专题01 机械振动和机械波【考点串讲PPT】2023-2024学年高二物理下学期期末考点大串讲（人教版2019）

这是一份专题01 机械振动和机械波【考点串讲PPT】2023-2024学年高二物理下学期期末考点大串讲（人教版2019），共36页。PPT课件主要包含了知识清单，核心素养提升，弹簧处于原长位置，2同侧法，3微平移法，1上下坡法等内容，欢迎下载使用。

1. 简谐运动的两种模型——单摆
摆球静止不动的位置，即最低点
2. 简谐运动的几个规律（1）运动过程中机械能守恒 物体相等，方向不一定相反；动能相等，势能相等。（2）做简谐运动的质点在一个周期内通过的路程为4A，在半个周期内通过的路程为2A，但在四分之一周期内通过的路程不一定为A，是否为A与起点位置有关。（3）做简谐运动的物体经过平衡位置时，回复力一定为零，但所受合力不一定为零。
2. 简谐运动的几个规律
空间对称性若P、P′(OP＝OP′)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tPO＝tOP′。振子往复过程中通过同一段路程(如图乙OP段)所用时间相等，即tOP＝tPO。
3．简谐运动多解问题的成因（1）振动方向的不确定性。（2）时间间隔与周期关系的不确定性。（3）传播方向不确定。
4. 单摆的几种拓展模型：等效摆长及等效重力加速度（1）l′——等效摆长：摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离。 如图甲所示的双线摆的等效摆长l′＝r＋L cs α。 图乙中小球（可看作质点）在半径为R的光滑圆槽中A点的附近振动，其等效摆长为l′＝R。
5. 共振 当驱动力的频率与振动物体的固有频率相等时，物体做受迫振动的振幅最大。
1．机械波在一个周期的时间向前传播一个波长的距离。2．介质中所有质点的起振方向都与波源的起振方向相同。介质中各质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移，振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同。3. 巧解波的图像与振动图像综合问题的基本方法
考点2 机械波的传播规律及图像分析
4．波的传播方向与质点振动方向互判
5. 机械波多解问题的成因及解题思路（1）振动方向不确定（2）传播方向不确定（3）时间间隔△t与周期T的关系不确定 Δt＝（a＋n）T，（01. 波发生明显衍射现象的条件：2．两列波发生干涉的条件：（1）频率相同；（2）相位差恒定；（3）振动方向相同。3．多普勒效应的规律：当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率增加；当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率变小。4．偏振是横波特有的现象。
考点3 机械波的干涉、衍射和多普勒效应
障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长差不多
一、简谐运动的两个模型
弹簧振子是一种忽略摩擦、忽略弹簧质量的理想化模型。对于弹簧振子来讲，弹簧的劲度系数确定了，振子的质量确定了，其振动的周期或频率也就确定了。无论是水平放置还是竖直悬挂，T和 f 均不变，即其周期和频率 f 由振动系统本身的条件决定。
t=0时刻以后，位移为正
【例2】摆，是物理学中重要的模型之一。如图所示，一根不可伸长的轻软细绳的上端固定在天花板上的O点，下端系一个摆球（可看作质点）。将其拉至A点后静止释放，摆球将在竖直面内的A、C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低点。忽略空气阻力。图所示为绳中拉力F随时间t变化的图线，g取9.8m/s2，求：  （1）摆的振动周期T。（2）摆的最大摆角θm。（3）摆球质量m。
提示：（1）AC两点，绳子的拉力相等，且最小
提示：（2）（3）单独对A点和B点分析，利用功能关系
二、简谐运动的周期性和对称性
(1)速率的对称性：振子在关于平衡位置对称的两位置具有相等的速率。(2)加速度的对称性：振子在关于平衡位置对称的两位置具有等大、反向的加速度和回复力。(3)时间的对称性：振子通过关于平衡位置对称的两段位移的时间相等,振动过程中通过任意两点A、B的时间与逆向通过该段的时间相等。
【例2】如图所示，一质点做简谐运动，O点为平衡位置，质点先后以相同的速度依次通过M、N两点，历时1s，质点通过N点后再经过1s又第2次通过N点，在这2s内质点通过的总路程为12cm。则质点的振幅为 cm，质点从第2次通过N点到第3次通过N点需时间 s。  
三、用单摆测量重力加速度
1. 公式法 利用 ，求出多组数据，求平均值。 2. 图像法 ，利用线性函数图像，求斜率 ，可得
1. 如图1所示，某兴趣小组用单摆测量重力加速度。实验器材有：小球、细线、铁架台、夹子、游标卡尺、刻度尺、智能手机等。（1）如图2所示，用游标卡尺测得小球的直径d= mm。
（2）实验时，细线的一端通过夹子固定在铁架台上，另一端悬挂一小球，用刻度尺测得小球示竖直悬挂时细线的长度l；将智能手机置于小球的正下方合适位置处。打开手机的“近距秒表”，把小球拉开一个小角度，由静止释放，“近距秒表”描绘的小球距手机距离和时间的关系如图所示，则单摆的周期T= s。（3）由此可测得重力加速度g= （用题中字母表示）。
四、振动图像和波动图像分析
“一分、一看、二找”巧解波的图像与振动图像的综合类问题
【例4】一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波动图像如图甲所示，图乙为x=4m处的质点A振动图像，则（　　）A．该波沿x轴负方向传播B．若遇到3m的障碍物，该波能发生明显的衍射现象C．该波的传播速率可能为1m/sD．经过0.5s，质点A沿波的传播方向移动2m
提示：λ=4m,T=1s，可求波速
（1）振动方向的不确定性。（2）时间间隔与周期关系的不确定性。（3）传播方向不确定。
【例5】一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，t=0 时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到 P 点，t=0.6 s 时刻，这列波刚好传到 Q 点，波形如图中的虚线所示，a、b、P、Q 是介质中的质点。（1）求波速；（2）波谷到达Q的时刻；（3）求 a 点第 N 次经过平衡位置所经历的时间。
波的叠加是无条件的，干涉是有条件的，加强点指的是振动振幅增大，质点的位移随时间变化。某位置的两波源的距离差为半波长的奇数倍，该点的振动不一定是减弱点，两列波的出现为不一定相同。