1、高频考点分类突破 基础知识自主梳理 目 录 ONTENTSC课时作业 第1讲 机械振动(实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度)第十四章 机械振动 机械波 光 电磁波 相对论 考纲要求考频机械振动与机械波简谐运动简谐运动的公式和图象5年1考单摆、单摆的周期公式受迫振动和共振机械波、横波和纵波横波的图象5年8考波速、波长和频率(周期)的关系5年5考波的干涉和衍射现象5年1考多普勒效应考纲要求考频电磁振荡与电磁波电磁波的产生5年1考电磁波的发射、传播和接收5年1考电磁波谱光光的折射定律5年2考折射率5年3考全反射、光导纤维5年6考光的干涉、衍射和偏振现象考纲要求考频相对论狭义相对论的基本假设质
2、能关系实验一：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5年2考考情分析1.命题趋势从近几年高考题来看，命题形式比较固定，一般第(1)问为选择题，以机械振动和机械波、光学和电磁波的相关基础知识为主第(2)问命题主要以几何光学命题为主，题目的情景可能向着贴进生活的方向发展2备考策略(1)掌握简谐运动的概念、表达式和图象，单摆的周期公式及应用，受迫振动和共振的概念及产生共振的条件(2)掌握机械波的特点和分类，波速、波长和频率的关系，波的图象，波的干涉、衍射现象和多普勒效应(3)理解折射率、光的折射定律、全反射的条件及应用，会测定玻璃的折射率(4)理解光
3、的干涉现象、衍射现象、偏振现象，利用公式x测波长(5)知道麦克斯韦电磁场理论，电磁波的产生、传播、发射和接收(6)了解狭义相对论的基本假设和几个重要结论一、简谐运动 单摆、单摆的周期公式1简谐运动(1)定义：物体在跟位移大小成正比并且总是指向的回复力作用下的振动(2)平衡位置：物体在振动过程中为零的位置(3)回复力定义：使物体返回到的力方向：总是指向来源：属于力，可以是某一个力，也可以是几个力的或某个力的平衡位置回复力平衡位置平衡位置效果合力分力(4)简谐运动的特征动力学特征：F 回.运动学特征：x、v、a 均按正弦或余弦规律发生周期性变化(注意 v、a 的变化趋势相反)能量特征：系统的机械能
4、守恒，振幅 A 不变kx2.简谐运动的两种模型模型弹簧振子单摆示意图简谐运动条件(1)弹簧质量可忽略(2)无摩擦等阻力(3)在弹簧弹性限度内(1)摆线为不可伸缩的轻细线(2)无空气等阻力(3)最大摆角小于 5模型弹簧振子单摆回复力弹簧的提供摆球沿与摆线垂直(即切向)方向的分力平衡位置 弹簧处于处最低点周期与振幅无关T2 lg能量转化弹性势能与动能的相互转化，机械能守恒重力势能与动能的相互转化，机械能守恒弹力重力原长二、简谐运动的公式和图象1简谐运动的表达式(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 代表振幅，2f 表示简谐运动的快慢kxAsin(
5、t)2简谐运动的图象(1)从开始计时，函数表达式为 xAsin t，图象如图甲所示(2)从开始计时，函数表达式为 xAcos t，图象如图乙所示平衡位置最大位移处三、受迫振动和共振1受迫振动系统在作用下的振动做受迫振动的物体，它做受迫振动的周期(或频率)等于的周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率)关2共振做受迫振动的物体，它的固有频率与驱动力的频率越接近，其振幅就越大，当二者时，振幅达到最大，这就是共振现象共振曲线如图所示驱动力驱动力无相等判一判 记一记易错易混 判一判(1)振幅就是简谐运动物体的位移()(2)简谐运动的回复力可以是恒力()(3)简谐运动的平衡位置就是质点所受合力为零的位
6、置()(4)做简谐运动的质点先后通过同一点，回复力、速度、加速度、位移都是相同的()(5)简谐运动的周期与振幅成正比()(6)做简谐运动的质点，速度增大时，其加速度一定减小()(7)简谐运动的图象描述的是振动质点的轨迹()(8)根据简谐运动的图象可以判断质点在某一时刻的位移大小、振动方向()(9)物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关()(10)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动()规律结论 记一记(1)做简谐运动的物体当远离平衡位置运动时，其位移、加速度增大，而速度减小(2)在关于平衡位置对称的两点，振动物体的位移、速度、加速度、回复力均大小相等(3)单摆振动时在平衡位置回复力为零，但摆
7、球所受合力不为零(4)物体做受迫振动的频率一定等于驱动力的频率，但不一定等于系统的固有频率考点一 简谐运动的基本特征 自主学习型1描述简谐运动的物理量物理量定义意义位移由平衡位置指向质点所在位置的有向线段描述质点振动中某时刻的位置相对于平衡位置的位移振幅振动物体离开平衡位置的最大距离描述振动的强弱和能量物理量定义意义周期振动物体完成一次全振动所需的时间频率振动物体单位时间内完成全振动的次数描述振动的快慢，两者互为倒数：T1f相位t描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态 2.简谐运动的“五大”特征(1)动力学特征：Fkx，“”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
