高考物理一輪復(fù)習(xí)：第27講《振動與波動》教案(含答案)

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1、27振動與波動 開心自測 題一：細(xì)長輕繩下端拴一個小球^^成單擺，在懸點正下方L/2擺長處有一個能 擋住擺線的釘子A,如圖所示。現(xiàn)將單擺向左方拉開一個小角度，然后無初速 的釋放。對于以后的運動，下列說法正確的是（） A.擺球往返運動一次的周期比無釘子時的單擺周期小 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時的波形圖如圖所示。介質(zhì)中x=2 m處的質(zhì)點P沿y軸方向做簡諧運動的表達式為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.延長光照時間B.增大光的強度 C.換用波長較低的光照射D.換用頻率較低的光照射 考點梳理與金題精講機械振動與機械波 內(nèi)容 要求 說明 1.彈簧振子。簡諧運動。簡諧運動的振幅、周期和頻率。 n 簡諧運動的位移-時間圖象。 2.單擺。在小振幅條件下單擺看作簡諧運動，周期公式。 n 3.振動中能量轉(zhuǎn)化。 i 4.自由振動和受迫振動，受迫振動的振動頻率。共振及其常見的應(yīng)用。

3、i 5.振動在介質(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 知識脈絡(luò) 機械波 1、f、v 簡諧振動 1 .受力特征 2 .機械能守恒 3 .典型模型 (1)彈簧振子 (2)單擺 受迫振動 旭=視 共振： f驅(qū)=f固 阻尼振動 波的疊加 干涉 衍射 機械振動 A、T、f、相 由一種圖象可推出另 種圖象 簡諧波的圖象 某一時刻各質(zhì)點的位移， 正弦曲線 簡諧振動的圖象

4、 某一質(zhì)點在各時刻的位移，正弦 曲線 概念和規(guī)律 一、機械振動 1 .機械振動： 物體或物體上的一部分在某一位置附近做的往復(fù)運動，叫機械振動，簡稱振動。 例如：鐘擺的擺動、地殼運動時的地震、發(fā)聲體(聲源)發(fā)聲時的振動(空氣柱、弦、振動面的振動)。振動是一種非勻變速運動。廣義振動一一凡是描述運動狀態(tài)的物理量，隨時間在某一數(shù)值附近周期性變化，都可稱為振動，如電磁振蕩。 2 .產(chǎn)生機械振動的條件： 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進行多次 3 .描述振動的物理概念 (1)位移x一一特指振動物體偏離平衡位置的位移。即平衡位置為位移的零點。 (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)。振幅能反映振動的強弱。 (4)周期T、頻率f受一反映振動的快慢。T=1f 1 頻率的單位：赫茲(Hz)重綱：s 固有周期(頻率)：自由振動的周期(頻率)由振動系統(tǒng)本身決定，則叫做 固有周期(頻率)。 (5)相一一反映振動狀態(tài)的物理量。也叫做位相、相位。常用來比較振動的步調(diào)。同相、反相。 (6)受迫振動一一物體在周期性驅(qū)動力作用下的振動。①受迫振動的頻 率等于驅(qū)動力的頻率，跟物體的固有頻率無關(guān)：f迫=f驅(qū) ②受迫振動的振幅由驅(qū)動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，振幅A最大叫共振。f （7）阻尼振動和無阻尼振動一一振幅越來越小的振動叫做阻尼振動。振幅保持不變的振動是等幅振動，也叫無阻尼振動。 b、c振動，下列說法中，正確的是 （） 簡諧運動的位移圖象: 題一：圖中，當(dāng)A振動起來后，通過水平掛繩迫使 A.只有AC振動周期相等 B. A的振幅比B小 C. C振動的振幅比B大 D. AB、C的振動周期相等 （2）簡諧振動一一最常見、最基本的一種 振動簡諧運動的動力學(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：單擺小角度擺動簡諧振動的運

7、動圖象 位移圖象（x?t圖） 沙擺實驗： 理論和實驗一致 位移公式（參考圓）：x=Aco48t十呼0） 從位移圖象可以求出什么？ 振動的周期T——直接讀圖可得 各時刻白^位移x——直接讀圖線的縱坐標(biāo) 振動的加速度a與x大小成正比，反向 振動的速度v——圖線各點切線的斜率 簡諧振動實例 ①彈簧振子的振動。周期為： T =2兀 ②單擺：在小擺角情況下的振動看成是簡諧運動 其固有周期兩個有關(guān)：與1、g有關(guān) T固=2立工兩個無關(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.計時器：如擺鐘一一利用單擺的等時性。b.測重力加速度一一利

8、用單擺周 期公式。 題二：單擺做簡諧運動，擺球經(jīng)過平衡位置時，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、機械波 1 .機械波的形成、條件、分類 (1)形成：振動在介質(zhì)中傳播，形成機械波。 a.介質(zhì)的每個質(zhì)點都受前一質(zhì)點的驅(qū)動做受迫振動一一它們的振動T、f都相同； b.介質(zhì)

9、的每個質(zhì)點都落后于前一個質(zhì)點的振動(振動相位落后)一一形成位移參差不齊的波 形。 強調(diào)：波不傳播質(zhì)點，只傳播振動形式、能量。波勻速傳播，質(zhì)點做變速運動。 (2)機械波形成條件：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周期內(nèi)傳播的距離相鄰的同相位振動質(zhì)點間的距離 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象不同：一個質(zhì)點；介質(zhì)的各個質(zhì)點研究內(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 波動性 衍涉 電磁場電磁波 光電效應(yīng) 實物粒子的波動性、 物質(zhì)波 偏振 電磁波譜及應(yīng)用 雙縫干涉條紋間距 現(xiàn)象及實驗規(guī)律 愛因斯坦光子說光電效應(yīng)方程

12、 一、光的波動性 1.光本性發(fā)展簡史 微粒說 波動說 光子說 波粒二象性 2.光的干涉 (1)雙縫干涉(1809年) 干涉實驗裝置 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“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 赫茲做了一系列實驗，證實了電磁波的存在、測出了實驗中的電磁波的頻率和波長、計算出了電磁波的傳播速度確實等于光速。證明了光的電磁說的正確性。 1 .光的波動本質(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為：無線電波、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。 實驗的現(xiàn)象和解釋 1、飽和電流 2、入射光越強，單位時間內(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，鋅板與不帶電的驗電器的金屬桿之間用導(dǎo)線相連?，F(xiàn)用一定強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.鋅板和驗電器的金箔都帶正電 D.鋅板帶正電，驗電器的金箔帶負(fù)電 第27講振動與波動 題六：D 題七：AC 題一：AB題二：CD題三：C題四：CD題五: