海淀區(qū)高一物理第十章機(jī)械振動教材分析進(jìn)修資料課件北師大版

1、高一物理第二學(xué)期教學(xué)計劃高一物理第二學(xué)期教學(xué)計劃2007.3.72007.3.7對教學(xué)計劃的說明對教學(xué)計劃的說明一、指導(dǎo)思想一、指導(dǎo)思想 1、學(xué)習(xí)和落實(shí)教學(xué)大綱、學(xué)習(xí)和落實(shí)教學(xué)大綱 2、研究初高中的銜接、研究初高中的銜接 3、加強(qiáng)教學(xué)研究，提高教學(xué)效益、加強(qiáng)教學(xué)研究，提高教學(xué)效益教研側(cè)重點(diǎn)：教研側(cè)重點(diǎn)： 物理思想方法在教學(xué)中的體現(xiàn)物理思想方法在教學(xué)中的體現(xiàn) 在物理教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生能力在物理教學(xué)中如何培養(yǎng)學(xué)生能力 課堂教學(xué)設(shè)計課堂教學(xué)設(shè)計對教學(xué)計劃的說明對教學(xué)計劃的說明二、教學(xué)要求：注重教學(xué)效益二、教學(xué)要求：注重教學(xué)效益 1、教學(xué)起點(diǎn)要適當(dāng)、教學(xué)起點(diǎn)要適當(dāng) 2、明確教學(xué)要求、明確教學(xué)要求 3、

2、重視教師的示范作用，注意規(guī)范、重視教師的示范作用，注意規(guī)范對教學(xué)計劃的說明對教學(xué)計劃的說明三、教學(xué)進(jìn)度安排三、教學(xué)進(jìn)度安排第八章第八章 功功 動能定理動能定理 1.5周周第九章第九章 機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律 2.0周周第十章第十章 機(jī)械振動機(jī)械振動 1.5周周第十一章第十一章 動量動量 動量守恒定律動量守恒定律 2.0周周力學(xué)復(fù)習(xí)力學(xué)復(fù)習(xí) 1.0周周第十二章第十二章 分子熱運(yùn)動分子熱運(yùn)動 能量守恒能量守恒 2.0周周第十三章第十三章 固體、液體和氣體固體、液體和氣體 1.5周周第十四章第十四章 電場電場 電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度 1.0周周第十五章第十五章 電場力的功電場力的功 電勢差電勢差 1

3、.5周周期末復(fù)習(xí)與練習(xí)期末復(fù)習(xí)與練習(xí) 2.0周周1、做好競賽學(xué)生輔導(dǎo)工作、做好競賽學(xué)生輔導(dǎo)工作 高一物理力學(xué)競賽時間高一物理力學(xué)競賽時間 預(yù)賽預(yù)賽 時間時間 2007年年5月月13日日 上午上午9：00-11：00 范圍范圍 不要求動量、機(jī)械振動和機(jī)械波不要求動量、機(jī)械振動和機(jī)械波 要求要求 按高考考試說明的要求按高考考試說明的要求 復(fù)賽復(fù)賽 時間時間 2007年年5月月27日日 上午上午9：00-11：00 范圍范圍 不要求機(jī)械振動和機(jī)械波不要求機(jī)械振動和機(jī)械波 要求要求 按按全國中學(xué)生物理競賽內(nèi)容提要全國中學(xué)生物理競賽內(nèi)容提要的要求的要求2、期中全區(qū)統(tǒng)練、期中全區(qū)統(tǒng)練補(bǔ)充說明：補(bǔ)充說明：第

4、十章第十章 機(jī)械振動機(jī)械振動 教材分析教材分析200.3.7主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：一、全章概述一、全章概述二、內(nèi)容要求二、內(nèi)容要求三、課時安排三、課時安排四、教法建議四、教法建議振動是較為復(fù)雜的運(yùn)動形式振動是較為復(fù)雜的運(yùn)動形式 從運(yùn)動學(xué)看它是加速度不斷改變的運(yùn)動；從運(yùn)動學(xué)看它是加速度不斷改變的運(yùn)動； 從動力學(xué)來看，它是在變力作用下的運(yùn)動。從動力學(xué)來看，它是在變力作用下的運(yùn)動。承接了全部力學(xué)知識（本章的核心內(nèi)容是承接了全部力學(xué)知識（本章的核心內(nèi)容是要綜要綜合運(yùn)用運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)及功和能的知識研究簡合運(yùn)用運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)及功和能的知識研究簡諧運(yùn)動的基本特征和基本規(guī)律）諧運(yùn)動的基本特征和基本規(guī)律）一、全章

5、概述一、全章概述（一）教材地位（一）教材地位振動和振動和波波的知識跟現(xiàn)代生活、社會、科技密切的知識跟現(xiàn)代生活、社會、科技密切相關(guān)相關(guān), 有著廣泛的應(yīng)用。有著廣泛的應(yīng)用。 (例如心電圖、核磁共振例如心電圖、核磁共振儀、地震儀、鐘擺等儀、地震儀、鐘擺等)。振動是學(xué)習(xí)機(jī)械波的重要基礎(chǔ)。振動和振動是學(xué)習(xí)機(jī)械波的重要基礎(chǔ)。振動和波波在教在教材中屬于材中屬于重要重要的的非主干非主干知識。高考試題的選擇題知識。高考試題的選擇題中常有一道相關(guān)知識的題目。（如，北京卷中常有一道相關(guān)知識的題目。（如，北京卷04-16、05-17、06-17）理想模型理想模型1彈簧振子彈簧振子：忽略摩擦力和彈簧質(zhì)量：忽略摩擦力和彈

6、簧質(zhì)量的一種理想模型。的一種理想模型。理想模型理想模型2單擺單擺：忽略擺線的質(zhì)量和擺線的長：忽略擺線的質(zhì)量和擺線的長度變化。度變化。物理模型理想化：物理模型理想化：忽略次要因素，突出主要忽略次要因素，突出主要因素，即把物理模型理想化的方法是本章重要因素，即把物理模型理想化的方法是本章重要的物理方法。的物理方法。（二）（二）滲透的研究物理問題的方法滲透的研究物理問題的方法近似的思想近似的思想圖像圖像：應(yīng)用圖像描述物理規(guī)律。應(yīng)用圖像描述物理規(guī)律。依據(jù)所依據(jù)所研究研究不同運(yùn)動的特點(diǎn)不同運(yùn)動的特點(diǎn)，研究問題的，研究問題的思路和方法也會有所不同。思路和方法也會有所不同。如如回復(fù)力、振動的位移、振動的平衡

7、位置回復(fù)力、振動的位移、振動的平衡位置等等概念都是研究機(jī)械振動特有的概念。概念都是研究機(jī)械振動特有的概念。振動圖像振動圖像（三）知識結(jié)構(gòu)（三）知識結(jié)構(gòu)簡簡諧諧振振動動動力學(xué)特征動力學(xué)特征描述振動的物理量：振幅、周期和頻率描述振動的物理量：振幅、周期和頻率彈簧振子彈簧振子單擺單擺兩個實(shí)例模型兩個實(shí)例模型機(jī)機(jī)械械振振動動產(chǎn)生振動的必要條件產(chǎn)生振動的必要條件自由振動自由振動運(yùn)動學(xué)特征運(yùn)動學(xué)特征描述振動規(guī)律的方法描述振動規(guī)律的方法公式法公式法 y=Asin( t+ )振動圖象振動圖象能量轉(zhuǎn)化能量轉(zhuǎn)化共振共振振動頻率與振幅的特點(diǎn)振動頻率與振幅的特點(diǎn)受迫振動受迫振動現(xiàn)象現(xiàn)象條件條件（一）教學(xué)大綱（一）教學(xué)

