2017高考物理總復習-機械振動與機械波-光-電磁波-相對論-第一章-機械振動-機械波-第一節(jié)-機械振動課件

1、,選修3-4 機械振動與機械波 光 電磁波 相對論,[2017高考備考導航],第一章　機械振動　機械波,第一節(jié)　機械振動,［主干回顧］,Asin（ωt＋φ）,平衡位置,平衡位置,振動,固有頻率,固有頻率,1．判斷下列說法的正誤。(1)簡諧運動是勻變速運動。( )(2)周期、頻率是表征物體做簡諧運動快慢程度的物理量。( )(3)振幅等于振子運動軌跡的長度。(

2、 )(4)簡諧運動的回復力可以是恒力。( ),［自我檢測］,×,×,×,√,(5)彈簧振子每次經過平衡位置時，位移為零、動能最大。( )(6)單擺在任何情況下的運動都是簡諧運動。( )(7)物體做受迫振動時，其振動頻率與固有頻率無關。( )(8)簡諧運動的圖象描述的是振動質點的軌跡。 ( ),√,√,×,×,C．

3、做簡諧運動的物體，當它每次經過同一位置時，速度一定相同D．單擺在周期性外力作用下做簡諧運動，則外力的頻率越大，單擺的振幅越大答案　D,3．(2016·成都模擬)在上海走時準確的擺鐘，被考察隊帶到珠穆朗瑪峰的頂端，則這個擺鐘A．變慢了，重新校準應減小擺長B．變慢了，重新校準應增大擺長C．變快了，重新校準應減小擺長D．變快了，重新校準應增大擺長答案　D,4．某振動系統(tǒng)的固有頻率為f0，在周期性驅動力的作用下做受迫振動

4、，驅動力的頻率為f。若驅動力的振幅保持不變，下列說法正確的是A．當ff0時，該振動系統(tǒng)的振幅隨f減小而增大C．該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f0D．該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率大于f答案　B,考點一　簡諧運動1．簡諧運動的兩種基本模型,2.簡諧運動的特征(1)動力學特征F＝－kx，“－”表示回復力的方向與位移方向相反，k是比例系數，不一定是彈簧的勁度系數。(2)運動學特征簡諧運動的加速度與物體偏離平衡位置

5、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。,圖1－1－1③振子由P到O所用時間等于由O到P′所用時間，即tPO＝tOP′，④振子往復過程中通過同一段路程(如OP段)所用時間相等，即tOP＝tPO。(5)能量特征振動的能量包括動能Ek和勢能Ep，簡諧運動過程中，系統(tǒng)動能與勢能相互轉化，系統(tǒng)的機械能守恒。,考向1　彈簧振子的特點[例1]　 (多選)一彈簧振子

6、沿x軸做簡諧運動，平衡位置在坐標原點，t＝0時刻開始分析，此時振子的位移x＝－0.1 m；t＝1.2 s時刻剛好第2次經過x＝0.1 m的位置且速度為零，下列有關該振子的運動問題的說法中正確的是,A．振幅為0.2 mB．周期為1.2 sC．1.2 s內的路程是0.6 mD．t＝0.6 s時刻的位移為0.1 mE．t＝0到t＝1.2 s時間內的位移是0.2 m,[解析]　t＝1.2 s時刻振子處在正向最大位移處，得t＝0時刻在負向

7、最大位移處，且振幅為0.1 m，選項A錯誤、E正確；由于是第二次到正向最大位移處，所以1.5 T＝1.2 s，T＝0.8 s，選項B錯誤；一個周期經過的路程是4個振幅，選項C正確；t＝0.6 s時刻振子位于平衡位置，選項D錯誤。[答案]　CE,規(guī)律總結分析簡諧運動中各物理量的變化情況的技巧(1)分析簡諧運動中各物理量的變化情況時，一定要以位移為橋梁，位移增大時，振動質點的回復力、加速度、勢能均增大，速度、動能均減??；反之，則產生相

8、反的變化。另外，各矢量均在其值為零時改變方向。,(2)分析過程中要特別注意簡諧運動的周期性和對稱性。位移相同時，回復力、加速度、動能、勢能可以確定，但速度可能有兩個方向，由于周期性，運動時間也不確定。(3)做簡諧運動的物體經過平衡位置時，回復力一定為零，但所受合外力不一定為零。,[答案]　ACD,考點二　簡諧運動的圖象1．對簡諧運動圖象的認識(1)簡諧運動的圖象是一條正弦或余弦曲線，如圖1－1－2所示。圖1－1－2,(

