2016成考高中起點(diǎn)物理必備復(fù)習(xí)資料五

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一、主要內(nèi)容
    本章內(nèi)容包括機(jī)械振動(dòng)、回復(fù)力、振幅、周期、頻率、簡(jiǎn)諧振動(dòng)、受迫振動(dòng)、共振、機(jī)械波、波長(zhǎng)、波速、橫波、縱波、波的干涉和衍射等基本概念,以及單擺振動(dòng)的周期規(guī)律、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)化規(guī)律、波的圖像、波長(zhǎng)和頻率與波速之間的關(guān)系等規(guī)律。
    二、基本方法
    本章中所涉及到的基本方法有:由于振動(dòng)和波動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律較為復(fù)雜,且限于中學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)的水平,因此對(duì)于這部分內(nèi)容不可能像研究直線運(yùn)動(dòng)、平拋、圓周運(yùn)動(dòng)那樣從運(yùn)動(dòng)方向出發(fā)描述和研究物體的運(yùn)動(dòng),而是利用圖象法對(duì)物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及振動(dòng)在介媒中的傳播過程進(jìn)行描述與研究。圖像法具有形象、直觀等優(yōu)點(diǎn),其中包含有豐富的物理信息,在學(xué)習(xí)時(shí)同學(xué)們要注意加以體會(huì);另外,在研究單擺振動(dòng)的過程中,對(duì)于單擺所受的回復(fù)力特點(diǎn)的分析,采取了小擺角的近似的處理,這是一種理想化物理過程的方法。
    三、錯(cuò)解分析
    在本章知識(shí)應(yīng)用的過程中,初學(xué)者常犯的錯(cuò)誤主要表現(xiàn)在:對(duì)于諸如機(jī)械振動(dòng)、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)、受迫振動(dòng)、共振、阻尼振動(dòng)、等幅振動(dòng)等眾多的有關(guān)振動(dòng)的概念不能深刻的理解,從而造成混淆;不能從本質(zhì)上把握振動(dòng)圖象和波的圖象的區(qū)別和聯(lián)系,這主要是由于振動(dòng)的圖象與波的圖象形式上非常相似,一些學(xué)生只注意圖象的形狀,而忽略了圖象中坐標(biāo)軸所表示的物理意義,因此造成了將兩個(gè)圖象相混淆。另外,由于一些學(xué)生對(duì)波的形成過程理解不夠深刻,導(dǎo)致對(duì)于波在傳播過程中時(shí)間和空間的周期性不能真正的理解和把握;由于干涉和衍射的發(fā)生條件、產(chǎn)生的現(xiàn)象較為抽象,所以一些學(xué)生不能準(zhǔn)確地把握相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容,表現(xiàn)為抓不住現(xiàn)象的主要特征、產(chǎn)生的條件混淆不清。
    例1 一個(gè)彈簧振子,第一次被壓縮x后釋放做自由振動(dòng),周期為T1,第二次被壓縮2x后釋放做自由振動(dòng),周期為T2,則兩次振動(dòng)周期之比T1∶T2為 [ ]
    A.1∶1 B.1∶2
    C.2∶1 C.1∶4
    【錯(cuò)解】 壓縮x時(shí),振幅為x,完成一次全振動(dòng)的路程為4x。壓縮2x時(shí),振幅即為2x,完成一次全振動(dòng)的路程為8x。由于兩種情況下全振動(dòng)的路程的差異,第二次是第一次的2倍。所以,第二次振動(dòng)的周期一定也是第一次的2倍,所以選B。
    【錯(cuò)解原因】 上述解法之所以錯(cuò)誤是因?yàn)榘颜褡拥倪\(yùn)動(dòng)看成是勻速運(yùn)動(dòng)或加速度恒定的勻加速直線運(yùn)動(dòng)了。用了勻速或勻加速運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。說明這些同學(xué)還是沒有掌握振動(dòng)的特殊規(guī)律。