8、大綱中的內(nèi)容和要求中的內(nèi)容和要求內(nèi)容和要求內(nèi)容和要求演示演示簡諧運(yùn)動簡諧運(yùn)動(A) 彈簧振子的振動彈簧振子的振動簡諧運(yùn)動的振幅、簡諧運(yùn)動的振幅、周期和頻率周期和頻率(A) 簡諧運(yùn)動的振動圖象簡諧運(yùn)動的振動圖象(A) 簡諧運(yùn)動的振動圖象簡諧運(yùn)動的振動圖象單擺單擺(A) 單擺周期公式單擺周期公式(A) 單擺運(yùn)動的等時性單擺運(yùn)動的等時性單擺的振動周期與擺長有關(guān)單擺的振動周期與擺長有關(guān)* *用三角函數(shù)表示簡諧運(yùn)用三角函數(shù)表示簡諧運(yùn)動動 * *相位相位自由振動和受迫振動自由振動和受迫振動(A) 共振共振(A) 受迫振動和共振受迫振動和共振二、教學(xué)內(nèi)容和要求二、教學(xué)內(nèi)容和要求（二）（二）20062006年

9、高考考試說明年高考考試說明中的內(nèi)容要求和說明中的內(nèi)容要求和說明34 彈簧振子彈簧振子. 簡諧運(yùn)動簡諧運(yùn)動. 簡諧振動的振幅、周簡諧振動的振幅、周期和頻率期和頻率. 簡諧振動的位移簡諧振動的位移時間圖像時間圖像35 單擺單擺. 在小振幅條件下單擺作簡諧運(yùn)動在小振幅條件下單擺作簡諧運(yùn)動. 周期公式周期公式36 振動中的能量轉(zhuǎn)化振動中的能量轉(zhuǎn)化37 自由振動和受迫振動自由振動和受迫振動. 受迫振動的振動頻受迫振動的振動頻率率, 共振及其常見的應(yīng)用共振及其常見的應(yīng)用.對所列知識要知道其內(nèi)容及含義，并能在有關(guān)問題中對所列知識要知道其內(nèi)容及含義，并能在有關(guān)問題中識別和直接使用它們。識別和直接使用它們。.對

10、所列知識要理解其確切含義及與其他知識的聯(lián)系，對所列知識要理解其確切含義及與其他知識的聯(lián)系，能夠進(jìn)行敘述和解釋，并能在實(shí)際問題的分析、綜合、能夠進(jìn)行敘述和解釋，并能在實(shí)際問題的分析、綜合、推理和判斷等過程中運(yùn)用。推理和判斷等過程中運(yùn)用。（三）新課標(biāo)（三）新課標(biāo)中的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn) （1）通過觀察和分析通過觀察和分析，理解簡諧運(yùn)動的特征。，理解簡諧運(yùn)動的特征。能用公式能用公式和圖像描述和圖像描述簡諧運(yùn)動的特征。簡諧運(yùn)動的特征。 例例1 比較做簡諧運(yùn)動的物體在不同位置所受的力、速度、比較做簡諧運(yùn)動的物體在不同位置所受的力、速度、加速度、動能和勢能。加速度、動能和勢能。 例例2 用兩個擺長相同的單

11、擺演示簡諧運(yùn)動的相位差。用兩個擺長相同的單擺演示簡諧運(yùn)動的相位差。 （2）通過實(shí)驗，通過實(shí)驗，探究探究單擺的周期與擺長的關(guān)系。單擺的周期與擺長的關(guān)系。 （3）知道單擺周期與擺長、重力加速度的關(guān)系。會用單）知道單擺周期與擺長、重力加速度的關(guān)系。會用單擺測定重力加速度。擺測定重力加速度。 （4）通過實(shí)驗通過實(shí)驗，認(rèn)識受迫振動的特點(diǎn)。了解產(chǎn)生共振的，認(rèn)識受迫振動的特點(diǎn)。了解產(chǎn)生共振的條件以及在技術(shù)上的應(yīng)用。條件以及在技術(shù)上的應(yīng)用。 例例3 調(diào)查調(diào)查生活和生產(chǎn)中受迫振動的應(yīng)用實(shí)例及利用和防生活和生產(chǎn)中受迫振動的應(yīng)用實(shí)例及利用和防止共振的實(shí)例。止共振的實(shí)例。 實(shí)驗專題：實(shí)驗專題：研究研究彈簧振子的周期與

12、小球質(zhì)量的關(guān)系。彈簧振子的周期與小球質(zhì)量的關(guān)系。 在新課標(biāo)中在新課標(biāo)中, 振動知識被認(rèn)為是學(xué)生進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容振動知識被認(rèn)為是學(xué)生進(jìn)行自主探究學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容.第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)械振動機(jī)械振動 簡諧運(yùn)動簡諧運(yùn)動 2 2課時課時第二節(jié)第二節(jié) 探究影響單擺振動周期的因素探究影響單擺振動周期的因素 1 1課時課時第三節(jié)第三節(jié) 簡諧振動的圖像簡諧振動的圖像 1 1課時課時第四節(jié)第四節(jié) 受迫振動受迫振動 1 1課時課時實(shí)實(shí) 驗驗 用單擺測定重力加速度用單擺測定重力加速度 1 1課時課時三、課時安排三、課時安排:6課時課時 機(jī)械振動、回復(fù)力、簡諧運(yùn)動 位移、振幅、周期、頻率 簡諧運(yùn)動的特征 全振動過

13、程中各量的變化抽象抽象 第一節(jié)第一節(jié) 機(jī)械振動機(jī)械振動 簡諧運(yùn)動簡諧運(yùn)動四、教學(xué)建議四、教學(xué)建議本節(jié)知識特點(diǎn)：本節(jié)知識特點(diǎn)：概念多概念多機(jī)械振動系統(tǒng)機(jī)械振動系統(tǒng)：是指圍繞其靜平衡位置作來回往復(fù)：是指圍繞其靜平衡位置作來回往復(fù)運(yùn)動的機(jī)械系統(tǒng)，單擺就是一種簡單的機(jī)械振動系運(yùn)動的機(jī)械系統(tǒng)，單擺就是一種簡單的機(jī)械振動系統(tǒng)。統(tǒng)。 構(gòu)成機(jī)械振動系統(tǒng)的構(gòu)成機(jī)械振動系統(tǒng)的基本要素基本要素有有慣性、恢復(fù)性和慣性、恢復(fù)性和阻尼。阻尼。1 1、機(jī)械、機(jī)械振動振動相關(guān)知識點(diǎn)的說明：相關(guān)知識點(diǎn)的說明：機(jī)械振動：機(jī)械振動：物體在物體在平衡位置平衡位置附近所做的附近所做的往復(fù)往復(fù)運(yùn)動運(yùn)動振動的分類振動的分類 （1）按產(chǎn)生振

