高考物理 专题13 机械振动和机械波（含解析）VIP免费

专题13机械振动和机械波（选修3-4）【年高考命题预测】机械振动和机械波是选修3-4的重点内容，也是考试命题的热门考点，命题形式也多样化，选择题、计算题、填空题都会有所涉及。考题综合性比较强，往往是机械振动和机械波综合在一起。其中简谐振动注重于力学内容的考察，比如相对平衡位置的位移、回复力、加速度以及振动图像等。对机械波的考查着重放在如下几个方面：其一是波的形成过程即由质点的振动在介质中传播而形成机械波，以及描述机械波的波长、波速、周期、频率等相关物理量之间的关系；其二是波动图像和振动图像的结合，有振动图像分析波动过程，或者由波动图像分析质点的振动；其三，波动图像的多解问题，根据机械波传播方向的不确定以及周期性的重复而产生的波速的多解。除此以外，单摆的周期性振动以及利用单摆测量重力加速度，简谐振动的共振问题，机械波的叠加和波的多普勒效应在部分填空题和选择题中也会涉及到。机械振动和机械波的难点在于质点的振动图像和波动图像结合，以及波的传播过程中各个质点振动的先后顺序以及由此产生的振动方向问题。那么高考命题的计算题一般会在此处出题，而选择题和填空题则会侧重于波的叠加，振动图像和简谐振动过程中的力学物理量的变化。备考过程中做好计算题的同时一定要注意选择和填空题，这些知识点可能比较琐碎，但是准备不足就会丢分。【年高考考点定位】近年来对机械振动的考查着重放在简谐运动的运动学特征和动力学特征和振动图象上；同时也通过简谐运动的规律考查力学的主干知识.对机械波的考查着重放在波的形成过程、传播规律、波长和波动图象及波的多解上；对波的叠加、干涉和衍射、多普勒效应也有涉及.实际上许多考题是振动与波的综合，考查振动图象与波动图象的联系和区别；同时也加强了对振动和波的联系实际的问题的考查。【考点pk】名师考点透析考点一、简谐运动【名师点睛】1.概念：质点的位移和时间关系遵守正弦函数规律，即它的振动图像也就是位移时间图像是一条正弦曲线。相关物理量：使质点回到平衡位置的力即为回复力，回复力的方向总是指向平衡位置，大小与偏离平衡位置的位移成正比即，质点偏离平衡位置的最大位移即振幅，质点振动过程偏离平衡位置的位移满足，代表质点振动的初相位，代表振动的相位。2.振动图像如下：从振动图像中可以找到质点振动的振幅，振动的周期，偏离平衡位置的位移中的，从振动图像中可以看到质点在任一时刻所在的位置，当质点位置在时间轴以上，表示位移为正方向，那么回复力即为负方向，加速度也是负方向，而且随位移增大，回复力增大加速度增大，但是速度逐渐减小，图像斜率表示速度大小和方向，平衡位置速度最大，偏离平衡位置位移最大时速度最小等于0，质点的运动方向根据图像斜率判断，斜率位置及运动方向为正方向，斜率为负极运动方向为负方向。3.单摆：单摆摆角小于即可看做简谐运动，单摆周期，即单摆摆动的周期与振幅无关，与摆球质量无关，摆长是指从摆球球心到悬点的距离，为当地重力加速度。秒摆周期为。4.受迫振动和共振：质点在周期性外力驱动下的振动为受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力频率，与固有频率无关。当驱动力频率等于质点固有频率时，质点的振幅最大，此时即为共振。考点一、机械波【名师点睛】1.机械波的形成和传播：质点的简谐运动在介质中把振动的形式和能量向后传播即形成机械波，机械波在传播过程中，各个质点都在重复波源的振动，但是各个质点并不会重复随波迁移，质点向后传递的只是振动的形式振动的能量和信息。各个质点的振动周期振幅和起振方向都与波源相同。机械波分为横波和纵波，传播方向和振动方向垂直的即为横波，波形为凹凸相间，有波峰和波谷；传播方向和振动方向同向的机械波为纵波，波形为疏密相间，有密部和疏部。2.横波的波形图如下：横坐标：传播方向上各个质点的平衡位置纵坐标：各个质点离开平衡位置的位移从波形图上可以看出某一时刻，各个质点所处的位置。从图像上可以直接读出机械波的波长，质点振动的振幅，以及该时刻各个质点的位移。根据位移大小可以判断质点的回复力、加速度以及速度大小。传播方向和振动方向的关...