    【分析解答】 事實(shí)上,只要是自由振動(dòng),其振動(dòng)的周期只由自身因素決定,對(duì)于彈簧振子而言,就是只由彈簧振子的質(zhì)量m和彈簧的勁度系數(shù)k決定的,而與形變大小、也就是振幅無(wú)關(guān)。所以只要彈簧振子這個(gè)系統(tǒng)不變(m,k不變),周期就不會(huì)改變,所以正確答案為A。
    【評(píng)析】 本題給出的錯(cuò)解是初學(xué)者中最常見的錯(cuò)誤。產(chǎn)生這一錯(cuò)誤的原因是習(xí)慣于用舊的思維模式分析新問題,而不善于抓住新問題的具體特點(diǎn),這反映了學(xué)習(xí)的一種思維定勢(shì)。只有善于接受新知識(shí)、新方法,并將其運(yùn)用到實(shí)際問題中去,才能開闊我們分析、解決問題的思路,防止思維定勢(shì)。
    例2 一個(gè)單擺,如果擺球的質(zhì)量增加為原來的4倍,擺球經(jīng)過平
    A.頻率不變,振幅不變 B.頻率不變,振幅改變
    C.頻率改變,振幅不變 D.頻率改變,振幅改變
    【錯(cuò)解】 錯(cuò)解一:因?yàn)閱螖[的周期(頻率)是由擺長(zhǎng)l和當(dāng)?shù)刂?BR>    變(指平衡位置動(dòng)能也就是動(dòng)能),由機(jī)械能守恒可知,勢(shì)能也不變。所以振幅也不變,應(yīng)選A。
    而振幅與質(zhì)量、速度無(wú)關(guān)(由上述理由可知)所以振幅不變,應(yīng)選C。
    錯(cuò)解三:認(rèn)為頻率要改變,理由同錯(cuò)解二。而關(guān)于振幅的改變與否,除了錯(cuò)解一中所示理由外,即總能量不變,而因?yàn)橹亓?shì)能EP=mgh,EP不變,m變?yōu)樵瓉淼?倍,h一定變小了,即上擺到點(diǎn)的高度下降了,所以振幅要改變,應(yīng)選D。
    【錯(cuò)解原因】 此題主要考查決定單擺頻率(周期)和振幅的是什么因素,而題中提供了兩個(gè)變化因素,即質(zhì)量和速度,到底頻率和振幅與這兩個(gè)因素有沒有關(guān)系。若有關(guān)系,有什么關(guān)系,是應(yīng)該弄清楚的。
    而錯(cuò)解二和錯(cuò)解三中都認(rèn)為頻率不變,這是因?yàn)闉椴磺宄Q定單擺的因素是擺長(zhǎng)l和當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭,而與擺球質(zhì)量及運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的速度無(wú)關(guān)。
    錯(cuò)解二中關(guān)于頻率不變的判斷是正確的,錯(cuò)誤出現(xiàn)在后半句的結(jié)論上。判斷只從能量不變?nèi)タ?,?dāng)E總不變時(shí),EP=mgh,m變大了,h一定變小。說明有些同學(xué)考慮問題還是不夠全面。
    【分析解答】 (1)實(shí)際上,通過實(shí)驗(yàn)我們已經(jīng)了解到,決定單
    單擺的周期與質(zhì)量無(wú)關(guān),與單擺的運(yùn)動(dòng)速度也無(wú)關(guān)。當(dāng)然,頻率也與質(zhì)量和速度無(wú)關(guān),所以不能選C,D。
    (2)決定振幅的是外來因素。反映在單擺的運(yùn)動(dòng)中,可以從能量去觀察,從上面分析我們知道,在平衡位置(即最低點(diǎn))時(shí)的動(dòng)能EK
    的重力勢(shì)能也不變。但是由于第二次擺的質(zhì)量增大了(實(shí)際上單擺已經(jīng)變成另一個(gè)擺動(dòng)過程了),勢(shì)能EP=mgh不變,m大了,h就一定變小了,也就是說,振幅減小了。因此正確答案應(yīng)選B。
    【評(píng)析】 本題的分析解答提醒我們,一是考慮要全面,本題中m,v兩因素的變化對(duì)確定的單擺振動(dòng)究竟會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響,要進(jìn)行全面分析;二是分析問題要有充分的理論依據(jù),如本題中決定單擺振動(dòng)的頻率