與名師對話·高三課標(biāo)版物理X3-4-1振動波光.ppt

一、簡諧運(yùn)動 1簡諧運(yùn)動的兩種模型,切向分力,2.簡諧運(yùn)動的表達(dá)式 (1)動力學(xué)表達(dá)式：Fkx，其中“”表示回復(fù)力與位移的方向相反 (2)運(yùn)動學(xué)表達(dá)式： ，其中A代表振幅，2f表示簡諧運(yùn)動的快慢，(t)代表簡諧運(yùn)動的 ，叫做 ,xAsin(t),初相,相位,3簡諧運(yùn)動的圖象 (1)從平衡位置開始計(jì)時(shí)，函數(shù)表達(dá)式為 ，圖象如圖甲所示 (2)從最大位移處開始計(jì)時(shí)，函數(shù)表達(dá)式為 ，圖象如圖乙所示,xAsint,xAcost,二、受迫振動和共振 1受迫振動 (1)概念：振動系統(tǒng)在周期性 作用下的振動 (2)特點(diǎn)：受迫振動的頻率等于 的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率 ,驅(qū)動力,驅(qū)動力,無關(guān),2共振 (1)現(xiàn)象：當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的 時(shí)，受迫振動的振幅最大 (2)條件：驅(qū)動力的頻率等于 (3)特征：共振時(shí)振幅 (4)共振曲線：如圖所示,固有頻率,固有頻率,最大,自由振動、受迫振動和共振的比較,解決振動圖象的最有效的方法是：先要明白振動圖象的物理意義，然后把振動圖象跟實(shí)際的簡諧運(yùn)動情景有機(jī)結(jié)合起來(一般以水平方向彈簧振子的振動作為模型)養(yǎng)成“看到圖象想振動”的良好研究方法,A若規(guī)定狀態(tài)a時(shí)t0，則圖象為 B若規(guī)定狀態(tài)b時(shí)t0，則圖象為 C若規(guī)定狀態(tài)c時(shí)t0，則圖象為 D若規(guī)定狀態(tài)d時(shí)t0，則圖象為 思路啟迪 以a、b、c、d不同狀態(tài)定為t0，則t0時(shí)，這四個(gè)狀態(tài)速度方向怎樣？ 位移大小和方向怎樣？,嘗試解答 若規(guī)定狀態(tài)a時(shí)t0，則圖象中質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)應(yīng)為(0,3 cm)，且速度沿x正方向，A選項(xiàng)正確； 若規(guī)定狀態(tài)b時(shí)t0，則圖象中質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)應(yīng)為(0,2 cm)，且速度沿x負(fù)方向，B選項(xiàng)錯(cuò)誤； 若規(guī)定狀態(tài)c時(shí)t0，則圖象中質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)應(yīng)為(0，2 cm)，且速度沿x負(fù)方向，C選項(xiàng)錯(cuò)誤； 若規(guī)定狀態(tài)d時(shí)t0，則圖象中質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)應(yīng)為(0，4 cm)，且應(yīng)在振幅處，D選項(xiàng)正確 答案 AD,圖象可直觀、形象地反映某一物理量隨另一物理量變化的規(guī)律，因此物理上常用圖象描述某些物理量的變化規(guī)律但同一物理量的規(guī)律變化圖象并不是一成不變的，如振動物體的位移時(shí)間圖象的形狀是由開始計(jì)時(shí)的時(shí)刻和正方向的選取共同決定的因此，認(rèn)識物理圖象要認(rèn)識其本質(zhì)，理解其物理意義，而不能只死記其形式或形狀,(2012寶山模擬)一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的圖象如圖所示，則該質(zhì)點(diǎn) ( ) A在0.015 s時(shí)，速度和加速度都為x方向 B在0.01 s至0.03 s內(nèi)，速度與加速度先反方向后同方向，且速度是先減小后增大，加速度是先增大后減小,C在第八個(gè)0.01 s內(nèi)，速度與位移方向相同，且都在不斷增大 D在每1 s內(nèi)，回復(fù)力的瞬時(shí)功率有100次為零 解析 在0.015 s時(shí)，從圖象中可以看出，速度方向沿x方向，而加速度方向沿x方向，A選項(xiàng)錯(cuò)誤；在0.01 s至0.03 s時(shí)間內(nèi)，速度方向先沿x方向，后沿x方向，速度先減小后增大，所以B正確,答案 