第十四章第1讲　机械振动

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五年高考(全国卷)命题分析

五年常考热点五年未考重点

机械波及波速

公式的应用

2018

2017

2016

2015

1卷34(2)、2卷34(1)、3卷34(1)

1卷34(1)、3卷34(1)

3卷34(1)

1卷34(2)、2卷34(2) 1.简谐振动的规律

2.受迫振动和共振

3.单摆及周期公式

4.波的干涉、衍射

和多普勒效应

5.实验：探究单摆

的摆长与周期的关

系

6.实验：测定玻璃

的折射率

波动图象和振

动图象的理解

2018

2014

1卷34(2)

1卷34(1)、2卷34(1)

光的折射定律

的应用

2018

2017

2016

2014

1卷34(1)、3卷34(2)

1卷34(2)、2卷34(2)、3卷34(2)

3卷34(2)

2卷34(2)

光的全反射

2018

2016

2015

2014

2卷34(2)

1卷34(2)

2卷34(1)

1卷34(2)

电磁波 2016 2卷34(1)

光的双缝干涉

实验

2017

2015

2卷34(1)

1卷34(1)

1.考查方式：从近几年高考题来看，对于选修 3－4内容的考查，形式比较固定，一

般第(1)问为选择题，5个选项.从考查内容来看，机械振动和机械波、光学和电磁波

的相关基础知识和基本方法都曾经命题.第(2)问命题主要以几何光学命题为主.

2.命题趋势：从近几年高考命题来看，命题形式和内容比较固定，应该延续，但是

题目的情景可能向着贴近生活的方向发展.

第1讲　机械振动

一、简谐运动

1.简谐运动

(1)定义：如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比，并且总是指向平衡位置，

质点的运动就是简谐运动.

(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.

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 弹簧质量要忽略

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 无空气阻力等

③ 最大摆角小于等于 5°

回复力弹簧的弹力提供摆球重力沿与摆线垂直方向

(即切向)的分力

平衡

位置弹簧处于原长处最低点

周期与振幅无关 T＝2π

能量

转化

弹性势能与动能的相互转

化，系统的机械能守恒

重力势能与动能的相互转

化，机械能守恒

自测 1　(多选)关于简谐运动的理解，下列说法中正确的是(　　)

A.简谐运动是匀变速运动

B.周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量

C.简谐运动的回复力可以是恒力

D.弹簧振子每次经过平衡位置时，位移为零、动能最大

E.单摆在任何情况下的运动都是简谐运动

答案　BD

二、简谐运动的公式和图象

1.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＝A sin( ωt ＋ φ 0)，其中 A代表振幅，ω＝2πf代表简谐运动的快慢，ωt＋φ0

代表简谐运动的相位，φ0叫做初相.

2.图象

(1)从平衡位置开始计时，函数表达式为 x＝Asin ωt，图象如图 1甲所示.

(2)从最大位移处开始计时，函数表达式为 x＝Acos ωt，图象如图乙所示.

图1

自测 2　有一弹簧振子，振幅为 0.8 cm，周期为 0.5 s，初始时具有负方向的最大加速度，

则它的振动方程是(　　)

A.x＝8×10－3sin m

B.x＝8×10－3sin m

C.x＝8×10－1sin m

D.x＝8×10－1sin m

答案　A

解析　振幅 A＝0.8 cm＝8×10－3 m，ω＝＝4π rad/s.由题知初始时(即t＝0时)振子在正向最大

位移处，即 sin φ0＝1，得 φ0＝，故振子做简谐运动的振动方程为：x＝8×10－3sin m，选项 A

正确.

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，它的驱动力的频率与固有频率越接近，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 2所示.

图2

自测 3　(多选)如图 3所示，A球振动后，通过水平细绳迫使 B、C振动，振动达到稳定时，

下列说法中正确的是(　　)

图3

A.只有A、C的振动周期相等

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摘要：

五年高考(全国卷)命题分析五年常考热点五年未考重点机械波及波速公式的应用20182017201620151卷34(2)、2卷34(1)、3卷34(1)1卷34(1)、3卷34(1)3卷34(1)1卷34(2)、2卷34(2)1.简谐振动的规律2.受迫振动和共振3.单摆及周期公式4.波的干涉、衍射和多普勒效应5.实验：探究单摆的摆长与周期的关系6.实验：测定玻璃的折射率波动图象和振动图象的理解201820141卷34(2)1卷34(1)、2卷34(1)光的折射定律的应用20182017201620141卷34(1)、3卷34(2)1卷34(2)、2卷34(2)、3卷34(2)3卷34(2)2卷3...

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