高三物理高考總復(fù)習(xí)課件選修34第1講機(jī)械振動振動圖象

1、第1講機(jī)械振動、振動圖象,【考綱解讀】1.知道簡諧運(yùn)動的概念，理解簡諧運(yùn)動的表達(dá)式和圖象；2.知道什么是單擺，知道在擺角較小的情況下單擺的運(yùn)動是簡諧運(yùn)動，熟記單擺的周期公式；3.理解受迫振動和共振的概念，掌握產(chǎn)生共振的條件,一、簡諧運(yùn)動 1概念：質(zhì)點(diǎn)的位移與時間的關(guān)系遵從_的規(guī)律， 即它的振動圖象(xt圖象)是一條_的振動 2簡諧運(yùn)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_的方向相反 (2)運(yùn)動學(xué)表達(dá)式：xAsin (t)，其中A代表振幅，_表示簡諧運(yùn)動的快慢，(t)代表簡諧運(yùn)動的_，叫作初相,考點(diǎn)O講堂梳理自查,正弦函數(shù),正弦曲線,kx,位移,2f,相位,3回復(fù)力 (1)定

2、義：使物體返回到_的力 (2)方向：時刻指向_ (3)來源：振動物體所受的沿_的合力,平衡位置,平衡位置,振動方向,4描述簡諧運(yùn)動的物理量,最大距離,強(qiáng)弱,全振動,單位時間,快慢,不同狀態(tài),伸縮,質(zhì)量,線的長度,5,驅(qū)動力,驅(qū)動力,無,相等,1對簡諧運(yùn)動各物理量的考查 一水平彈簧振子做簡諧運(yùn)動，則下列說法中正確的是() A若位移為負(fù)值，則速度一定為正值 B振子通過平衡位置時，速度為零 C振子每次通過平衡位置時，速度一定相同 D振子每次通過同一位置時，其速度不一定相同 【答案】D 【解析】振子做簡諧運(yùn)動時，某時刻位移的方向與速度的方向可能相同，也可能相反，A、C兩項(xiàng)不正確當(dāng)振子通過同一位置時，速

3、度的方向不一定相同，D項(xiàng)正確經(jīng)過平衡位置速度最大，B項(xiàng)不正確,2對簡諧運(yùn)動圖象的考查(多選)如圖是一做簡諧運(yùn)動的物體的振動圖象，下列說法正確的是() A振動周期2102 s B前2102 s內(nèi)物體的位移是10 cm C物體振動的頻率為25 Hz D物體振動的振幅為10 cm E第2102 s物體向下振動 【答案】CDE,3對單擺回復(fù)力的考查對于單擺的振動，以下說法中正確的是() A單擺振動時，擺球受到的向心力大小處處相等 B單擺運(yùn)動的回復(fù)力就是擺球受到的合力 C擺球經(jīng)過平衡位置時所受回復(fù)力為零 D擺球經(jīng)過平衡位置時所受合外力為零 【答案】C,4對固有周期的考查(多選)下列說法中正確的是() A

4、物體做簡諧運(yùn)動的周期等于固有周期 B物體做阻尼振動的周期等于固有周期 C物體做受迫振動的周期等于固有周期 D發(fā)生共振時，振動的周期等于固有周期 【答案】AD 【解析】物體做簡諧運(yùn)動時的周期為固有周期，因此A項(xiàng)正確物體做阻尼振動時，振動周期大于固有周期，B項(xiàng)錯誤物體做受迫振動時其周期等于驅(qū)動力的周期，只有發(fā)生共振時才等于固有周期，C項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確,1動力學(xué)特征 Fkx，“”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)動學(xué)特征 簡諧運(yùn)動的加速度與物體偏離平衡位置的位移成正比而方向相反，為變加速運(yùn)動，遠(yuǎn)離平衡位置時x，F(xiàn)，a，Ep均增大，v，Ek均減小，靠近平衡位置時

5、則相反,考點(diǎn)1簡諧運(yùn)動的特征,5能量特征 振動的能量包括動能Ek和勢能Ep，簡諧運(yùn)動過程中，系統(tǒng)動能與勢能相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒,例1(多選)一簡諧振子沿x軸振動，平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)t0時刻振子的位移x0.1 m；t4 s時刻x0.1 m該振子的周期可能為() A1.6 sB3 s C4 sD6 s E8 s 思路剖析：當(dāng)兩時刻振子的位移相同，則兩時刻的差可能為周期的整數(shù)倍，也可能不是周期的整數(shù)倍 【答案】ABE,練1(2014年浙江卷)一位游客在千島湖邊欲乘坐游船，當(dāng)日風(fēng)浪較大，游船上下浮動可把游船浮動簡化成豎直方向的簡諧運(yùn)動，振幅為20 cm，周期為3.0 s當(dāng)船上升到最高點(diǎn)時，甲板剛

