2007年高考“机械振动和机械波”命题特点透视，本文主要内容关键词为：机械波论文,命题论文,透视论文,机械论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
随着高考改革的不断深入，在2007年高考试题中关于《机械振动和机械波》的试题出现了许多新颖的考查方式，可谓别出心裁，让人耳目一新，本文略作探讨，以供参考。
一、描述机械振动和机械波的物理量是高考命题的基础点
描述简谐运动物理量有振幅、周期、频率、速度、加速度、相位、相位差等；描述机械波的物理量有振幅、波长、波速、周期、频率等。高考题常给出某一质点的振动图线或某一时刻的波动图线，考查描述机械振动和机械波的物理量是高考命题的基础点。
二、振动图线和波动图线是每年高考命题的热点
正确理解振动图线和波动图线的意义，要将两种图线加以比较、区别，两者的图线形式完全相似，物理意义完全不同。振动图线是表征某一质点振动位移随时间的变化规律，波动图线是表征在波的传播方向上所有质点在某一时刻相对于平衡位置的位移规律，具体可分以下两种考查方式。
考查方式1 给出在波的传播方向上的两个振动质点的距离及两个时刻的波动图线，由波动图线的变化考查波长、波速、周期和频率之间的关系，是波动图线每年必考内容的热点。
例3 (2007年江苏卷，5)如图4所示，实线和虚线分别为某种波在t时刻和t+△t时刻的波形曲线。B和C是横坐标分别为d和3d的两个质点，下列说法中正确的是()
图4
A.任一时刻，如果质点B向上运动，则质点C一定向下运动
B.任一时刻，如果质点B速度为零，则质点C的速度也为零
C.如果波是向右传播的，则波的周期可能为
D.如果波是向左传播的，则波的周期可能为
分析 要判定质点B、C的运动情况，可取两个相距为2d的特殊点进行研究。在未确定波的传播方向，又不知△t与T的关系时，应根据波动图线，分别按不同方向传播且具有周期性重复的情况处理；若限定了传播方向或周期时，则按相应规律求其通解及特解。
解答 如图5所示，取两个相距为2d的特殊点进行研究，如果波向右传播，质点B向上运动，则质点C向上运动。则A选项不正确。
图5
如图6所示，取两个相距为2d的特殊点进行研究，如果波向右传播，质点B速度为零，质点C向上运动，速度不为零。则B选项不正确。
由图4的波动图线可直接读出波长λ=3d，振动的周期、频率解答有多解性。
考查方式2 给出在波的传播方向上的两个振动质点的距离及振动质点的振动图线，考查波的波长、波速、周期、频率之间的关系是振动图线每年必考内容的热点。
例4 (2007年全国理综卷Ⅱ，15)一列横波在x轴上传播，在x=0与x=1cm的两点的振动图线分别如图7中实线与虚线所示。由此可以得出()
图7
A.波长一定是4cm
B.波的周期一定是4s
C.波的振幅一定是2cm
D.波的传播速度一定是1cm/s
分析 在未确定波的传播方向，又不知d与λ的关系时，应根据振动图线，分别按不同方向传播且具有周期性重复的情况处理；若限定了传播方向或波长时，则按相应规律，求其通解及特解。
解答 由图7所示的振动图线可直接读出周期为4s和振幅为2cm，故B、C选项正确。波长、波速解答具有多解性，所以波长一定是4cm，波的传播速度一定是lcm/s是错误的，则A、D选项错误。
答案 BC
例5 (2007年全国理综卷Ⅰ，15)一列简谐横波沿x轴负方向传播，波速为ν=4m/s。已知坐标原点(x=0)处质点的振动图象如图8所示，在图9所示的四幅图中能够正确表示t=0.15s时波形的图是()
图8
图9
分析和解答 由图8的振动图象可直接读出周期为0.4s，已知波速为ν=4m/s，则波长为λ=νT=4×0.4m=1.6m。
由图8所示的振动图象可知，原点处的质点在t=0.15s时，位于平衡位置上方且向下运动，可排除图9中的C、D选项；又已知横波沿x轴负方向传播，则B选项错误，A选项正确。
答案 A
三、简谐振动过程中能量转化问题是高考命题的新亮点
简谐振动过程中动能和势能是随时间进行周期性变化的，动能和势能不停地进行互相转化，总的机械能保持不变，可利用机械能守恒定律求解。求解简谐振动的质点在某一时刻或某一位置的速度是大学阶段研究的问题，命题专家将大学阶段研究的问题放在高考题中，增加了一定的新颖性，让教师与学生耳目一新，将是今后高考命题的新亮点。
四、简谐振动模型的有关问题是高考命题的探究焦点
在高中阶段学生接触简谐振动模型比较小，只接触弹簧振子与单摆两个常见的简谐振动模型。如图11所示弹簧振子模型，取平衡位置O为x轴的原点，沿x轴水平向右方向为正方向，质点受到的弹力F和弹簧的伸长量x大小成正比，并且在总指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫做简谐振动，即
图11
式中k是弹簧的劲度系数，负号表示力和位移的方向相反。
其实，凡是物体在与位移方向相反的力的作用下，在平衡位置附近的往复运动都称简谐运动。简谐振动方程x=Acos（ωt+ψ）中有三个特征物理量：振幅A、圆频率ω、初相ψ等一系列有关简谐振动的问题的求解，将是今后高考命题的探究焦点。
例7 (2007年江苏卷，16)如图12所示，带电量分别为4q和-q的小球A、B固定在水平放置的光滑绝缘细杆上，相距为d。若杆上套一带电小环C，带电体A、B和C均可视为点电荷。
图12
(1)求小环C的平衡位置。
(2)若小环C带电量为q，将小环拉离平衡位置一小位移x(|x|《d)后静止释放，试判断小环C能否回到平衡位置。（回答“能”或“不能”即可）
(3)若小环C带电量为—q，将小环拉离平衡位置一小位移x(|x|《d)后静止释放，试证明小环C将做简谐运动。
图14
通过对2007年高考《机械振动和机械波》命题特点的透视，2008年物理高考很可能在试题分析上增加应用型和能力型试题，部分试题取材于大学阶段知识，但问题可利用高中的方法解决，更加强调考查考生的基础知识和应变能力。因此在2008年复习备考中，要特别注意夯实基础、重视实验，培养学生的分析应变能力，并有意识地掌握一些应试技巧，只要脚踏实地弄懂每个知识点，就一定能在2008年的高考中取得满意的成绩。