14、動的原因來分類：）按產(chǎn)生振動的原因來分類： 自由振動自由振動 受迫振動受迫振動（2）按振幅分類：）按振幅分類：阻尼振動阻尼振動無阻尼振動無阻尼振動（3）按振動的規(guī)律來分類：）按振動的規(guī)律來分類： 簡諧振動簡諧振動 復(fù)合周期振動復(fù)合周期振動 準(zhǔn)周期振動準(zhǔn)周期振動 瞬態(tài)振動瞬態(tài)振動 隨機(jī)振動隨機(jī)振動復(fù)合周期振動復(fù)合周期振動:是由兩個或兩個以上的是由兩個或兩個以上的頻率之頻率之比為有理數(shù)比為有理數(shù)的簡諧振動復(fù)合而成。的簡諧振動復(fù)合而成。準(zhǔn)周期振動準(zhǔn)周期振動:是由頻率比是由頻率比不全為不全為有理數(shù)的簡諧有理數(shù)的簡諧振動疊加而成。振動疊加而成。瞬態(tài)振動瞬態(tài)振動:是指在極短時間內(nèi)是指在極短時間內(nèi)僅持續(xù)幾個

15、周期僅持續(xù)幾個周期的振動。的振動。隨機(jī)振動隨機(jī)振動:沒有確定的周沒有確定的周期，振動量與時間也期，振動量與時間也無一定的關(guān)系。無一定的關(guān)系。建議：抓住典型振動的觀察與分析建議：抓住典型振動的觀察與分析觀察與思考：運(yùn)動特點(diǎn)？運(yùn)動特點(diǎn)：運(yùn)動特點(diǎn)：（1）有一個）有一個“中心位置中心位置”（平衡位置）（平衡位置）（2）運(yùn)動具有往復(fù)性）運(yùn)動具有往復(fù)性產(chǎn)生機(jī)械振動的產(chǎn)生機(jī)械振動的必要條件：必要條件： 受到回復(fù)力的作用受到回復(fù)力的作用 2.回復(fù)力回復(fù)力: 物體偏離平衡位置后受到的總是指向平衡位置物體偏離平衡位置后受到的總是指向平衡位置的力。的力。 使物體回到平衡位置的力。使物體回到平衡位置的力。 以效果命名

16、的力。（以效果命名的力。（不是一種特殊性質(zhì)的力不是一種特殊性質(zhì)的力.） 不同振動中回復(fù)力的來源不同。不同振動中回復(fù)力的來源不同。OGNGNFGNF彈簧彈力彈簧彈力回復(fù)力回復(fù)力OGFGFGF彈簧彈力與重力的彈簧彈力與重力的合力合力回復(fù)力回復(fù)力分析歸納：分析歸納：物體回到平衡物體回到平衡位置的原因？位置的原因？認(rèn)識回復(fù)力認(rèn)識回復(fù)力建議：典型振動受力分析建議：典型振動受力分析平衡位置：回復(fù)力為零的位置平衡位置：回復(fù)力為零的位置3.位移：位移：在振動在振動中指中指平衡位置到振動物體所在位置的有向平衡位置到振動物體所在位置的有向線段線段。所以在振動中位移與某時刻對應(yīng)。所以在振動中位移與某時刻對應(yīng)。這有別

17、于前幾章中位移指初位置到末位置的有向這有別于前幾章中位移指初位置到末位置的有向線段，與某段時間對應(yīng)。線段，與某段時間對應(yīng)。建議：通過練習(xí)來鞏固建議：通過練習(xí)來鞏固彈簧振子：彈簧振子：彈簧彈簧物體系統(tǒng)物體系統(tǒng) 物體在物體在平衡位置的兩側(cè)平衡位置的兩側(cè)，在，在彈性恢復(fù)力彈性恢復(fù)力和和慣性慣性兩個兩個因素互相制約下，不斷重復(fù)因素互相制約下，不斷重復(fù)相同的運(yùn)動過程相同的運(yùn)動過程。（1）彈簧振子理想模型）彈簧振子理想模型理想化條件：理想化條件：彈簧的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小球的質(zhì)量，可忽略彈簧的質(zhì)量遠(yuǎn)小于小球的質(zhì)量，可忽略 ; 摩擦忽略不計摩擦忽略不計4、簡諧運(yùn)動、簡諧運(yùn)動振幅振幅（1）振幅的定義：振動物體離開平衡

18、位置的最大距離）振幅的定義：振動物體離開平衡位置的最大距離（2）振幅的意義：是表示物體振動強(qiáng)弱的物理量，也）振幅的意義：是表示物體振動強(qiáng)弱的物理量，也是振動能量多少的一個標(biāo)志。是振動能量多少的一個標(biāo)志。（3）振幅與位移的關(guān)系）振幅與位移的關(guān)系振幅是振幅是標(biāo)量標(biāo)量；位移是矢量。；位移是矢量。簡諧振動的振幅不變，而位移的大小時刻在變。簡諧振動的振幅不變，而位移的大小時刻在變。最大位移的最大位移的大小大小等于振幅。等于振幅。（2）描述振動特性的物理量）描述振動特性的物理量（1）周期）周期T ：（單位：秒）：（單位：秒） 振動物體完成一次振動物體完成一次全振動全振動所經(jīng)歷的時間所經(jīng)歷的時間（2）頻率）

19、頻率f ：（單位：赫茲、赫、：（單位：赫茲、赫、Hz） 1秒內(nèi)完成全振動的次數(shù)秒內(nèi)完成全振動的次數(shù)（3）（4）周期和頻率是表示振動）周期和頻率是表示振動快慢快慢的物理量的物理量（5）簡諧運(yùn)動的周期（或頻率）簡諧運(yùn)動的周期（或頻率）與振幅無關(guān)與振幅無關(guān) 由振動系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定由振動系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定固有周期（頻率）固有周期（頻率）T=1 / f周期和頻率周期和頻率位移大小成正比位移大小成正比方向與位移相反方向與位移相反物體在與物體在與的的回復(fù)力回復(fù)力的作用下的振動的作用下的振動說明：通過對彈簧振子的分析，從中認(rèn)識簡諧運(yùn)動的一說明：通過對彈簧振子的分析，從中認(rèn)識簡諧運(yùn)動的一般概念及其產(chǎn)生條件，且

20、從胡可定律論證彈簧振子的回般概念及其產(chǎn)生條件，且從胡可定律論證彈簧振子的回復(fù)力滿足復(fù)力滿足F回回=-k kx的條件，把彈簧振子的結(jié)論推廣到一半，的條件，把彈簧振子的結(jié)論推廣到一半，須向?qū)W生指出式中的須向?qū)W生指出式中的k不再是彈簧的勁度系數(shù)，而是由不再是彈簧的勁度系數(shù)，而是由振動系統(tǒng)本身因素決定的比例系數(shù)。振動系統(tǒng)本身因素決定的比例系數(shù)。簡諧運(yùn)動簡諧運(yùn)動的條件：的條件：F回回=-k kxk：F與與x的比例系數(shù)，由振的比例系數(shù)，由振動系統(tǒng)本身因素決定動系統(tǒng)本身因素決定負(fù)號含義：負(fù)號含義：F與與x的方向相反的方向相反（3）簡諧運(yùn)動）簡諧運(yùn)動振動過程的振動過程的運(yùn)動學(xué)量的變化和運(yùn)動特點(diǎn)運(yùn)動學(xué)量的變化和