9、2)圖象反映的是位移隨時間的變化規(guī)律，隨時間的增加而延伸，圖象不代表質點運動的軌跡。2．圖象信息(1)由圖象可以得出質點做簡諧運動的振幅、周期和頻率。(2)可以確定某時刻質點離開平衡位置的位移。(3)可以確定某時刻質點回復力、加速度的方向：因回復力總是指向平衡位置，故回復力和加速度在圖象上總是指向t軸。,(4)確定某時刻質點速度的方向：速度的方向可以通過下一時刻位移的變化來判定，下一時刻位移如增加，振動質點的速度方向就是遠離t軸

10、，下一時刻位移如減小，振動質點的速度方向就是指向t軸。(5)比較不同時刻回復力、加速度的大小。(6)比較不同時刻質點的動能、勢能的大小。,考向1　利用圖象求解有關物理量[例3]　一質點做簡諧運動，其位移和時間的關系如圖1－1－3所示。圖1－1－3,(1)求t＝0.25×10－2 s時質點的位移；(2)在t＝1.5×10－2 s到t＝2×10－2 s的振動過程中，質點的位移、回復力、速度

11、、動能、勢能如何變化？(3)在t＝0到t＝8.5×10－2 s時間內，質點的路程、位移各多大？,考向2　應用圖象分析運動過程[例4]　如圖1－1－4甲所示，彈簧振子以O點為平衡位置，在A、B兩點之間做簡諧運動。取向右為正方向，振子的位移x隨時間t的變化如圖乙所示，下列說法正確的是,圖1－1－4,A．t＝0.8 s時，振子的速度方向向左B．t＝0.2 s時，振子在O點右側6 cm處C．t＝0.4 s和t＝1.2 s時，振

12、子的加速度完全相同D．t＝0.4 s到t＝0.8 s的時間內，振子的速度逐漸減小,[答案]　A,圖1－1－6,(2)(多選)以下是實驗過程中的一些做法，其中正確的有________。A．擺線要選擇細些的、伸縮性小些的，并且盡可能長一些B．擺球盡量選擇質量大些、體積小些的C．為了使擺的周期大一些，以方便測量，開始時拉開擺球，使擺線相距平衡位置有較大的角度,[答案]　(1)18.6　(2)ABE,考向2　實驗數據處理[例6]　在探

13、究單擺周期與擺長關系的實驗中，(1)關于安裝儀器及測量時的一些實驗操作，下列說法中正確的是A．用米尺測出擺線的長度，記為擺長lB．先將擺球和擺線放在水平桌面上測量擺長l，再將單擺懸掛在鐵架臺上C．使擺線偏離豎直方向某一角度α(接近5°)，然后由靜止釋放擺球D．測出擺球兩次通過最低點的時間間隔記為此單擺振動的周期,(2)實驗測得的數據如下表所示：,請將測量數據標在圖1－1－7中，并在圖中作出T2隨l變化的關系圖象。

14、圖1－1－7,(3)根據數據及圖象可知單擺周期的平方與擺長的關系是________。(4)根據圖象，可求得當地的重力加速度為________m/s2。(π＝3.14，結果保留三位有效數字),[解析]　(1)本實驗中，應將擺球和擺線組成單擺之后再測量其擺長，擺長應為懸點到擺球球心的距離，故A、B錯誤；測量單擺的周期時，應為相鄰兩次通過最低點并且通過最低點的速度方向相同，即單擺做一次全振動，這段時間才為一個周期，為了減小誤差，

15、須測量單擺的多個周期，然后再取平均值求出一個周期，故D錯誤；單擺在擺角小于5°時可認為做簡諧運動，故C正確。,(2)通過描點、連線可得到單擺的T2－l圖象，近似為一條直線。 (3)通過作出的圖象說明單擺周期的平方和擺長成正比。,[答案]　(1)C　(2)如圖所示(3)成正比　(4)9.86,考點四　受迫振動和共振1．自由振動、受迫振動和共振的關系比較,2.對共振的理解(1)共振曲線：如圖1－1－8所示，橫坐