BD,做簡諧運(yùn)動的物體，運(yùn)動過程中各物理量關(guān)于平衡位置對稱以水平彈簧振子為例，振子通過關(guān)于平衡位置對稱的兩點(diǎn)，加速度、速度大小相等，動能相等，勢能相等對稱性還表現(xiàn)在過程量的相等上，如從某點(diǎn)到達(dá)最大位置和從最大位置再回到該點(diǎn)所需要的時(shí)間相等，質(zhì)點(diǎn)從某點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動時(shí)到達(dá)平衡位置的時(shí)間和它從平衡位置再運(yùn)動到該點(diǎn)的對稱點(diǎn)所用的時(shí)間相等,思路啟迪 解答本題關(guān)鍵把握以下三點(diǎn)： (1)根據(jù)簡諧運(yùn)動的對稱性特點(diǎn)確定周期 (2)若時(shí)間tnT，則路程s4nA. (3)從平衡位置計(jì)時(shí)，xAsint，其圖象為正弦曲線 嘗試解答 (1)畫出彈簧振子簡諧運(yùn)動示意圖如圖 由對稱性可得：T0.52 s1 s,答案 (1)1 s (2)200 cm (3)12.5sin2t cm,某時(shí)刻物體恰好以大小為v的速度經(jīng)過C點(diǎn)并向上運(yùn)動則以此時(shí)刻開始半個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)，對質(zhì)量為m的物體，下列說法正確的是 ( ) A重力勢能減少了2mgh B回復(fù)力做功為2mgh C速度的變化量的大小為2v D通過A點(diǎn)時(shí)回復(fù)力的大小為kh,易錯(cuò)分析 錯(cuò)解一：在確定A項(xiàng)正確的基礎(chǔ)上，與水平放置的彈簧振子類比，認(rèn)為回復(fù)力是彈簧的彈力，彈簧振子受到重力和回復(fù)力兩個(gè)力，半個(gè)周期內(nèi)振子動能的變化為零，由動能定理知回復(fù)力做的功與重力做的功的代數(shù)和為零，即W2mgh0，因此錯(cuò)選B項(xiàng)漏選C項(xiàng) 錯(cuò)解二：對回復(fù)力與彈簧振子相對平衡位置的位移的關(guān)系不明確，將C點(diǎn)當(dāng)作振動的平衡位置而錯(cuò)選D項(xiàng),正確解答 作彈簧振子的振動圖象如右圖所示，由于振動的周期性和對稱性，在半個(gè)周期內(nèi)彈簧振子將運(yùn)動到D點(diǎn)，C、D兩點(diǎn)相對平衡位置對稱，因此彈簧振子的高度降低了2h，重力做功2mgh，故彈簧振子的重力勢能減少了2mgh，A項(xiàng)正確；,回復(fù)力是該振子所受的合外力，由對稱關(guān)系知，彈簧振子過D點(diǎn)的速度大小與過C點(diǎn)時(shí)相等，方向豎直向下，因此回復(fù)力做的功等于彈簧振子動能的改變量為零，而速度的變化為vv(v)2v，B錯(cuò)C對；彈簧振子通過A點(diǎn)時(shí)相對平衡位置的位移為2h，因此回復(fù)力Fkx2kh，D項(xiàng)錯(cuò)答案為AC.,(2012濟(jì)寧模擬)一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動，其位移和時(shí)間關(guān)系如圖所示 (1)求t0.25102 s時(shí)的位移； (2)在t1.5102 s到2102 s的振動過程中，質(zhì)點(diǎn)的位移、回復(fù)力、速度、動能、勢能如何變化？ (3)在t0到8.5102 s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的路程、位移各多大？,(2)由圖可知在1.5102 s2102 s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的位移變大，回復(fù)力變大，速度變小，動能變小，勢能變大 (3)從t0至8.5102 s的時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的路程為s17A34 cm，位移為2 cm.,(對應(yīng)學(xué)生用書P234) 1(2011上海卷)兩個(gè)相同的單擺靜止于平衡位置，使擺球分別以水平初速v1、v2(v1v2)在豎直平面內(nèi)做小角度擺動，它們的頻率與振幅分別為f1、f2和A1、A2，則 ( ) Af1f2，A1A2 Bf1A2 Df1f2，A1A2,答案 AD,3某振動系統(tǒng)的固有頻率為f0，在周期性驅(qū)動力的作用下做受迫振動，驅(qū)動力的頻率為f.下列說法中正確的是( ) A當(dāng)ff0時(shí)，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f0 D該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f,解析 受迫振動的振幅A隨驅(qū)動力頻率的變化規(guī)律如圖所示，顯然A錯(cuò)，B對振動穩(wěn)定時(shí)系統(tǒng)的頻率等于驅(qū)動力的頻率，即C錯(cuò)D對 答案 BD,4(2012南寧二中)如圖為一彈簧振子的振動圖象，試完成以下要求： (1)寫出該振子簡諧運(yùn)動的表達(dá)式 (2)在第2 s末到第3 s末這段時(shí)間內(nèi)彈簧振子的加速