21、運(yùn)動特點(diǎn) 位移位移x、速度、速度v振動過程的振動過程的力學(xué)量的變化力學(xué)量的變化 回復(fù)力回復(fù)力F、加速度、加速度a與位移與位移x變化的關(guān)系變化的關(guān)系振動過程中的振動過程中的能量變化能量變化 動能、勢能、機(jī)械能與位移變化的關(guān)系動能、勢能、機(jī)械能與位移變化的關(guān)系 理解簡諧運(yùn)動的時空對稱性理解簡諧運(yùn)動的時空對稱性 時間相差時間相差T或或nT的兩個時刻的兩個時刻,物體運(yùn)動狀態(tài)相同物體運(yùn)動狀態(tài)相同. 時間相差時間相差T/2或或(2n+1)T/2的兩個時刻的兩個時刻, x 、 v、 a大小相大小相同方向相反同方向相反. 關(guān)于平衡位置對稱的兩點(diǎn)關(guān)于平衡位置對稱的兩點(diǎn),如圖所示的如圖所示的C點(diǎn)和點(diǎn)和D點(diǎn)，速度點(diǎn)

22、，速度大小相等，動能、勢能相等。大小相等，動能、勢能相等。 如圖所示中，物體由如圖所示中，物體由C直接到直接到O和由和由O直接到直接到D的時間的時間相等；物體由相等；物體由B直接到直接到C和由和由A 直接到直接到D的時間相等。的時間相等。 B OADC觀察：彈簧振子的運(yùn)動觀察：彈簧振子的運(yùn)動思考：描述各振動物理思考：描述各振動物理量的變化？量的變化？振子的運(yùn)動振子的運(yùn)動AOOBB OOA位移的變化位移的變化回復(fù)力的變化回復(fù)力的變化加速度的變化加速度的變化速度的變化速度的變化A建議：加強(qiáng)物理過程分析建議：加強(qiáng)物理過程分析由學(xué)生總結(jié)得出：由學(xué)生總結(jié)得出： x(離開平衡位置離開平衡位置) F、 a、

23、 Ep v、 Ek F、 a一定跟一定跟x方向相反方向相反 , v、跟跟x方向可同可反。方向可同可反。 關(guān)鍵是抓住位移關(guān)鍵是抓住位移x!回復(fù)力：回復(fù)力：大?。捍笮。?與位移成正比，與位移成正比，F(xiàn)=-kx方向：方向： 總指向平衡位置，與位移方向相反總指向平衡位置，與位移方向相反（變力）（變力）加速度：加速度：大?。捍笮。篴=-kx/m與位移成正比與位移成正比方向：方向： 與位移方向相反，與與位移方向相反，與F回回方向相同方向相同（加速度變化）（加速度變化）速度速度大?。捍笮。赫穹幷穹巚=0平衡位置平衡位置 v最大最大方向：與運(yùn)動方向相同方向：與運(yùn)動方向相同振子遠(yuǎn)離平衡位置：振子遠(yuǎn)離平衡位置

24、：位移位移x：（：（ ）、加速度（）、加速度（ ）、速度（）、速度（ ）最大位移處（最大位移處（x=A）：）：a最大、最大、v=0振子靠近平衡位置：振子靠近平衡位置：位移位移x：（：（ ）、加速度（）、加速度（ ）、速度（）、速度（ ）平衡位置時：（平衡位置時：（x=0）：）：a=0、v最大最大問題問題1：彈簧振子先后連續(xù)經(jīng)過同一點(diǎn)時，哪些物：彈簧振子先后連續(xù)經(jīng)過同一點(diǎn)時，哪些物理量是相同的？理量是相同的？理解一次全振動理解一次全振動 從任一初始時刻起，物體的運(yùn)動狀態(tài)（位置，速度）從任一初始時刻起，物體的運(yùn)動狀態(tài)（位置，速度）再次恢復(fù)到與初始時刻完全相同所經(jīng)歷的過程。再次恢復(fù)到與初始時刻完全相

25、同所經(jīng)歷的過程。 一次全振動經(jīng)過一次全振動經(jīng)過4個振幅的路程。個振幅的路程。問題問題2：振子在某時經(jīng)過某點(diǎn)向右運(yùn)動，經(jīng)歷怎樣的：振子在某時經(jīng)過某點(diǎn)向右運(yùn)動，經(jīng)歷怎樣的運(yùn)動才能再次恢復(fù)到與此時完全相同的運(yùn)動狀態(tài)？運(yùn)動才能再次恢復(fù)到與此時完全相同的運(yùn)動狀態(tài)？問題問題3：彈簧振子在過程中的機(jī)械能是否守恒？：彈簧振子在過程中的機(jī)械能是否守恒？建議：在過程分析中突出問題思考建議：在過程分析中突出問題思考理解簡諧運(yùn)動的理解簡諧運(yùn)動的周期性周期性和和對稱性對稱性從局部來看：從局部來看：是變加速直線運(yùn)動是變加速直線運(yùn)動從整體來看從整體來看: 周期性運(yùn)動周期性運(yùn)動對簡諧振動的認(rèn)識對簡諧振動的認(rèn)識 一個運(yùn)動物體，

26、一個運(yùn)動物體，它的加速度它的加速度a與它離開與它離開平衡位置的距離恒成平衡位置的距離恒成正比而反向，那么此正比而反向，那么此物體一定作簡諧振動。物體一定作簡諧振動。 物體離開平衡位置后，總物體離開平衡位置后，總是受到一個方向指向平衡位置，是受到一個方向指向平衡位置，大小與物體離開平衡位置的距大小與物體離開平衡位置的距離成正比的力的作用，則此物離成正比的力的作用，則此物體一定在作簡諧振動。體一定在作簡諧振動。運(yùn)動學(xué)特征運(yùn)動學(xué)特征動力學(xué)特征動力學(xué)特征kxma-=F回回= -k kx簡諧運(yùn)動實(shí)例簡諧運(yùn)動實(shí)例 1.彈簧振子在光滑水平面上以彈簧振子在光滑水平面上以O(shè)為平衡位置在為平衡位置在AB兩兩點(diǎn)間做

27、簡諧運(yùn)動，點(diǎn)間做簡諧運(yùn)動， AB間距為間距為10cm,振子從振子從A到到B的運(yùn)動時間為的運(yùn)動時間為0.4s，則，則1）彈簧振子的振幅）彈簧振子的振幅 ,周期周期 ,頻率頻率 .2）若從振子經(jīng)過）若從振子經(jīng)過A點(diǎn)開始計時，經(jīng)過點(diǎn)開始計時，經(jīng)過1s振子處在振子處在 位置，位移大小位置，位移大小 ，振子所走過的路程為，振子所走過的路程為 。3）若從振子經(jīng)過）若從振子經(jīng)過A點(diǎn)開始計點(diǎn)開始計 時，經(jīng)過時，經(jīng)過4.6s振子處在振子處在 位位 置，位移大小置，位移大小 ，振子所，振子所 走過的路程為走過的路程為 。4）若振子的質(zhì)量為）若振子的質(zhì)量為200g,彈簧的勁彈簧的勁度系數(shù)為度系數(shù)為10N/m ，振子