8、(2)运动学特征：简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比，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)运动的周期性特征：相隔 T 或 nT 的两个时刻振子处于同一位置且振动状态相同(4)对称性特征：相隔T2或2n1T2(n 为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反如图所示，振子经过关于平衡位置 O 对称的两点 P、P(OPOP)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振子由 P 到 O 所用时间等于由 O 到 P所用时间，即 tPOtOP.振子往复过程中通
9、过同一段路程(如 OP 段)所用时间相等，即 tOPtPO.(5)能量特征：振动的能量包括动能 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1简谐运动的特点 如图所示，弹簧振子在 BC 间振动，O 为平衡位置，BOOC5 cm.若振子从 B 到 C 的运动时间是 1 s，则下列说法中正确的是()A振子从 B 经 O 到 C 完成一次全振动B振动周期是 2 s，振幅是 5 cmC经过两次全振动，振子通过的路程是 20 cmD从 B 开始经过 3 s，振子通过的路程是 30 cmE振子从 B 到 O 的时间与从 O 到 C 的时间相等振子从 BOC 仅完成了半次全振
10、动，所以周期 T21 s2 s，振幅 ABO5 cm，故 A 错误，B 正确；振子在一次全振动中通过的路程为 4A20 cm，所以两次全振动中通过的路程为 40 cm,3 s 的时间为 1.5T，所以振子通过的路程为 30 cm，故 C 错误，D 正确；由简谐运动的对称性可知E 正确BDE2简谐运动的周期 关于简谐运动的周期，以下说法正确的是()A间隔一个周期的整数倍的两个时刻，物体的振动情况相同B间隔半个周期的奇数倍的两个时刻，物体的速度和加速度可能同时相同C半个周期内物体的动能变化一定为零D一个周期内物体的势能变化一定为零E经过一个周期质点通过的路程变为零根据周期的定义可知，物体完成一次全
11、振动，所有的物理量都恢复到初始状态，故 A、D 正确当间隔半周期的奇数倍时，所有的矢量都变得大小相等，方向相反，且物体的速度和加速度不同时为零，故 B 错误，C 正确经过一个周期，质点通过的路程为 4A，E 错误ACD3简谐运动对称性的应用(2019辽宁鞍山模拟)弹簧振子做简谐运动，O 为平衡位置，当它经过点 O 时开始计时，经过 0.3 s，第一次到达点 M，再经过 0.2 s 第二次到达点 M，则弹簧振子的周期不可能为()A0.53 s B1.4 sC1.6 s D2 sE3 s如图甲所示，设 O 为平衡位置，OB(OC)代表振幅，振子从 O C 所需时间为T4.因为简谐运动具有对称性，所
12、以振子从 MC 所用时间和从 CM 所用时间相等，故T40.3 s0.22 s0.4 s，解得 T1.6 s；如图乙所示，若振子一开始从平衡位置向点 B 运动，设点M与点 M 关于点 O 对称，则振子从点 M经过点 B 到点 M所用的时间与振子从点 M 经过点 C 到点 M 所需时间相等，即 0.2 s振子从点 O 到点 M、从点 M到点 O 及从点 O 到点 M 所需时间相等，为0.3 s0.2 s3 130 s，故周期为T0.5 s 130 s0.53 s，所以周期不可能为选项 B、D、E.BDE4简谐运动的能量问题 如图，一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块构成弹簧振子，该物块是由 a、b
13、 两个小物块粘在一起组成的物块在光滑水平面上左右振动，振幅为 A0，周期为 T0.当物块向右通过平衡位置时，a、b 之间的粘胶脱开，以后小物块 a 振动的振幅和周期分别为 A 和 T，则 A_A0，T_T0.(均选填“”“”或“”)当物块向右通过平衡位置时，脱离前振子的动能 Ek112(mamb)v02，脱离后振子的动能 Ek212mav02，由机械能守恒可知，平衡位置处的动能等于最大位移处的弹性势能，因此脱离后振子振幅变小；振动中振子的质量变小，振子的周期变小 g，又因为 g 地g 月，因此可推知图线表示月球上单摆的共振曲线，A 正确；若在地球上同一地点进行两次受迫振动，g 相同，摆长长的
14、f 小，且有ff0.20.5，所以LL254，B 正确；f0.5 Hz，若图线是在地面上完成的，根据 g9.8 m/s2，可计算出 L约为 1 m，C 正确，D 错误；单摆的能量除与振幅有关，还与摆球质量有关，故 E 错误ABC考点四 实验：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度 自主学习型1原理与操作2处理与分析(1)数据处理公式法：g42lT2，算出重力加速度 g 的值，再算出 g 的平均值图象法：作出 lT2 图象求 g 值(2)误差分析产生原因处理方法偶然误差测量时间(单摆周期)及摆长时产生误差多次测量再求平均值计时从单摆经过平衡位置时开始系统误差 主要来源于单摆模型本身摆球要选体积小，