16、標為驅動力頻率f，縱坐標為振幅A。f與f0越接近，振幅A越大；當f＝f0時，振幅A最大。圖1－1－8,(2)受迫振動中系統(tǒng)能量的轉化：系統(tǒng)機械能不守恒，與外界時刻進行能量交換。,考向　對共振的理解 [例7]　 (多選) (2016·宜城模擬)如圖1－1－9所示，曲軸上掛一個彈簧振子，轉動搖把，曲軸可帶動彈簧振子上下振動。開始時不轉動搖把，讓振子自由振動，測得其頻率2 Hz?，F(xiàn)勻速轉動搖把，轉速為240 r/min，

17、則,圖1－1－9,A．當振子穩(wěn)定振動時，它的振動周期是0.5 sB．當振子穩(wěn)定振動時，它的振動頻率是4 HzC．當轉速增大時，彈簧振子的振幅增大D．當轉速減小時，彈簧振子的振幅增大,[答案]　BD,規(guī)律總結(1)無論發(fā)生共振與否，受迫振動的頻率都等于驅動力的頻率，但只有發(fā)生共振現(xiàn)象時振幅才能達到最大。(2)受迫振動系統(tǒng)中的能量轉化不再只有系統(tǒng)內部和勢能的轉化，還有驅動力對系統(tǒng)做正功補償系統(tǒng)阻力而損失的機械能。,1．(多選)(2

18、016·大連模擬)如圖1－1－10所示為同一地點的兩單擺甲、乙的振動圖象，下列說法中正確的是,［隨堂鞏固］,圖1－1－10,A．甲、乙兩單擺的擺長相等B．甲擺的振幅比乙擺大C．甲擺的機械能比乙擺大D．在t＝0.5 s時有正向最大加速度的是乙擺,解析　振幅可從題圖上看出甲擺振幅大，故B對。且兩擺周期相等，則擺長相等，因質量關系不明確，無法比較機械能。t＝0.5 s時乙擺球在負的最大位移處，故有正向最大加速度，所以正確答案為

19、A、B、D。答案　ABD,2． (多選)(2015·山東理綜)如圖1－1－11所示，輕彈簧上端固定，下端連接一小物塊，物塊沿豎直方向做簡諧運動。以豎直向上為正方向，物塊簡諧運動的表達式為y＝0.1 sin(2.5πt)m。t＝0時刻，一小球從距物塊h高處自由落下；t＝0.6 s時，小球恰好與物塊處于同一高度。取重力加速度的大小g＝10 m/s2。以下判斷正確的是________。(雙選，填正確答案標號),圖1－1－11A．

20、h＝1.7 mB．簡諧運動的周期是0.8 sC．0.6 s內物塊運動的路程是0.2 mD．t＝0.4 s時，物塊與小球運動方向相反,答案　AB,3． (2013·課標Ⅱ)如圖1－1－12所示，一輕彈簧一端固定，另一端連接一物塊構成彈簧振子，該物塊是由a、b兩個小物塊粘在一起組成的。物塊在光滑水平面上左右振動，振幅為A0，周期為T0。當物塊向右通過平衡位置時，a、b之間的粘膠脫開；以后小物塊a振動的振幅和周期分別為A和T，

21、則A________A0(填“>”、“”、“<”或“＝”)。,圖1－1－12,答案　<　<,4． (2015·天津理綜)某同學利用單擺測量重力加速度。(1)為了使測量誤差盡量小，下列說法正確的是A．組裝單擺須選用密度和直徑都較小的擺球B．組裝單擺須選用輕且不易伸長的細線C．實驗時須使擺球在同一豎直面內擺動D．擺長一定的情況下，擺的振幅盡量大,(2)如圖1－1－13所示，在物理支架的豎直立柱上固

22、定有擺長約1 m的單擺。實驗時，由于僅有量程為20 cm、精度為1 mm的鋼板刻度尺，于是他先使擺球自然下垂，在豎直立柱上與擺球最下端處于同一水平面的位置做一標記點，測出單擺的周期T1；然后保持懸點位置不變，設法將擺長縮短一些，再次使擺球自然下垂，用同樣方法在豎直立柱上做另一標記點，并測出單擺的周期T2；最后用鋼板刻度尺量出豎直立柱上兩標記點之間的距離ΔL。用上述測量結果，寫出重力加速度的表達式g＝________。,圖1－1－13,解