的兩列不同波的波速相同; ②同一列波在不同介質(zhì)中的傳播速度v不同,但頻率相同。 2 3.波的圖象 y = Acos( 10-x/v) 10 x/cm 兩種圖象的區(qū)另IJ: X 橫軸表示的物理量不同。直接讀取的物理量不同研究對(duì)象不同:一個(gè)質(zhì)點(diǎn);介質(zhì)的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)研究內(nèi)容不同:位移隨t變化;位移隨空間分布圖象的變化不同:沿長;平移 光的波動(dòng)性和粒子性 光的本性 內(nèi)容 要求 說明 1 .光本性學(xué)說的發(fā)展簡史 2 .光的干涉現(xiàn)象,雙縫干涉,薄膜干涉,雙縫干涉的條紋間距與波長的關(guān) 系 3 .光的衍射

11、 4 .光的偏振現(xiàn)象 5 .光譜和光譜分析。紅外線、紫外線、X射線、丫射線以及它們的應(yīng)用, 光的電磁本性。電磁波譜 6 .光電效應(yīng),光子,愛因斯的光電效應(yīng)方程 7 .光的波粒二象性。物質(zhì)波 8 .激光的特性及應(yīng)用 II II I nI I 知識(shí)結(jié)構(gòu) 光的本性 光的波粒二象性 光是電磁波 光的粒子性 波粒性的關(guān)系、概率波 干涉 波動(dòng)性 衍涉 電磁場(chǎng)電磁波 光電效應(yīng) 實(shí)物粒子的波動(dòng)性、 物質(zhì)波 偏振 電磁波譜及應(yīng)用 雙縫干涉條紋間距 現(xiàn)象及實(shí)驗(yàn)規(guī)律 愛因斯坦光子說光電效應(yīng)方程

12、 一、光的波動(dòng)性 1.光本性發(fā)展簡史 微粒說 波動(dòng)說 光子說 波粒二象性 2.光的干涉 (1)雙縫干涉(1809年) 干涉實(shí)驗(yàn)裝置 干涉原理示意圖 干涉條件:兩光波同頻率。 相干光源一一能產(chǎn)生同頻率光的兩個(gè)光源。 干涉現(xiàn)象一一兩相干光在相遇區(qū)間疊加,形成亮、暗條紋相間的穩(wěn)定分布。相干光的顏色不同,干涉條紋間距Ax不同;雙縫間隔不同,Ax不同;白光的干涉條紋是彩色的。 相鄰亮條紋之間的距離為,x=l. d 3 .薄膜干涉 由極薄的薄膜前、后表面反射的兩列光波疊加而形成的干涉現(xiàn)象叫薄膜干涉。

13、 4 .光的衍射 (1)概念:光離開直線傳播路徑繞到障礙物陰影里的現(xiàn)象; (2)產(chǎn)生明顯衍射的條件:障礙物或孔的尺寸跟光波波長差不多或小于波長。 (3)典型現(xiàn)象:單縫衍射一一不等距的直條紋,中條紋最寬。 圓盤衍射一一不等距的圓條紋,本影中心有一個(gè)“泊松亮斑”。 二、光的電磁說 光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光是一種波 麥克斯韋提出光的本質(zhì)一一一種電磁波 口 赫茲做了一系列實(shí)驗(yàn),證實(shí)了電磁波的存在、測(cè)出了實(shí)驗(yàn)中的電磁波的頻率和波長、計(jì)算出了電磁波的傳播速度確實(shí)等于光速。證明了光的電磁說的正確性。 1 .光的波動(dòng)本質(zhì)——電磁波 2 .看不見的光一一紅外線、紫外線、倫琴射線。 X射線

14、、丫射 3 .電磁波譜波長從大到小的順序?yàn)椋簾o線電波、紅外線、可見光、紫外線、線 題三:下列有關(guān)電磁波的特性和應(yīng)用,說法正確的是() A.紅外線和X射線都有很高的穿透本領(lǐng),常用于醫(yī)學(xué)上透視人體 B.過強(qiáng)的紫外線照射有利于人的皮膚健康 C.電磁波中頻率最大為丫射線,最容易用它來觀察衍射現(xiàn)象 D.紫外線和X射線都可以使感光底片感光 、光的粒子性 1.光電效應(yīng) 概念:在光的照射下從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象叫光電現(xiàn)象。 實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和解釋 1、飽和電流 2、入射光越強(qiáng),單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的光電子數(shù)越多 3、存在遏制電壓 4、光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān) 5、存在截止頻率 光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān) 題四:在研究光電效應(yīng)現(xiàn)象時(shí),鋅板與不帶電的驗(yàn)電器的金屬桿之間用導(dǎo)線相連?,F(xiàn)用一定強(qiáng)度的紫外線照射鋅板,發(fā)現(xiàn)金箔張開,則下列現(xiàn)象中會(huì)發(fā)生的是() A.鋅板放出電子而帶正電 B.鋅板吸引周圍空氣中的陽離子而帶正電 C.鋅板和驗(yàn)電器的金箔都帶正電 D.鋅板帶正電,驗(yàn)電器的金箔帶負(fù)電 第27講振動(dòng)與波動(dòng) 題六:D 題七:AC 題一:AB題二:CD題三:C題四:CD題五:

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