2017高考物理總復(fù)習(xí)-機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波-光-電磁波-相對(duì)論-第一章-機(jī)械振動(dòng)-機(jī)械波-第一節(jié)-機(jī)械振動(dòng)課件

1、,選修3-4 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 光 電磁波 相對(duì)論,[2017高考備考導(dǎo)航],第一章　機(jī)械振動(dòng)　機(jī)械波,第一節(jié)　機(jī)械振動(dòng),［主干回顧］,Asin（ωt＋φ）,平衡位置,平衡位置,振動(dòng),固有頻率,固有頻率,1．判斷下列說法的正誤。(1)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)。( )(2)周期、頻率是表征物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)快慢程度的物理量。( )(3)振幅等于振子運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度。(

2、 )(4)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力可以是恒力。( ),［自我檢測(cè)］,×,×,×,√,(5)彈簧振子每次經(jīng)過平衡位置時(shí)，位移為零、動(dòng)能最大。( )(6)單擺在任何情況下的運(yùn)動(dòng)都是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。( )(7)物體做受迫振動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)頻率與固有頻率無關(guān)。( )(8)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象描述的是振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的軌跡。 ( ),√,√,×,×,C．

3、做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它每次經(jīng)過同一位置時(shí)，速度一定相同D．單擺在周期性外力作用下做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，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(shí)準(zhǔn)確的擺鐘，被考察隊(duì)帶到珠穆朗瑪峰的頂端，則這個(gè)擺鐘A．變慢了，重新校準(zhǔn)應(yīng)減小擺長(zhǎng)B．變慢了，重新校準(zhǔn)應(yīng)增大擺長(zhǎng)C．變快了，重新校準(zhǔn)應(yīng)減小擺長(zhǎng)D．變快了，重新校準(zhǔn)應(yīng)增大擺長(zhǎng)答案　D,4．某振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率為f0，在周期性驅(qū)動(dòng)力的作用下做受迫振動(dòng)

4、，驅(qū)動(dòng)力的頻率為f。若驅(qū)動(dòng)力的振幅保持不變，下列說法正確的是A．當(dāng)ff0時(shí)，該振動(dòng)系統(tǒng)的振幅隨f減小而增大C．該振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)穩(wěn)定后，振動(dòng)的頻率等于f0D．該振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)穩(wěn)定后，振動(dòng)的頻率大于f答案　B,考點(diǎn)一　簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)1．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的兩種基本模型,2.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征(1)動(dòng)力學(xué)特征F＝－kx，“－”表示回復(fù)力的方向與位移方向相反，k是比例系數(shù)，不一定是彈簧的勁度系數(shù)。(2)運(yùn)動(dòng)學(xué)特征簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，遠(yuǎn)離平衡位置時(shí)，x、F、a、Ep均增大，v、Ek均減小，靠近平衡位置時(shí)則相反。,圖1－1－1③振子由P到O所用時(shí)間等于由O到P′所用時(shí)間，即tPO＝tOP′，④振子往復(fù)過程中通過同一段路程(如OP段)所用時(shí)間相等，即tOP＝tPO。(5)能量特征振動(dòng)的能量包括動(dòng)能Ek和勢(shì)能Ep，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過程中，系統(tǒng)動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。,考向1　彈簧振子的特點(diǎn)[例1]　 (多選)一彈簧振子

6、沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)，t＝0時(shí)刻開始分析，此時(shí)振子的位移x＝－0.1 m；t＝1.2 s時(shí)刻剛好第2次經(jīng)過x＝0.1 m的位置且速度為零，下列有關(guān)該振子的運(yùn)動(dòng)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(nèi)的路程是0.6 mD．t＝0.6 s時(shí)刻的位移為0.1 mE．t＝0到t＝1.2 s時(shí)間內(nèi)的位移是0.2 m,[解析]　t＝1.2 s時(shí)刻振子處在正向最大位移處，得t＝0時(shí)刻在負(fù)向

7、最大位移處，且振幅為0.1 m，選項(xiàng)A錯(cuò)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(xiàng)B錯(cuò)誤；一個(gè)周期經(jīng)過的路程是4個(gè)振幅，選項(xiàng)C正確；t＝0.6 s時(shí)刻振子位于平衡位置，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。[答案]　CE,規(guī)律總結(jié)分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各物理量的變化情況的技巧(1)分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各物理量的變化情況時(shí)，一定要以位移為橋梁，位移增大時(shí)，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的回復(fù)力、加速度、勢(shì)能均增大，速度、動(dòng)能均減??；反之，則產(chǎn)生相