28、振動時在，振子振動時在 位位置具有最大加速度，大小為置具有最大加速度，大小為 。ABO參考題參考題 2.彈簧振子在光滑的水平面上做簡諧運(yùn)動，在彈簧振子在光滑的水平面上做簡諧運(yùn)動，在振子向平衡位置運(yùn)動的過程中振子向平衡位置運(yùn)動的過程中 （D） A振子所受的回復(fù)力逐漸增大振子所受的回復(fù)力逐漸增大 B振子的位移逐漸增大振子的位移逐漸增大 C振子的速度逐漸減小振子的速度逐漸減小 D振子的加速度逐漸減小振子的加速度逐漸減小 3.一彈簧振子從一彈簧振子從O點(diǎn)開始做簡諧運(yùn)動，它從點(diǎn)開始做簡諧運(yùn)動，它從O點(diǎn)點(diǎn)第一次到達(dá)第一次到達(dá)O點(diǎn)附近的點(diǎn)附近的M點(diǎn)，用了時間點(diǎn)，用了時間3 s,再再經(jīng)過經(jīng)過2s，振子再次經(jīng)過

29、，振子再次經(jīng)過M點(diǎn)，則振子振動的點(diǎn)，則振子振動的周期為周期為 s，振子第三次經(jīng)過，振子第三次經(jīng)過M點(diǎn)，還要點(diǎn)，還要經(jīng)過時間經(jīng)過時間 s。 16，144.如圖所示。彈簧振子在振動過程中，振子經(jīng)如圖所示。彈簧振子在振動過程中，振子經(jīng)a、b兩點(diǎn)的速度相同，若它從兩點(diǎn)的速度相同，若它從a到到b歷時歷時0.2s,從從b再回到再回到a的最短時間為的最短時間為0.4s,則該振子的振動頻則該振子的振動頻率為：率為：（B） A.1Hz; B.1.25Hz; C.2Hz; D.2.5Hz.bdocaVaVb5.5.豎直懸掛的輕質(zhì)彈簧勁度系數(shù)為豎直懸掛的輕質(zhì)彈簧勁度系數(shù)為40N/m,40N/m,下下端系著端系著A

30、A、B B兩個重球，質(zhì)量分別為兩個重球，質(zhì)量分別為100g 100g 、 500g500g，系統(tǒng)靜止時未超出彈性限度。若剪，系統(tǒng)靜止時未超出彈性限度。若剪斷斷A A、B B間的繩后，間的繩后，A A在豎直方向做簡諧運(yùn)動，在豎直方向做簡諧運(yùn)動，則則1 1）A A振動的平衡位置在何處？振動的平衡位置在何處？2 2）A A振動的振幅多大？振動的振幅多大？3 3）A A的最大加速度多大？的最大加速度多大？AB6. 如圖所示，一個輕彈簧豎直固定在水平地面上，如圖所示，一個輕彈簧豎直固定在水平地面上，將一個小球輕放在彈簧上，將一個小球輕放在彈簧上，M點(diǎn)為輕彈簧豎直放置點(diǎn)為輕彈簧豎直放置時彈簧頂端位置，在小

31、球下落的過程中，小球以相時彈簧頂端位置，在小球下落的過程中，小球以相同的速度通過同的速度通過A、B兩點(diǎn)，歷時兩點(diǎn)，歷時1s，過，過B點(diǎn)后再經(jīng)點(diǎn)后再經(jīng)過過1s，小球再一次通過，小球再一次通過B點(diǎn)，小球在點(diǎn)，小球在2s內(nèi)通過的路內(nèi)通過的路程為程為6cm，N點(diǎn)為小球下落的最低點(diǎn)，則小球在做點(diǎn)為小球下落的最低點(diǎn)，則小球在做簡諧運(yùn)動的過程中簡諧運(yùn)動的過程中1）周期為）周期為 ；振幅為；振幅為 ；2） 小球由小球由M點(diǎn)下落到點(diǎn)下落到N點(diǎn)的過程中，動能點(diǎn)的過程中，動能EK、重力、重力勢能勢能EP、彈性勢能、彈性勢能EP的變化為的變化為 ； 3） 小球在最低點(diǎn)小球在最低點(diǎn)N點(diǎn)的加速度大小點(diǎn)的加速度大小 重力加

32、速度重力加速度g（填（填、）。）。MAOBN（1）4s，3cm；（；（2）先增大后減小，一直減）先增大后減小，一直減小小 ， 一直增大；（一直增大；（3）=7.如圖所示，木塊質(zhì)量為如圖所示，木塊質(zhì)量為M，小車質(zhì)量為，小車質(zhì)量為m，它，它們之間的最大靜摩擦力為們之間的最大靜摩擦力為f，在勁度系數(shù)為在勁度系數(shù)為k的的輕彈簧作用下沿光滑水平地面做簡諧運(yùn)動為輕彈簧作用下沿光滑水平地面做簡諧運(yùn)動為使木塊和小車在振動過程中不發(fā)生相對滑動，使木塊和小車在振動過程中不發(fā)生相對滑動，那么它們的振幅不應(yīng)大于那么它們的振幅不應(yīng)大于_。 圖kmMf(m+M)/km第二節(jié)第二節(jié) 探究影響單擺振動周期的因素探究影響單擺振

33、動周期的因素1、單擺模型、單擺模型：（理想化物理模型理想化物理模型） 由兩個物體組成系統(tǒng)由兩個物體組成系統(tǒng)線、小球。線、小球。 有三個理想化條件有三個理想化條件細(xì)線的伸縮可忽略；細(xì)線的伸縮可忽略；細(xì)線質(zhì)量遠(yuǎn)小于小球的質(zhì)量，細(xì)線的細(xì)線質(zhì)量遠(yuǎn)小于小球的質(zhì)量，細(xì)線的質(zhì)量可忽略；質(zhì)量可忽略；細(xì)線長度遠(yuǎn)大于小球直徑，小球可看細(xì)線長度遠(yuǎn)大于小球直徑，小球可看成質(zhì)點(diǎn)；成質(zhì)點(diǎn)； 懸點(diǎn)固定。懸點(diǎn)固定。相關(guān)知識點(diǎn)的說明：相關(guān)知識點(diǎn)的說明：平衡位置：平衡位置：點(diǎn)點(diǎn)受力分析：重力、彈力受力分析：重力、彈力運(yùn)動分析：運(yùn)動分析：以點(diǎn)以點(diǎn)為平衡位置的振動為平衡位置的振動以懸點(diǎn)以懸點(diǎn)為圓心的圓周運(yùn)動為圓心的圓周運(yùn)動力與運(yùn)動的

34、關(guān)系：力與運(yùn)動的關(guān)系：回復(fù)力大小：回復(fù)力大?。簊inmgF=回向心力大?。合蛐牧Υ笮。篶osmgNF-=向2.單擺振動的回復(fù)力來源單擺振動的回復(fù)力來源重力的沿圓弧切線方向的分重力的沿圓弧切線方向的分力提供回復(fù)力力提供回復(fù)力OOTG3.單擺做簡諧運(yùn)動的條件單擺做簡諧運(yùn)動的條件F回mgsin 很小時：很小時：重力的沿圓弧切線方向的分力指向平衡位置重力的沿圓弧切線方向的分力指向平衡位置,即可認(rèn)為回復(fù)力與擺球的位移方向相反即可認(rèn)為回復(fù)力與擺球的位移方向相反lllxxxOP OP x sin ， l l近似條件：近似條件：擺角擺角/1 12 23 34 45 56 67 7/rad/rad0.0174

35、0.0174 0.0349 0.0349 0.0523 0.0523 0.0698 0.0698 0.0872 0.0872 0.1047 0.1047 0.1221 0.1221 sinsin0.0174 0.0174 0.0349 0.0349 0.0523 0.0523 0.0697 0.0697 0.0871 0.0871 0.1045 0.1045 0.1218 0.1218 -sin-sin0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0001 0.0001 0.0001 0.0001 0.0002 0.0002 0.0003 0.0003

