機械振動和光學(選考)選修3－4考點內容要求新課標卷真題考綱解讀簡諧運動Ⅰ1.本章考查的熱點有簡諧運動的特點及圖像、波的圖像以及波長、波速、頻率的關系，光的折射和全反射．題型以選擇題和填空題為主，難度中等偏下，波動與振動的綜合及光的折射與全反射的綜合，有的考區也以計算題的形式考查．簡諧運動的公式和圖像Ⅱ單擺、周期公式Ⅰ受迫振動和共振Ⅰ機械波、橫波和縱波Ⅰ2016Ⅰ卷34(1)題2015Ⅰ卷、Ⅱ卷34(2)題2014Ⅰ卷34(1)題橫波的圖像Ⅱ2015Ⅰ卷34(2)題2014Ⅰ卷34(1)題波速、波長和頻率(周期)的關系Ⅰ2016Ⅰ卷34(1)題，Ⅱ卷34(2)題，Ⅲ卷34(1)題2014Ⅱ卷34(1)題波的干涉和衍射現象Ⅰ2015Ⅱ卷34(1)題多普勒效應Ⅰ電磁波的產生Ⅰ考點內容要求新課標卷真題考綱解讀電磁波的發射、傳播和接收Ⅰ2016Ⅱ卷34(1)2．復習時應注意理解振動過程中回復力、位移、速度、加速度等各物理量的變化規律．振動與波動的關系及兩個圖像的物理意義，注意圖像在空間和時間上的周期性．分析幾何光學中的折射、全反射和臨界角問題時，應注意與實際應用的聯系，作出正確的光路圖．光和相對論部分以考查基本概念及對規律的簡單理解為主，不可忽視任何一個知識點.電磁波譜Ⅰ光的折射定律Ⅱ2016Ⅰ卷、Ⅲ卷34(2)題；2015Ⅱ卷34(1)題2014Ⅰ卷、Ⅱ卷34(2)題折射率Ⅰ全反射、光導纖維Ⅰ光的干涉、衍射和偏振現象Ⅰ狹義相對論的基本假設Ⅰ質能關系Ⅰ實驗一：探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度實驗二：測定玻璃的折射率實驗三：用雙縫干涉測光的波長第1講機械振動和振動圖像欄目導航01知識梳理回顧03隨堂限時集訓02考點各個擊破04配套訓練知識梳理回顧1一、機械振動機械振動：物體在______________附近的往復運動叫機械振動，簡稱振動．二、簡諧運動1．定義：質點的位移與時間的關系遵從__________的規律的振動，即其振動圖像(x－t圖像)是一條正弦曲線．2．平衡位置：物體在振動過程中________為零的位置，合外力不一定為零．某一中心位置正弦函數回復力3．描述簡諧運動的物理量平衡位置最大距離

－kx

位移5．回復力(1)定義：使物體返回到平衡位置的力．(2)方向：總是指向平衡位置．(3)注意：屬于效果力，可以是某一個力，也可以是幾個力的合力或某個力的分力．6．簡諧運動的圖像(1)物理意義：表示振子的位移隨時間變化的規律，為______________曲線．(2)從__________開始計時，函數表達式為x＝Asinωt，圖像如圖甲．(3)從__________處開始計時，函數表達式為x＝Acosωt，圖像如圖乙．正弦(或余弦)

平衡位置最大位移7．簡諧運動的兩種基本模型彈力重力夯基題組1．(2017屆上海校級期末)如圖，O點為彈簧振子的平衡位置，小球在B、C間做無摩擦的往復運動．則小球(

)A．在O點速度最大B．在O點速度最小C．在B點速度最大D．在C點速度最大【答案】A【解析】振子在振動中O點的速度最大，BC兩點的速度為零，故A正確，B、C、D錯誤．2．(2016年北京卷)如圖所示，彈簧振子在M、N之間做簡諧運動．以平衡位置O為原點，建立Ox軸．向右為x的軸的正方向．若振子位于N點時開始計時，則其振動圖像為(

)【答案】A【解析】由題意：設向右為x正方向，振子運動到N點時，振子具有正方向最大位移，所以振子運動到N點開始計時振動圖像應是余弦曲線，故A正確，B、C、D錯誤．三、受迫振動與共振1．受迫振動(1)概念：系統在________的外力(驅動力)作用下的振動．(2)振動特征：受迫振動的頻率等于________的頻率，與系統的固有頻率無關．2．共振(1)概念：驅動力的頻率等于系統的_________時，受迫振動的振幅最大的現象．(2)條件：驅動力的頻率等于系統的固有頻率．(3)共振曲線：如圖所示．周期性驅動力固有頻率夯基題組3．(多選)(2017屆南寧校級模擬)正在運轉的機器，當其飛輪以角速度ω0勻速轉動時，機器的振動不強烈，切斷電源，飛輪的轉動逐漸慢下來，在某一小段時間內機器卻發生了強烈的振動，此后飛輪轉速繼續變慢，機器的振動也隨之減弱．在機器停下來之后若重新啟動機器，使飛輪轉動的角速度從0較緩慢地增大到ω0，在這一過程中(