8、反的變化。另外，各矢量均在其值為零時(shí)改變方向。,(2)分析過程中要特別注意簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性和對(duì)稱性。位移相同時(shí)，回復(fù)力、加速度、動(dòng)能、勢(shì)能可以確定，但速度可能有兩個(gè)方向，由于周期性，運(yùn)動(dòng)時(shí)間也不確定。(3)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體經(jīng)過平衡位置時(shí)，回復(fù)力一定為零，但所受合外力不一定為零。,[答案]　ACD,考點(diǎn)二　簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象1．對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象的認(rèn)識(shí)(1)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)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(shí)間的變化規(guī)律，隨時(shí)間的增加而延伸，圖象不代表質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡。2．圖象信息(1)由圖象可以得出質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅、周期和頻率。(2)可以確定某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移。(3)可以確定某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)回復(fù)力、加速度的方向：因回復(fù)力總是指向平衡位置，故回復(fù)力和加速度在圖象上總是指向t軸。,(4)確定某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)速度的方向：速度的方向可以通過下一時(shí)刻位移的變化來判定，下一時(shí)刻位移如增加，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的速度方向就是遠(yuǎn)離t軸

10、，下一時(shí)刻位移如減小，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的速度方向就是指向t軸。(5)比較不同時(shí)刻回復(fù)力、加速度的大小。(6)比較不同時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能、勢(shì)能的大小。,考向1　利用圖象求解有關(guān)物理量[例3]　一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其位移和時(shí)間的關(guān)系如圖1－1－3所示。圖1－1－3,(1)求t＝0.25×10－2 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的位移；(2)在t＝1.5×10－2 s到t＝2×10－2 s的振動(dòng)過程中，質(zhì)點(diǎn)的位移、回復(fù)力、速度

11、、動(dòng)能、勢(shì)能如何變化？(3)在t＝0到t＝8.5×10－2 s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的路程、位移各多大？,考向2　應(yīng)用圖象分析運(yùn)動(dòng)過程[例4]　如圖1－1－4甲所示，彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置，在A、B兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。取向右為正方向，振子的位移x隨時(shí)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(shí)，振子的速度方向向左B．t＝0.2 s時(shí)，振子在O點(diǎn)右側(cè)6 cm處C．t＝0.4 s和t＝1.2 s時(shí)，振

12、子的加速度完全相同D．t＝0.4 s到t＝0.8 s的時(shí)間內(nèi)，振子的速度逐漸減小,[答案]　A,圖1－1－6,(2)(多選)以下是實(shí)驗(yàn)過程中的一些做法，其中正確的有________。A．?dāng)[線要選擇細(xì)些的、伸縮性小些的，并且盡可能長(zhǎng)一些B．?dāng)[球盡量選擇質(zhì)量大些、體積小些的C．為了使擺的周期大一些，以方便測(cè)量，開始時(shí)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理[例6]　在探

13、究單擺周期與擺長(zhǎng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)中，(1)關(guān)于安裝儀器及測(cè)量時(shí)的一些實(shí)驗(yàn)操作，下列說法中正確的是A．用米尺測(cè)出擺線的長(zhǎng)度，記為擺長(zhǎng)lB．先將擺球和擺線放在水平桌面上測(cè)量擺長(zhǎng)l，再將單擺懸掛在鐵架臺(tái)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(cè)出擺球兩次通過最低點(diǎn)的時(shí)間間隔記為此單擺振動(dòng)的周期,(2)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)如下表所示：,請(qǐng)將測(cè)量數(shù)據(jù)標(biāo)在圖1－1－7中，并在圖中作出T2隨l變化的關(guān)系圖象。

14、圖1－1－7,(3)根據(jù)數(shù)據(jù)及圖象可知單擺周期的平方與擺長(zhǎng)的關(guān)系是________。(4)根據(jù)圖象，可求得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹開_______m/s2。(π＝3.14，結(jié)果保留三位有效數(shù)字),[解析]　(1)本實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)將擺球和擺線組成單擺之后再測(cè)量其擺長(zhǎng)，擺長(zhǎng)應(yīng)為懸點(diǎn)到擺球球心的距離，故A、B錯(cuò)誤；測(cè)量單擺的周期時(shí)，應(yīng)為相鄰兩次通過最低點(diǎn)并且通過最低點(diǎn)的速度方向相同，即單擺做一次全振動(dòng)，這段時(shí)間才為一個(gè)周期，為了減小誤差，

