2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第13章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對(duì)論第1講機(jī)械振動(dòng)課件新人教版.pptx

機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波與相對(duì)論 第十三章 考試說(shuō)明 第1講機(jī)械振動(dòng) 知識(shí)梳理自測(cè) 1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 質(zhì)點(diǎn)的位移與時(shí)間的關(guān)系遵從 規(guī)律 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 x t圖象 是一條 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 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(dòng)過(guò)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(dòng)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(gè)力 也可以是幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力 回復(fù)力 合力 平衡位置 效果力 3 描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量 平衡位置 所在位置 平衡位置 最大距離 強(qiáng)弱 全振動(dòng) 單位時(shí)間 快慢 1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式 1 動(dòng)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(yùn)動(dòng)學(xué)表達(dá)式 x 其中A代表振幅 2 f表示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的快慢 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式和圖象 kx Asin t 2 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象 1 從 開(kāi)始計(jì)時(shí) 函數(shù)表達(dá)式為x Asin t 圖象如圖甲所示 2 從 開(kāi)始計(jì)時(shí) 函數(shù)表達(dá)式為x Acos t 圖象如圖乙所示 平衡位置 最大位移處 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的兩種模型的比較 單擺 周期公式 阻力 彈力 重力 原長(zhǎng) 最低 振幅 機(jī)械能 機(jī)械能 自由振動(dòng) 受迫振動(dòng)和共振的比較 受迫振動(dòng)和共振 驅(qū)動(dòng)力 驅(qū)動(dòng)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(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 4 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力可以是恒力 5 彈簧振子每次經(jīng)過(guò)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(wú)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 B C 解析 彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 先后經(jīng)過(guò)M N兩點(diǎn)時(shí)速度v v 0 相同 根據(jù)對(duì)稱性可知M N兩點(diǎn)關(guān)于平衡位置對(duì)稱 兩點(diǎn)相對(duì)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(cuò)誤 振子在M N兩點(diǎn)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(diǎn)到N點(diǎn) 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(yùn)動(dòng) 后做變減速運(yùn)動(dòng) 故D錯(cuò)誤 ACE 解析 飛機(jī)的機(jī)翼 翅膀 很快就抖動(dòng)起來(lái) 是因?yàn)轵?qū)動(dòng)力的頻率接近機(jī)翼的固有頻率發(fā)生共振 在飛機(jī)機(jī)翼前裝置配重桿 是為了改變機(jī)翼的固有頻率 使驅(qū)動(dòng)力的頻率遠(yuǎn)離機(jī)翼的固有頻率 故D正確 D 核心考點(diǎn)突破 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的位移成正比 但加速度方向與位移方向相反 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 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的基本特征及應(yīng)用 3 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(guò)程中通過(guò)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(guò)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 ACD 解題導(dǎo)思 1 題目中所對(duì)應(yīng)的情況有幾種可能 2 請(qǐng)作出示意圖 并在圖中找出對(duì)應(yīng)幾個(gè)時(shí)刻的振動(dòng)位置 類題演練1 ACE 1 圖象特征 1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)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(diǎn)初始時(shí)刻的位置 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 3 任一時(shí)刻圖線上過(guò)該點(diǎn)切線的斜率數(shù)值表示該時(shí)刻振子的速度大小 正負(fù)表示速度的方向 正時(shí)沿x軸正方向 負(fù)時(shí)沿x軸負(fù)方向 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象 2 