高考物理一輪復(fù)習(xí)第13章機械振動與機械波光電磁波與相對論第1講機械振動課件新人教版.ppt
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機械振動與機械波 光 電磁波與相對論,第 十三 章,考 試 說 明,第1講 機械振動,知識梳理自測,1.簡諧運動的規(guī)律:質(zhì)點的位移與時間的關(guān)系遵從____________規(guī)律,質(zhì)點的振動圖象(x-t圖象)是一條____________。,簡諧運動,正弦函數(shù),正弦曲線,2.平衡位置:,(1)如圖所示,平衡位置是物體在振動過程中________為零的位置,并不一定是________為零的位置。 (2)回復(fù)力:使振動物體返回到___________的力,其方向總是指向平衡位置。屬于________,可以是某一個力,也可以是幾個力的合力或某個力的分力。,回復(fù)力,合力,平衡位置,效果力,3.描述簡諧運動的物理量:,平衡位置,所在位置,平衡位置,最大距離,強弱,全振動,單位時間,快慢,1.簡諧運動的表達(dá)式 (1)動力學(xué)表達(dá)式:F=________,其中“-”表示回復(fù)力與位移的方向相反。 (2)運動學(xué)表達(dá)式:x=______________,其中A代表振幅,ω=2πf表示簡諧運動的快慢。,簡諧運動的表達(dá)式和圖象,-kx,Asin(ωt+φ),2.簡諧運動的圖象 (1)從___________開始計時,函數(shù)表達(dá)式為x=Asinωt,圖象如圖甲所示。 (2)從____________開始計時,函數(shù)表達(dá)式為x=Acosωt,圖象如圖乙所示。,平衡位置,最大位移處,簡諧運動的兩種模型的比較,單擺、周期公式,阻力,彈力,重力,原長,最低,振幅,機械能,機械能,自由振動、受迫振動和共振的比較,受迫振動和共振,驅(qū)動力,驅(qū)動力,本身性質(zhì),T驅(qū),f驅(qū),T固,f固,不變,最大,思維診斷: (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。( ) (4)簡諧運動的回復(fù)力可以是恒力。( ) (5)彈簧振子每次經(jīng)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(guān)。( ) (8)簡諧運動的圖象描述的是振動質(zhì)點的軌跡。( ),×,√,×,×,√,×,√,×,B,C,[解析] 彈簧振子做簡諧運動,先后經(jīng)過M、N兩點時速度v(v≠0)相同,根據(jù)對稱性可知M、N兩點關(guān)于平衡位置對稱,兩點相對于平衡位置的位移大小相等、方向相反,根據(jù)F=-kx可知,回復(fù)力大小相等、方向相反,故A、B錯誤;振子在M、N兩點所受回復(fù)力大小相等,可知加速度大小相等,故C正確;從M點到N點,回復(fù)力先減小后增大,振子的加速度先減小后增大,所以振子先做變加速運動,后做變減速運動,故D錯誤。,ACE,[解析] 飛機的機翼(翅膀)很快就抖動起來,是因為驅(qū)動力的頻率接近機翼的固有頻率發(fā)生共振,在飛機機翼前裝置配重桿,是為了改變機翼的固有頻率,使驅(qū)動力的頻率遠(yuǎn)離機翼的固有頻率,故D正確。,D,核心考點突破,1.動力學(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.運動學(xué)特征 簡諧運動的加速度與物體偏離平衡位置的位移成正比,但加速度方向與位移方向相反,為變加速運動,遠(yuǎn)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。,簡諧運動的基本特征及應(yīng)用,(3)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(fù)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(zhuǎn)化,系統(tǒng)的機械能守恒。,ACD,解題導(dǎo)思:(1)題目中所對應(yīng)的情況有幾種可能? (2)請作出示意圖,并在圖中找出對應(yīng)幾個時刻的振動位置。,,〔類題演練 1 〕,ACE,1.圖象特征 (1)簡諧運動的圖象是一條正弦或余弦曲線,是正弦曲線還是余弦曲線取決于質(zhì)點初始時刻的位置。 (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(zhì)點運動的軌跡。 (3)任一時刻圖線上過該點切線的斜率數(shù)值表示該時刻振子的速度大小,正負(fù)表示速度的方向,正時沿x軸正方向,負(fù)時沿x軸負(fù)方向。,簡諧運動的圖象,2.圖象信息 (1)由圖象可以看出質(zhì)點振動的振幅、周期。 (2)可以確定某時刻質(zhì)點離開平衡位置的位移。 (3)可以確定某時刻質(zhì)點的回復(fù)力、加速度和速度的方向。 ①回復(fù)力和加速度的方向:因回復(fù)力總是指向平衡位置,故回復(fù)力和加速度的方向在圖象上總是指向t軸。 ②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,若下一時刻位移增加,速度方向就是遠(yuǎn)離t軸;若下一時刻位移減小,速度方向就是指向t軸。 (4)可以確定某段時間內(nèi)質(zhì)點的位移、回復(fù)力、加速度、速度、動能、勢能等的變化情況。,A.振動周期為5s,振幅為8cm B.第2s末振子的速度為零,加速度為負(fù)向的最大值 C.從第1s末到第2s末振子在做加速運動 D.第3s末振子的速度為正向的最大值,D,[解析] 由振動圖象可得周期為4s,振幅為8cm,A項錯誤;第2s末圖象的斜率為零,則速度為零,位移為負(fù)向最大值,則加速度為正向的最大值,B項錯誤;從第1s末到第2s末振子在做減速運動,C項錯誤;第3s末斜率最大且為正值,則振子的速度為正向的最大值,D項正確。,,答案:(1)如圖所示 (2)0.52m,〔類題演練 2 〕,[解析] (1)當(dāng)振子振動到右方最大位移處時,位移最大為2cm,周期為0.4s,若以向右為位移的正方向,則振動圖象如圖所示.,1.共振曲線:如圖所示的共振曲線,曲線表示受迫振動的振幅A(縱坐標(biāo))隨驅(qū)動力頻率f(橫坐標(biāo))的變化而變化。驅(qū)動力的頻率f跟振動系統(tǒng)的固有頻率f0相差越小,振幅越大;驅(qū)動力的頻率f等于振動系統(tǒng)的固有頻率f0時,振幅最大。,受迫振動和共振,2.受迫振動中系統(tǒng)能量的轉(zhuǎn)化:做受迫振動的系統(tǒng)的機械能不守恒,系統(tǒng)與外界時刻進(jìn)行能量交換。,B,解題導(dǎo)思:(1)發(fā)生共振的條件是什么? (2)單擺的周期公式是怎樣的?周期和頻率的關(guān)系是什么?,〔類題演練 3 〕,ACD,A.由圖甲可知該彈簧振子的固有周期為4s B.由圖乙可知該彈簧振子的固有周期為8s C.由圖乙可知外力的周期為8s D.如果改變外力的周期,在外力周期接近4s時該彈簧振子的振幅較大 [解析] 題圖甲是彈簧振子做簡諧運動時的圖象,故由題圖甲可知,彈簧振子的固有周期為T0=4s,A正確;題圖乙是彈簧振子做受迫振動的圖象,故外力的周期為8s,C正確,B錯誤;當(dāng)物體的驅(qū)動力頻率等于物體的固有頻率時,物體的振動達(dá)到最強,故當(dāng)外力周期接近4s時,彈簧振子振幅較大,D正確。,實驗:用單擺測定重力加速度,2.注意事項 (1)構(gòu)成單擺的條件:細(xì)線的質(zhì)量要小、彈性要小,選用體積小、密度大的小球,擺角不超過5°。 (2)要使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動,不能形成圓錐擺,方法是將擺球拉到一定位置后由靜止釋放。 (3)測周期的方法:①要從擺球過平衡位置時開始計時。因為此處速度大、計時誤差小,而最高點速度小、計時誤差大。 ②要測多次全振動的時間來計算周期。如在擺球過平衡位置時開始計時,且在數(shù)“零”的同時按下秒表,以后每當(dāng)擺球從同一方向通過平衡位置時計數(shù)1次。,(1)用游標(biāo)尺上有10個小格的游標(biāo)卡尺測量擺球的直徑如圖甲所示,擺球直徑為________cm。把擺球用細(xì)線懸掛在鐵架臺上,測量擺線長,通過計算得到擺長L。,2.06,(2)用秒表測量單擺的周期。當(dāng)單擺擺動穩(wěn)定且到達(dá)最低點時開始計時并記為n=1,單擺每經(jīng)過最低點記一次數(shù),當(dāng)數(shù)到n=60時秒表的示數(shù)如圖乙所示,該單擺的周期是T=________s(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。,2.28,(3)測量出多組周期T、擺長L的數(shù)值后,畫出T2-l圖象如圖丙,此圖線斜率的物理意義是( ),C,(4)在(3)中,描點時若誤將擺線長當(dāng)作擺長,那么畫出的直線將不通過原點,由圖線斜率得到的重力加速度與原來相比,其大小( ) A.偏大 B.偏小 C.不變 D.都有可能 (5)該小組的另一同學(xué)沒有使用游標(biāo)卡尺也測出了重力加速度,他采用的方法是:先測出一擺線較長的單擺的振動周期T1,然后把擺線縮短適當(dāng)?shù)拈L度ΔL,再測出其振動周期T2。用該同學(xué)測出的物理量表達(dá)重力加速度為g=________。,C,(1)實驗時必須控制擺角在________以內(nèi),并且要讓單擺在__________平面內(nèi)擺動。,〔類題演練 4 〕,5°,同一豎直,(2)某同學(xué)測出不同擺長對應(yīng)的周期T,作出L-T2圖線,如圖所示,再利用圖線上任意兩點A、B的坐標(biāo)(x1,y1)、(x2,y2),可求得g=___________。 (3)若該同學(xué)測量擺長時漏加了小球半徑,而其他測量、計算均無誤,則用上述方法求得的g值和真實值相比________(填“偏大”“偏小”或“不變”) [解析] (1)單擺模型是一種理想化的模型,只有在擺角小于5°的范圍內(nèi),其運動才近似為簡諧運動,同時要注意不能做圓錐擺運動,要讓單擺在同一豎直平面內(nèi)擺動.,不變,- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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