15、須測(cè)量單擺的多個(gè)周期，然后再取平均值求出一個(gè)周期，故D錯(cuò)誤；單擺在擺角小于5°時(shí)可認(rèn)為做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，故C正確。,(2)通過描點(diǎn)、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(zhǎng)成正比。,[答案]　(1)C　(2)如圖所示(3)成正比　(4)9.86,考點(diǎn)四　受迫振動(dòng)和共振1．自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振的關(guān)系比較,2.對(duì)共振的理解(1)共振曲線：如圖1－1－8所示，橫坐

16、標(biāo)為驅(qū)動(dòng)力頻率f，縱坐標(biāo)為振幅A。f與f0越接近，振幅A越大；當(dāng)f＝f0時(shí)，振幅A最大。圖1－1－8,(2)受迫振動(dòng)中系統(tǒng)能量的轉(zhuǎn)化：系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，與外界時(shí)刻進(jìn)行能量交換。,考向　對(duì)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(gè)彈簧振子，轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，曲軸可帶動(dòng)彈簧振子上下振動(dòng)。開始時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，讓振子自由振動(dòng)，測(cè)得其頻率2 Hz?，F(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，轉(zhuǎn)速為240 r/min，

17、則,圖1－1－9,A．當(dāng)振子穩(wěn)定振動(dòng)時(shí)，它的振動(dòng)周期是0.5 sB．當(dāng)振子穩(wěn)定振動(dòng)時(shí)，它的振動(dòng)頻率是4 HzC．當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，彈簧振子的振幅增大D．當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時(shí)，彈簧振子的振幅增大,[答案]　BD,規(guī)律總結(jié)(1)無論發(fā)生共振與否，受迫振動(dòng)的頻率都等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，但只有發(fā)生共振現(xiàn)象時(shí)振幅才能達(dá)到最大。(2)受迫振動(dòng)系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)化不再只有系統(tǒng)內(nèi)部和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化，還有驅(qū)動(dòng)力對(duì)系統(tǒng)做正功補(bǔ)償系統(tǒng)阻力而損失的機(jī)械能。,1．(多選)(2

18、016·大連模擬)如圖1－1－10所示為同一地點(diǎn)的兩單擺甲、乙的振動(dòng)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(zhǎng)相等B．甲擺的振幅比乙擺大C．甲擺的機(jī)械能比乙擺大D．在t＝0.5 s時(shí)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(duì)。且兩擺周期相等，則擺長(zhǎng)相等，因質(zhì)量關(guān)系不明確，無法比較機(jī)械能。t＝0.5 s時(shí)乙擺球在負(fù)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(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。以豎直向上為正方向，物塊簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y＝0.1 sin(2.5πt)m。t＝0時(shí)刻，一小球從距物塊h高處自由落下；t＝0.6 s時(shí)，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(biāo)號(hào)),圖1－1－11A．

20、h＝1.7 mB．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期是0.8 sC．0.6 s內(nèi)物塊運(yùn)動(dòng)的路程是0.2 mD．t＝0.4 s時(shí)，物塊與小球運(yùn)動(dòng)方向相反,答案　AB,3． (2013·課標(biāo)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(gòu)成彈簧振子，該物塊是由a、b兩個(gè)小物塊粘在一起組成的。物塊在光滑水平面上左右振動(dòng)，振幅為A0，周期為T0。當(dāng)物塊向右通過平衡位置時(shí)，a、b之間的粘膠脫開；以后小物塊a振動(dòng)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(xué)利用單擺測(cè)量重力加速度。(1)為了使測(cè)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(zhǎng)的細(xì)線C．實(shí)驗(yàn)時(shí)須使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動(dòng)D．?dāng)[長(zhǎng)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(zhǎng)約1 m的單擺。實(shí)驗(yàn)時(shí)，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(biāo)記點(diǎn)，測(cè)出單擺的周期T1；然后保持懸點(diǎn)位置不變，設(shè)法將擺長(zhǎng)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(biāo)記點(diǎn)，并測(cè)出單擺的周期T2；最后用鋼板刻度尺量出豎直立柱上兩標(biāo)記點(diǎn)之間的距離ΔL。用上述測(cè)量結(jié)果，寫出重力加速度的表達(dá)式g＝________。,圖1－1－13,解