6、好與碼頭地面平齊地面與甲板的高度差不超過10 cm時，游客能舒服地登船在一個周期內(nèi)，游客能舒服登船的時間是() A0.5 sB0.75 s C1.0 sD1.5 s 【答案】C,考點(diǎn)2簡諧運(yùn)動的圖象,2圖象信息 (1)得出質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的振幅、周期和頻率 (2)確定某時刻質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移 (3)確定某時刻質(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)確定某時刻質(zhì)點(diǎn)速度的方向：斜率為正，速度方向向上；斜率為負(fù)，速度方向向下 (5)比較不同時刻回復(fù)力、加速度的大小 (6)比較不同時刻質(zhì)點(diǎn)的動能、勢能的大小,例2一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的圖象如圖所示，

7、下列說法正確的是() A質(zhì)點(diǎn)振動頻率是4 Hz B在10 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程是20 cm C第4 s末質(zhì)點(diǎn)的速度是零 D在t1 s和t3 s兩時刻，質(zhì)點(diǎn)位移大小相等、方向相同 思路剖析：從簡諧運(yùn)動圖象上能直接得到哪些信息？間接得到哪些信息？ 【答案】B,【解析】讀圖可知，該簡諧運(yùn)動的周期為4 s，頻率為0.25 Hz，在10 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過的路程是2.54A20 cm.第4 s末的速度最大在t1 s和t3 s兩時刻，質(zhì)點(diǎn)位移大小相等、方向相反,練2(多選)一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動，其位移x與時間t的關(guān)系曲線如圖所示，由圖可知() A質(zhì)點(diǎn)振動頻率是4 Hz Bt2 s時，質(zhì)點(diǎn)的加速度最大 C質(zhì)點(diǎn)的振幅為2

8、 cm Dt3 s時，質(zhì)點(diǎn)所受的合外力最大 【答案】BC 【解析】質(zhì)點(diǎn)振動的周期是4 s，頻率是0.25 Hz；t2 s時，質(zhì)點(diǎn)的位移最大，回復(fù)力最大，加速度最大；質(zhì)點(diǎn)的振幅為2 cm；t3 s時，質(zhì)點(diǎn)的位移為零，所受的合外力為零，選項(xiàng)B、C正確,1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 2速度方向可以通過下一個時刻位移的變化來判定，下一個時刻位移如果增加，振動質(zhì)點(diǎn)的速度方向就遠(yuǎn)離t軸；下一個時刻的位移如果減小，振動質(zhì)點(diǎn)的速度方向就指向t軸,1自由振動、受迫振動和共振的關(guān)系比較,考點(diǎn)3受迫振動和共振,2對共振的理解 (1)共振曲線：如圖所示，橫坐標(biāo)為驅(qū)動力頻率f，縱坐標(biāo)

9、為振幅A它直觀地反映了驅(qū)動力頻率對某固有頻率為f0的振動系統(tǒng)受迫振動振幅的影響，由圖可知，f與f0越接近，振幅A越大；當(dāng)ff0時，振幅A最大 (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(jī)械能不守恒，系統(tǒng)與外界時刻進(jìn)行能量交換,例3(多選)如圖所示，曲軸上掛一個彈簧振子，轉(zhuǎn)動搖把，曲軸可帶動彈簧振子上下振動開始時不轉(zhuǎn)動搖把，讓振子自由振動，測得其頻率為2 Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動搖把，轉(zhuǎn)速為240 r/min.則() A當(dāng)振子穩(wěn)定振動時，它的振動周期是0.5 s B當(dāng)振子穩(wěn)定振動時，它的振動頻率是4 Hz C當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時，彈簧振子的振幅增大 D當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時，彈簧振子的振幅增大,思路剖析：振子的驅(qū)

10、動力的頻率怎樣計(jì)算？驅(qū)動頻率與振子的振幅大小關(guān)系是怎樣的？ 【答案】BD,練3一個單擺在地面上做受迫振動，其共振曲線(振幅A與驅(qū)動力頻率f的關(guān)系)如圖所示，則() A此單擺的固有周期約為0.5 s B此單擺的擺長約為1 m C若擺長增大，單擺的固有頻率增大 D若擺長增大，共振曲線的峰將向右移動 【答案】B,考點(diǎn)4單擺周期公式,例4有一單擺，其擺長l1.02 m，擺球的質(zhì)量m0.10 kg，已知單擺做簡諧運(yùn)動，單擺振動30次用的時間t60.8 s，試求： (1)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣仁嵌啻螅?(2)如果將這個擺改為秒擺，擺長應(yīng)怎樣改變？改變多少？ 思路剖析：可以利用單擺的周期公式求重力加速度，也可以通過改變擺長從而改變周期 【答案】(1)9.79