36、 擺角擺角/8 89 9101011111212131314141515/rad/rad0.1396 0.1396 0.1570 0.1570 0.1744 0.1744 0.1919 0.1919 0.2093 0.2093 0.2268 0.2268 0.2442 0.2442 0.2617 0.2617 sinsin0.1391 0.1391 0.1564 0.1564 0.1736 0.1736 0.1907 0.1907 0.2078 0.2078 0.2248 0.2248 0.2418 0.2418 0.2587 0.2587 -sinsin0.0005 0.0005 0.000

37、6 0.0006 0.0009 0.0009 0.0012 0.0012 0.0015 0.0015 0.0019 0.0019 0.0024 0.0024 0.0030 0.0030 /rad與與sin值的差別值的差別回復(fù)力大?。夯貜?fù)力大?。?很小時：很小時：在擺角很小的情況在擺角很小的情況下（下（ 5） ，單擺所受回復(fù)，單擺所受回復(fù)力跟位移成正比且方向相反，單擺做簡諧運(yùn)動力跟位移成正比且方向相反，單擺做簡諧運(yùn)動xF回回mgsin xsin lxlmgF- -= =回回回復(fù)力：回復(fù)力： 跟擺長的平方根成正比跟擺長的平方根成正比 跟重力加速度的平方根成反比，跟重力加速度的平方根成反比， 跟振幅

38、、擺球的質(zhì)量無關(guān)。跟振幅、擺球的質(zhì)量無關(guān)。 gl2T = =4.單擺做簡諧運(yùn)動的周期單擺做簡諧運(yùn)動的周期g由單擺所在的空間位置決定。即我們常說的等效重由單擺所在的空間位置決定。即我們常說的等效重力加速度。由力加速度。由G =g知，知，g隨地球表面不同位置、不隨地球表面不同位置、不同高度而變化，在不同星球上也不相同，因此應(yīng)求出同高度而變化，在不同星球上也不相同，因此應(yīng)求出單擺所在處的等效值單擺所在處的等效值g代入公式，代入公式，g不一定等于不一定等于9.8m/s2。g還由單擺系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)決定。還由單擺系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)決定。相對地球靜止的單相對地球靜止的單擺，擺， g為重力加速度，相對地球作加速運(yùn)

39、動的單擺，為重力加速度，相對地球作加速運(yùn)動的單擺，因發(fā)生超重或失重現(xiàn)象，此時周期發(fā)生相應(yīng)變化，這因發(fā)生超重或失重現(xiàn)象，此時周期發(fā)生相應(yīng)變化，這時公式中的時公式中的g應(yīng)理解成應(yīng)理解成視重力加速度視重力加速度，視運(yùn)動情況分，視運(yùn)動情況分別為別為g+a或或g-agl2T = =中有關(guān)中有關(guān)g的理解：的理解：5.單擺探究教學(xué)的處理：單擺探究教學(xué)的處理： 影響單擺振動周期的因素（影響單擺振動周期的因素（ 5）（1）提出問題：單擺作簡諧振動時振動周期與哪）提出問題：單擺作簡諧振動時振動周期與哪些因素有關(guān)？些因素有關(guān)？（2）猜想與假設(shè)：在擺角很小的條件下，單擺振）猜想與假設(shè)：在擺角很小的條件下，單擺振動的周

40、期可能跟振幅（與擺角對應(yīng)）、擺球質(zhì)量、動的周期可能跟振幅（與擺角對應(yīng)）、擺球質(zhì)量、擺長、重力加速度等因素有關(guān)擺長、重力加速度等因素有關(guān)（3）制訂計劃并設(shè)計實(shí)驗（探究方法：控制變量）制訂計劃并設(shè)計實(shí)驗（探究方法：控制變量法）法） 問題：如何改變重力加速度？是否可以模擬重力問題：如何改變重力加速度？是否可以模擬重力加速度的改變？加速度的改變？ （4）實(shí)驗：）實(shí)驗：建議建議分組，按探究因素不同分組分組，按探究因素不同分組（5）分析歸納得出結(jié)論：）分析歸納得出結(jié)論： 各組匯報實(shí)驗結(jié)論各組匯報實(shí)驗結(jié)論 交流、統(tǒng)一認(rèn)識貫穿始終交流、統(tǒng)一認(rèn)識貫穿始終教師總結(jié)并給出單擺的周期公式。教師總結(jié)并給出單擺的周期公式

41、。 定量探究定量探究：用光電門測單擺振動周期，用磁：用光電門測單擺振動周期，用磁鐵改變是重力加速度，用數(shù)字化實(shí)驗手段探鐵改變是重力加速度，用數(shù)字化實(shí)驗手段探究周期公式究周期公式 定性探究：定性探究：周期與擺球質(zhì)量、振幅無關(guān)與擺周期與擺球質(zhì)量、振幅無關(guān)與擺長、重力加速度有關(guān)長、重力加速度有關(guān) 與擺球質(zhì)量是否有關(guān)？與擺球質(zhì)量是否有關(guān)？與振幅是否有關(guān)？與振幅是否有關(guān)？與擺長是否有關(guān)？與擺長是否有關(guān)？與重力加速度有關(guān)？與重力加速度有關(guān)？建議：先定性后定量。建議：先定性后定量。 即先判斷是否有關(guān)，再研究具體關(guān)系。即先判斷是否有關(guān)，再研究具體關(guān)系。1.周期為周期為2s的單擺叫秒擺，則的單擺叫秒擺，則1）秒

42、擺的擺長為）秒擺的擺長為 。2 ）擺長減為原長的）擺長減為原長的1/4，周期變?yōu)?，周期變?yōu)?s。3 ）擺球的質(zhì)量減為原來的）擺球的質(zhì)量減為原來的1/4，周期變，周期變 為為 s。4 ）振幅減為原來的）振幅減為原來的1/4，周期變?yōu)?，周期變?yōu)?s。5 ）重力加速度減為原來的）重力加速度減為原來的1/4，周期變?yōu)?，周期變?yōu)?s。參考題參考題2.如圖所示如圖所示,AB為半徑為半徑R約為約為2m的一段光滑圓弧的一段光滑圓弧面面,AB兩點(diǎn)在同一水平面上兩點(diǎn)在同一水平面上,且且AB弧長為弧長為10cm,將小球從將小球從A點(diǎn)釋放點(diǎn)釋放,則它運(yùn)動到則它運(yùn)動到B點(diǎn)所用的時間點(diǎn)所用的時間是是 .OBARgR3.有

43、人利用安裝在氣球載人艙內(nèi)的單擺來確定氣有人利用安裝在氣球載人艙內(nèi)的單擺來確定氣球的高度。已知該單擺在海平面處的周期是球的高度。已知該單擺在海平面處的周期是T0。當(dāng)氣球停在某一高度時，測得該單擺周期為當(dāng)氣球停在某一高度時，測得該單擺周期為T。求該氣球此時離海平面的高度求該氣球此時離海平面的高度h。（把地球看。（把地球看作質(zhì)量均勻分布的半徑為作質(zhì)量均勻分布的半徑為R的球體的球體 ）4.將擺球質(zhì)量一定、擺長為將擺球質(zhì)量一定、擺長為l的單擺豎直懸掛中的單擺豎直懸掛中升降機(jī)內(nèi)升降機(jī)內(nèi),在升降機(jī)以恒定的加速度在升降機(jī)以恒定的加速度a(ag)豎豎直加速下降的過程中直加速下降的過程中,單擺在豎直平面內(nèi)做小單擺