15、密度大的最大摆角要小于 5 3.注意事项(1)摆线要选 1 m 左右，不要过长或过短(2)摆长要待悬挂好球后再测，计算摆长时要将摆线长加上摆球半径(3)单摆要在竖直平面内摆动，不要使之成为圆锥摆(4)要从平衡位置开始计时，并数准全振动的次数1实验原理及操作 根据单摆周期公式 T2lg，可以通过实验测量当地的重力加速度如图甲所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆(1)用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图乙所示，读数为_mm.(2)以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有_(填正确选项序号)a摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些b摆球尽量选择质量大些、体积小些的c
16、为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时拉开摆球，使摆线相距平衡位置有较大的角度d拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于 5，在释放摆球的同时开始计时，当摆球回到开始位置时停止计时，此时间间隔 t 即为单摆周期 Te拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于 5，释放摆球，当摆球振动稳定后，从平衡位置开始计时，记下摆球做 50 次全振动所用的时间 t，则单摆周期 Tt50解析：(1)按照游标卡尺的读数原则测得小钢球直径为 18 mm70.1 mm18.7 mm.(2)单摆的构成条件：细线质量要小，弹性要小；球要选体积小，密度大的；偏角不超过 5，故 a、b 正确，c 错误为了减小测量误差，要从摆球摆过平衡
17、位置时计时，且需测量多次全振动所用时间，然后计算出一次全振动所用的时间，故 d 错误，e正确答案：(1)18.7(2)abe2数据分析与创新 用单摆测定重力加速度的实验装置如图所示(1)组装单摆时，应在下列器材中选用_(选填选项前的字母)A长度为 1 m 左右的细线B长度为 30 cm 左右的细线C直径为 1.8 cm 的塑料球D直径为 1.8 cm 的铁球(2)测出悬点 O 到小球球心的距离(摆长)L 及单摆完成 n 次全振动所用的时间 t，则重力加速度 g_(用 L、n、t 表示)(3)下表是某同学记录的 3 组实验数据，并做了部分计算处理组次123摆长 L/cm80.0090.00100
18、.0050 次全振动时间 t/s90.095.5100.5振动周期 T/s1.801.91重力加速度 g/(ms2)9.749.73请计算出第 3 组实验中的 T_s，g_m/s2.(4)用多组实验数据作出 T2-L 图象，也可以求出重力加速度 g.已知三位同学作出的 T2-L 图线的示意图如图中的 a、b、c 所示，其中 a 和 b 平行，b 和 c 都过原点，图线 b 对应的 g 值最接近当地重力加速度的值则相对于图线 b，下列分析正确的是_(选填选项前的字母)A出现图线 a 的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长 LB出现图线 c 的原因可能是误将 49 次全振动记为 50 次C图
19、线 c 对应的 g 值小于图线 b 对应的 g 值(5)某同学在家里测重力加速度他找到细线和铁锁，制成一个单摆，如图所示，由于家里只有一根量程为 030 cm 的刻度尺，于是他在细线上的 A 点做了一个标记，使得悬点 O 到A 点间的细线长度小于刻度尺量程保持该标记以下的细线长度不变，通过改变 O、A 间细线长度以改变摆长实验中，当 O、A 间细线的长度分别为 l1、l2 时，测得相应单摆的周期为 T1、T2.由此可得重力加速度 g_(用 l1、l2、T1、T2 表示)解析：(1)组装单摆时，应选用 1 m 左右的细线，摆球应选择体积小、密度大的球，选项 A、D 正确(2)单摆的振动周期 T
20、tn.根据 T2 Lg，得 g42LT2 42n2Lt2.(3)T3 t3502.01 s.根据 T2 Lg，得 g42LT2 9.76 m/s2.(4)根据 T2 Lg，得 T242g L，即当 L0 时，T20.出现图线 a 的原因是计算摆长时过短，误将悬点 O 到小球上端的距离记为摆长，选项 A 错误；对于图线 c，其斜率 k 变小了，根据 kT2L，可能是 T 变小了或 L 变大了，选项 B 中误将 49 次全振动记为 50 次，则周期 T 变小，选项 B 正确；由42g k 得 g42k，则 k 变小，重力加速度 g 变大，选项 C 错误(5)设 A 点到铁锁重心的距离为 l0.根据单摆的周期公式 T2Lg，得 T12l1l0g，T22l2l0g.联立以上两式，解得重力加速度 g42l1l2T12T22.答案：(1)AD(2)42n2Lt2(3)2.01 9.76(4)B(5)42l1l2T12T22课时作业 点击进入word.