圖象信息 1 由圖象可以看出質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅 周期 2 可以確定某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移 3 可以確定某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的回復(fù)力 加速度和速度的方向 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 速度的方向 速度的方向可以通過(guò)下一時(shí)刻位移的變化來(lái)判定 若下一時(shí)刻位移增加 速度方向就是遠(yuǎn)離t軸 若下一時(shí)刻位移減小 速度方向就是指向t軸 4 可以確定某段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移 回復(fù)力 加速度 速度 動(dòng)能 勢(shì)能等的變化情況 A 振動(dòng)周期為5s 振幅為8cmB 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(yùn)動(dòng)D 第3s末振子的速度為正向的最大值 D 解析 由振動(dòng)圖象可得周期為4s 振幅為8cm A項(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)錯(cuò)誤 從第1s末到第2s末振子在做減速運(yùn)動(dòng) C項(xiàng)錯(cuò)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(xiàng)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(dòng)到右方最大位移處時(shí) 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(dòng)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(dòng)的振幅A 縱坐標(biāo) 隨驅(qū)動(dòng)力頻率f 橫坐標(biāo) 的變化而變化 驅(qū)動(dòng)力的頻率f跟振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率f0相差越小 振幅越大 驅(qū)動(dòng)力的頻率f等于振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率f0時(shí) 振幅最大 受迫振動(dòng)和共振 2 受迫振動(dòng)中系統(tǒng)能量的轉(zhuǎn)化 做受迫振動(dòng)的系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒 系統(tǒng)與外界時(shí)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4sB 由圖乙可知該彈簧振子的固有周期為8sC 由圖乙可知外力的周期為8sD 如果改變外力的周期 在外力周期接近4s時(shí)該彈簧振子的振幅較大 解析 題圖甲是彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)的圖象 故由題圖甲可知 彈簧振子的固有周期為T(mén)0 4s A正確 題圖乙是彈簧振子做受迫振動(dòng)的圖象 故外力的周期為8s C正確 B錯(cuò)誤 當(dāng)物體的驅(qū)動(dòng)力頻率等于物體的固有頻率時(shí) 物體的振動(dòng)達(dá)到最強(qiáng) 故當(dāng)外力周期接近4s時(shí) 彈簧振子振幅較大 D正確 實(shí)驗(yàn) 用單擺測(cè)定重力加速度 2 注意事項(xiàng) 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(guò)5 2 要使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動(dòng) 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(cè)周期的方法 要從擺球過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) 因?yàn)榇颂幩俣却?計(jì)時(shí)誤差小 而最高點(diǎn)速度小 計(jì)時(shí)誤差大 要測(cè)多次全振動(dòng)的時(shí)間來(lái)計(jì)算周期 如在擺球過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) 且在數(shù) 零 的同時(shí)按下秒表 以后每當(dāng)擺球從同一方向通過(guò)平衡位置時(shí)計(jì)數(shù)1次 1 用游標(biāo)尺上有10個(gè)小格的游標(biāo)卡尺測(cè)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(tái)上 測(cè)量擺線長(zhǎng) 通過(guò)計(jì)算得到擺長(zhǎng)L 2 06 2 用秒表測(cè)量單擺的周期 當(dāng)單擺擺動(dòng)穩(wěn)定且到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)并記為n 1 單擺每經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)記一次數(shù) 當(dāng)數(shù)到n 60時(shí)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(cè)量出多組周期T 擺長(zhǎng)L的數(shù)值后 畫(huà)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(diǎn)時(shí)若誤將擺線長(zhǎng)當(dāng)作擺長(zhǎng) 那么畫(huà)出的直線將不通過(guò)原點(diǎn) 由圖線斜率得到的重力加速度與原來(lái)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(méi)有使用游標(biāo)卡尺也測(cè)出了重力加速度 他采用的方法是 先測(cè)出一擺線較長(zhǎng)的單擺的振動(dòng)周期T1 然后把擺線縮短適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度 L 再測(cè)出其振動(dòng)周期T2 用該同學(xué)測(cè)出的物理量表達(dá)重力加速度為g C 1 實(shí)驗(yàn)時(shí)必須控制擺角在 以內(nèi) 并且要讓單擺在 平面內(nèi)擺動(dòng) 類題演練4 5 同一豎直 2 某同學(xué)測(cè)出不同擺長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的周期T 作出L T2圖線 如圖所示 再利用圖線上