)A．機器不一定還會發生強烈的振動B．機器一定還會發生強烈的振動C．若機器發生強烈振動，強烈振動可能發生在飛輪角速度為ω0時D．若機器發生強烈振動，強烈振動時飛輪的角速度肯定不為ω0【答案】BD【解析】以角速度ω0轉動逐漸慢下來，在某一小段時間內機器卻發生了強烈的振動，說明此過程機器的固有頻率與驅動頻率相等達到了共振．當飛輪轉動的角速度從0較緩慢地增大到ω0，在這一過程中，仍一定會有機器的固有頻率與驅動頻率相等，即達到共振，機器一定還會發生強烈的振動．故A錯誤，B正確．由已知當其飛輪以角速度ω0勻速轉動時，機器振動不強烈，則機器共振的角速度肯定不為ω0，故C錯誤，D正確．考點各個擊破21．簡諧運動具有對稱性(1)振子經過同一位置時，位移、回復力、加速度、速率、動能一定相同，但速度和動量只是大小一定相同，方向可能相同，也可能相反．(2)振子經過關于平衡位置O對稱的兩點P、P′時，位移、回復力、加速度大小相等，但方向不同；動能和勢能相同；速度、動量大小相同，方向可能相同也可能不同．(3)振子往返經過同一段路程所用的時間相同，如tOP＝tPO.(4)振子從關于平衡位置O對稱的兩點P、P′到O點所用的時間相同．考點1簡諧運動的基本特征2．簡諧運動具有周期性相隔T或者nT的兩個時刻的振子處于同一位置，且振動狀態相同．3．運動學特征簡諧運動的加速度與物體偏離平衡位置的位移成正比而方向相反，為變加速運動．遠離平衡位置時，x、F、a、Ep均增大，v、Ek均減小，靠近平衡位置時則相反．例1

(2017屆楊浦校級模擬)彈簧振子做機械振動，若從平衡位置O開始計時，經過0.3s時振子第一次經過P點，又經過了0.2s振子第二次經過P點，則該振子第三次經過P點所需的時間為(

)A．1.6s

B．1.1s

C．0.8s

D．0.33s答案：D練1

(2017屆徐匯二模)如圖所示，固定著的鋼條上端有一小球，在豎直平面內圍繞虛線位置發生振動．圖中是小球振動到的最左側，振動周期為0.3s．在周期為0.1s的頻閃光源照射下見到圖像可能是(

)

A

B

C

D

【答案】C1．簡諧運動圖像認識(1)簡諧運動的圖像是一條正弦或者余弦曲線，如圖所示．(2)圖像反映的是振子的位移隨時間變化的規律，而不是振子的實際軌跡．考點2簡諧運動的公式和圖像2．圖像信息(1)振幅A、周期T以及各時刻振子的振動位移．(2)各時刻回復力、加速度的方向：指向時間軸．(3)各時刻速度方向：下一刻位移增加，其方向遠離時間軸；下一刻位移減小，其方向指向時間軸．(4)某段時間內位移、回復力、加速度、速度、動能、勢能的變化情況．(5)某段時間內振子通過的路程．例2

(2017屆長寧校級模擬)如圖，某質點做簡諧運動的圖像．下列說法正確的是(

)A．t＝0時，質點的速度為零B．t＝0.1s時，質點具有y軸正向最大加速度C．在0.2～0.3s內質點沿y軸負方向做加速度增大的加速運動D．在0.5～0.6s內質點沿y軸負方向做加速度減小的加速運動答案：D練2

(2017屆奉賢校級模擬)一質點做簡諧運動，其位移x隨時間t變化的圖像如圖所示．由圖可知，在t＝4s時，質點的(

)A．速度為零，加速度為負的最大值B．速度為零，加速度為正的最大值C．速度為負的最大值，加速度為零D．速度為正的最大值，加速度為零【答案】A【解析】在t＝4s時，質點的位移為正向最大，質點的速度為零，而加速度方向總是與位移方向相反，大小與位移大小成正比，則加速度為負向最大值．考點3單擺周期的求解及其應用答案：AC【答案】C1．自由振動、受迫振動和共振對比考點4受迫振動與共振振動類型自由振動受迫振動共振受力情況所受力提供回復力周期性驅動力周期性驅動力振動周期或頻率由系統本身性質決定，即固有周期或固有頻率由驅動力的周期或頻率決定，即T＝T驅或f＝f驅T驅＝T0或f＝f0振動能量振動物體的機械能守恒由產生驅動力的物體提供振動物體獲得的能量最大常見例子彈簧振子或單擺(θ<10°)機械工作時底座發生的振動共振篩、轉速計等2.共振曲線：如圖所示．由圖知當f驅＝f固時振幅最大．例4

(2017屆北京校級期末)一砝碼和一輕彈簧構成彈簧振子，圖甲所示的裝置可用于研究該彈簧振子的受迫振動．勻速轉動把手時，曲桿給彈簧振子以驅動力，使振子做受迫振動．把手勻速轉動的周期就是驅動力的周期，改變把手勻速轉動的速度就可以改變驅動力的周期．若保持把手不動，給砝碼一向下的初速度，砝碼便做簡諧運動，振動圖線如圖乙所示．當把手以某一速度勻速轉動，受迫振動達到穩定時，砝碼的振動圖線如圖丙所示．若用T0表示彈簧振子的固有周期，T表示驅動力的周期，Y表示受迫振動達到穩定后砝碼振動的振幅，則(

)乙

丙

甲

A．由圖線可知T0＝4s，振幅為8cmB．由圖線可知T0＝8s，振幅為2cmC．當T在4s附近時，Y顯著增大；當T比4s小得多或大得多時，Y很小D．