2025版高考物理一轮复习第十四章机械振动与机械波光电磁波与相对论第1讲机械振动学案新人教版.doc
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第1讲机械振动
[目标要求]
核心学问
素养要求
1.简谐运动及其描述
通过试验相识简谐运动的特征。能用公式和图象描述简谐运动。
2.单摆
通过试验探究单摆的周期与摆长的定量关系。知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系。
3.受迫振动共振
通过试验相识受迫振动的特点。了解产生共振的条件以及共振技术的应用。
4.波的形成及描述
通过视察，相识波的特征。能区分横波和纵波。能用图象描述横波。理解波速、波长和频率的关系。
5.波的反射、折射、干涉及衍射
知道波的反射和折射现象，通过试验相识波的干涉及衍射现象。
6.多普勒效应
通过试验相识多普勒效应，能说明多普勒效应产生的缘由。能列举多普勒效应的应用实例。
7.光的折射
通过试验理解光的折射定律。会测定材料的折射率。
8.全反射
知道光的全反射现象及其产生的条件。初步了解光纤的工作原理、光纤技术在生产生活中的应用。
9.光的干涉、衍射和偏振现象
视察光的干涉、衍射和偏振现象，了解这些现象产生的条件，知道其在生产生活中的应用。
10.激光
通过试验了解激光的特性，能举例说明激光技术在生产生活中的应用。
11.相对论
初步了解狭义相对论和广义相对论的几个主要观点以及主要观测证据。关注宇宙学探讨的新进展。
12.经典力学的局限性
知道经典力学的局限性，初步了解相对论时空观和微观世界的量子特征。体会人类对自然界的探究是不断深化的。
13.电磁振荡和电磁波
了解电磁振荡和电磁波。知道电磁波的放射、传播和接收，相识电磁场的物质性。
14.电磁波谱
相识电磁波谱。知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用。知道光也是一种电磁波。
15.麦克斯韦电磁理论
初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想以及在物理学发展中的意义。
16.试验：用单摆测量重力加速度的大小
通过试验体会单摆模型的构建及应用。
17.试验：测定玻璃的折射率
通过试验体验探究过程及数形结合思想的应用。
18.试验：用双缝干涉试验测量光的波长
通过试验体会微小量的测量方法。
第1讲机械振动
授课提示：对应学生用书第260页
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平衡位置的回复力作用下的振动。
(2)平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置。
(3)回复力
①定义：使物体返回到平衡位置的力。
②方向：总是指向平衡位置。
③来源：属于效果力，可以是某一个力，也可以是几个力的合力或某个力的分力。
(4)简谐运动的特征
①动力学特征：F回＝－kx。
②运动学特征：x、v、a均按正弦或余弦规律发生周期性变更(留意v、a的变更趋势相反)。
③能量特征：系统的机械能守恒，振幅A不变。
2.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)弹簧质量可忽视；
(2)无摩擦等阻力；
(3)在弹簧弹性限度内
(1)摆线为不行伸缩的轻细线；
(2)无空气等阻力；
(3)最大摆角小于5°
回复力
弹簧的弹力
摆球重力沿与摆线垂直(即切向)方向的分力
平衡位置
弹簧处于原特长
最低点
周期
与振幅无关
T＝2πeq\r(\f(l,g))
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
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＝－kx，其中“－”表示回复力与位移的方向相反。
(2)运动学表达式：x＝Asin(ωt＋φ)，其中A代表振幅，ω＝2πf表示简谐运动的快慢。
2．简谐运动的图象
(1)从平衡位置起先计时，函数表达式为x＝Asinωt，图象如图甲所示。
(2)从最大位移处起先计时，函数表达式为x＝Acosωt，图象如图乙所示。
三、受迫振动和共振
1．受迫振动
系统在驱动力作用下的振动。做受迫振动的物体，它做受迫振动的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率)无关。
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，当二者相等时，振幅达到最大，这就是共振现象。共振曲线如图所示。
授课提示：对应学生用书第261页
eq\a\vs4\al(命题点一简谐运动的基本特征)自主探究
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
周期
振动物体完成一次全振动所需的时间
描述振动的快慢，两者互为倒数：T＝eq\f(1,f)
频率
振动物体单位时间内完成全振动的次数
相位
ωt＋φ
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：F＝－k