44、在豎直平面內(nèi)做小擺角振動的周期應(yīng)等于擺角振動的周期應(yīng)等于 。1=0)R- TT(h答案答案:5.如下圖所示，半徑是如下圖所示，半徑是0.2m的圓弧狀光滑軌道置的圓弧狀光滑軌道置于豎直面內(nèi)并固定在地面上，軌道的最低點(diǎn)為于豎直面內(nèi)并固定在地面上，軌道的最低點(diǎn)為B，在軌道的，在軌道的A點(diǎn)（弧點(diǎn)（弧AB所對圓心角小于所對圓心角小于5）和弧形軌道的圓心和弧形軌道的圓心O兩處各有一個靜止的小球兩處各有一個靜止的小球和和，若將它們同時無初速釋放，先到達(dá)，若將它們同時無初速釋放，先到達(dá)B點(diǎn)的是點(diǎn)的是_球，原因是球，原因是_（不考慮空氣（不考慮空氣阻力）阻力） 221gtR=gRT2=第三節(jié)第三節(jié) 簡諧運(yùn)動的圖

45、象簡諧運(yùn)動的圖象 獲得振動圖象的方法獲得振動圖象的方法 對振動圖象的認(rèn)識對振動圖象的認(rèn)識 振動圖象的應(yīng)用振動圖象的應(yīng)用振動圖像：振動圖像：記錄在不同時刻振子偏離平衡位置記錄在不同時刻振子偏離平衡位置的位移情況的位移情況（能夠反映振子的位置但并不是振（能夠反映振子的位置但并不是振子的真實(shí)位置，即振動圖線不是振子運(yùn)動的軌子的真實(shí)位置，即振動圖線不是振子運(yùn)動的軌跡）跡） 頻閃照相的實(shí)驗方法頻閃照相的實(shí)驗方法 借助記錄裝置的實(shí)驗方法借助記錄裝置的實(shí)驗方法1、獲得振動圖象（位移、獲得振動圖象（位移時間圖像）的方法：時間圖像）的方法： 情景情景 圖象圖象頻閃照相的實(shí)驗方法頻閃照相的實(shí)驗方法 觀察頻閃照片（

46、或課件），已知閃光頻率，可以得到那些信息觀察頻閃照片（或課件），已知閃光頻率，可以得到那些信息? 規(guī)定水平向右的方向為位移正方向填表規(guī)定水平向右的方向為位移正方向填表 描點(diǎn)連線得振動曲線描點(diǎn)連線得振動曲線時間t0t02 t03 t04t05t06t0位移x/mm-20利用頻閃照相的方法描繪振動圖像，有利于區(qū)別利用頻閃照相的方法描繪振動圖像，有利于區(qū)別振動圖像：一質(zhì)點(diǎn)不同時刻的振動情況；振動圖像：一質(zhì)點(diǎn)不同時刻的振動情況；波動圖像：不同時質(zhì)點(diǎn)同一時刻的振動情況。波動圖像：不同時質(zhì)點(diǎn)同一時刻的振動情況。借助記錄裝置的實(shí)驗方法借助記錄裝置的實(shí)驗方法？為什么實(shí)驗中紙帶運(yùn)動的距離可以代表時間？為什么實(shí)驗

47、中紙帶運(yùn)動的距離可以代表時間？（1）讓）讓砂擺擺動，擺擺動，木板不動木板不動，觀察振子的運(yùn)動軌跡和沙子的，觀察振子的運(yùn)動軌跡和沙子的痕跡它們是否相同？沙子的痕跡能否反映振子不同時刻的痕跡它們是否相同？沙子的痕跡能否反映振子不同時刻的位置？位置？（2）讓）讓砂擺擺動，同時讓擺擺動，同時讓木板勻速運(yùn)動木板勻速運(yùn)動，觀察振子的運(yùn)動軌，觀察振子的運(yùn)動軌跡和沙子的痕跡它們是否相同？沙子的痕跡能否反映振子跡和沙子的痕跡它們是否相同？沙子的痕跡能否反映振子不同時刻的位置？沙子的痕跡是怎樣的曲線？我們能否畫不同時刻的位置？沙子的痕跡是怎樣的曲線？我們能否畫出類似的曲線來表示振子在不同時刻的位移情況？出類似的曲

48、線來表示振子在不同時刻的位移情況？ 注意：注意：演示時要避免單擺做圓錐擺演示時要避免單擺做圓錐擺砂擺實(shí)驗砂擺實(shí)驗時間軸的理解時間軸的理解紙帶運(yùn)動的距離與時間成正比紙帶運(yùn)動的距離與時間成正比 在振子上安裝一只記錄筆，在振子上安裝一只記錄筆，下面放一條白紙帶，當(dāng)振下面放一條白紙帶，當(dāng)振子振動時，沿垂直于振動子振動時，沿垂直于振動方向方向勻速勻速拉動紙帶，筆在拉動紙帶，筆在紙帶上畫出一條振動曲線。紙帶上畫出一條振動曲線。在振動物體上固定記錄筆的方法在振動物體上固定記錄筆的方法把振子畫在旁邊以加深對把振子畫在旁邊以加深對x-t圖的認(rèn)識，是避免將來與圖的認(rèn)識，是避免將來與波的圖象相混的有效辦法。波的圖象

49、相混的有效辦法。在振動物體上固定記錄筆的方法在振動物體上固定記錄筆的方法樹立樹立圖象和情景圖象和情景之間之間 的對應(yīng)關(guān)系的對應(yīng)關(guān)系記錄振動的方法在實(shí)際生活中的應(yīng)用記錄振動的方法在實(shí)際生活中的應(yīng)用 心電圖儀心電圖儀 地震儀地震儀2、對振動圖象的認(rèn)識、對振動圖象的認(rèn)識(1)物理意義：物理意義： 表示振動物體在不同時刻相對于平衡位置的位移，表示振動物體在不同時刻相對于平衡位置的位移，以及位移隨時間變化的規(guī)律以及位移隨時間變化的規(guī)律 注意振動圖象不是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡注意振動圖象不是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動軌跡(2)特點(diǎn)：特點(diǎn)： 只有簡諧運(yùn)動的圖象才是正弦只有簡諧運(yùn)動的圖象才是正弦(或余弦或余弦)曲線。曲線。 振動圖像

50、的應(yīng)用振動圖像的應(yīng)用簡諧運(yùn)動的位移隨時間按正弦或余弦規(guī)律變化。簡諧運(yùn)動的位移隨時間按正弦或余弦規(guī)律變化?？芍庇^地讀取振幅可直觀地讀取振幅A、周期、周期T及各及各位移、時刻的位移、時刻的對應(yīng)值對應(yīng)值。判定某時刻回復(fù)力、加速度方向。判定某時刻回復(fù)力、加速度方向。圖線上某時刻對應(yīng)的斜率大小反映速度大小，斜圖線上某時刻對應(yīng)的斜率大小反映速度大小，斜率正、負(fù)反映速度方向。斜率大時速度大，斜率正、負(fù)反映速度方向。斜率大時速度大，斜率為正值時速度為正，斜率為負(fù)值時速度為負(fù)。率為正值時速度為正，斜率為負(fù)值時速度為負(fù)。判斷某段時間內(nèi)位移、回復(fù)力、加速度、速度、判斷某段時間內(nèi)位移、回復(fù)力、加速度、速度、動能、勢能

51、的變化情況。動能、勢能的變化情況。隱性隱性表象表象還是要抓住位移還是要抓住位移x!振動圖像在實(shí)際中的應(yīng)用振動圖像在實(shí)際中的應(yīng)用* *用三角函數(shù)表示簡諧運(yùn)動用三角函數(shù)表示簡諧運(yùn)動 * *相位相位 投影圓的方法投影圓的方法 條件好的學(xué)?？勺寣W(xué)生自學(xué)條件好的學(xué)?？勺寣W(xué)生自學(xué),也可在教師指也可在教師指導(dǎo)下學(xué)習(xí)導(dǎo)下學(xué)習(xí).44t/sy/cm00.40.81.21.如圖為簡諧運(yùn)動的圖象如圖為簡諧運(yùn)動的圖象1）振幅為）振幅為 周期為周期為 。2）0到到1.2s時間內(nèi)時間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)在質(zhì)點(diǎn)在 時具有最大加速度時具有最大加速度質(zhì)點(diǎn)在質(zhì)點(diǎn)在 時具有正向最大加速度時具有正向最大加速度質(zhì)點(diǎn)在質(zhì)點(diǎn)在 時具有負(fù)向最大速度時具有負(fù)

52、向最大速度質(zhì)點(diǎn)在質(zhì)點(diǎn)在 時具有最大動能時具有最大動能質(zhì)點(diǎn)加速度始終指向負(fù)向的時間為質(zhì)點(diǎn)加速度始終指向負(fù)向的時間為 s s。質(zhì)點(diǎn)速度始終指向負(fù)向的時間為質(zhì)點(diǎn)速度始終指向負(fù)向的時間為 。在在0.2s0.2s至至0.4s0.4s時間段內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)速度方向與加速度方向時間段內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)速度方向與加速度方向 。在在0.4s0.4s至至0.6s0.6s時間段內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)速度方向與加速度方向時間段內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)速度方向與加速度方向 。ABC質(zhì)點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)在在A A、B B兩點(diǎn)對應(yīng)的時刻，速度關(guān)系如何？加速度關(guān)系兩點(diǎn)對應(yīng)的時刻，速度關(guān)系如何？加速度關(guān)系如何？如何？ B B、C C兩點(diǎn)的速度加速度關(guān)系如何？兩點(diǎn)的速度加速度關(guān)系如何？參

53、考題參考題2.如圖是甲、乙兩個單擺做簡諧振動的圖象如圖是甲、乙兩個單擺做簡諧振動的圖象1）甲、乙兩個單擺的周期之比是多少？）甲、乙兩個單擺的周期之比是多少？2）甲、乙兩個單擺的擺長之比是多少？）甲、乙兩個單擺的擺長之比是多少？3）取向右的方向為球偏離平衡位置的位移的正）取向右的方向為球偏離平衡位置的位移的正方向，從方向，從t=0起，乙第一次到達(dá)左方最大位起，乙第一次到達(dá)左方最大位移處時，甲振動到什么位置？向什么方向運(yùn)移處時，甲振動到什么位置？向什么方向運(yùn)動？動？t/sx/cm10-1002314甲甲乙乙3.如圖所示為一質(zhì)點(diǎn)的振動圖象，由圖可知（如圖所示為一質(zhì)點(diǎn)的振動圖象，由圖可知（ ）A. 質(zhì)

54、點(diǎn)振動的振幅是質(zhì)點(diǎn)振動的振幅是8cm，M、H兩點(diǎn)所對應(yīng)的時間兩點(diǎn)所對應(yīng)的時間間隔為一個周期間隔為一個周期B. M、N、G、H點(diǎn)對應(yīng)的時刻，質(zhì)點(diǎn)振動的速度相同點(diǎn)對應(yīng)的時刻，質(zhì)點(diǎn)振動的速度相同C. P、Q所對應(yīng)的時刻質(zhì)所對應(yīng)的時刻質(zhì) 點(diǎn)的加速度相同點(diǎn)的加速度相同D. t0.1s時，質(zhì)點(diǎn)的動能時，質(zhì)點(diǎn)的動能 正在向勢能轉(zhuǎn)化正在向勢能轉(zhuǎn)化t/sx/cm4-40PNQMHG0.30.91.54.一單擺的擺長為一單擺的擺長為1m,擺球在擺球在t=0時刻正從平衡位時刻正從平衡位置向右運(yùn)動置向右運(yùn)動,若若g=10m/s2,則在則在0.8s時擺球的運(yùn)時擺球的運(yùn)動情況是動情況是 ( ) A.正在向左做減速運(yùn)動正在

55、向左做減速運(yùn)動,加速度正在增大加速度正在增大 B.正在向左做加速運(yùn)動正在向左做加速運(yùn)動,加速度正在減小加速度正在減小 C.正在向右做減速運(yùn)動正在向右做減速運(yùn)動,加速度正在增大加速度正在增大 D.正在向右做加速運(yùn)動正在向右做加速運(yùn)動,加速度正在減小加速度正在減小5.如圖甲所示是演示砂擺振動圖象的實(shí)驗裝如圖甲所示是演示砂擺振動圖象的實(shí)驗裝置，砂擺的運(yùn)動可看作簡諧運(yùn)動。若某次置，砂擺的運(yùn)動可看作簡諧運(yùn)動。若某次實(shí)驗中用手向外拉木板的速度是實(shí)驗中用手向外拉木板的速度是0.2m/s，木板的長度是木板的長度是0.6m，從振動漏斗中漏出的，從振動漏斗中漏出的砂流在木板上形成的曲線如圖乙所示，則砂流在木板上形

56、成的曲線如圖乙所示，則這次實(shí)驗所用的砂擺的周期為多少？擺長這次實(shí)驗所用的砂擺的周期為多少？擺長為多少？為多少？6.卡車在水平道路上行駛，貨物隨車廂底板上下卡車在水平道路上行駛，貨物隨車廂底板上下振動而不脫離地板。設(shè)貨物的振動為簡諧運(yùn)動，振動而不脫離地板。設(shè)貨物的振動為簡諧運(yùn)動，以向上的位移為正，其振動圖象如圖所示，在以向上的位移為正，其振動圖象如圖所示，在圖象上取圖象上取a、b、c、d四點(diǎn)，則下列說法中正四點(diǎn)，則下列說法中正確的是確的是 （ ）A、a點(diǎn)對應(yīng)的時刻貨物對車廂底板的壓力最小點(diǎn)對應(yīng)的時刻貨物對車廂底板的壓力最小B、b點(diǎn)對應(yīng)的時刻貨物對車廂底板的壓力最大點(diǎn)對應(yīng)的時刻貨物對車廂底板的壓力

57、最大C、c點(diǎn)對應(yīng)的時刻貨物對車廂底板的壓力最大點(diǎn)對應(yīng)的時刻貨物對車廂底板的壓力最大D、d點(diǎn)對應(yīng)的時刻貨物對車廂底板的壓力等于點(diǎn)對應(yīng)的時刻貨物對車廂底板的壓力等于貨物的重力貨物的重力 txOabAcd 簡諧運(yùn)動的能量簡諧運(yùn)動的能量 阻尼振動與無阻尼振動阻尼振動與無阻尼振動 自由振動與受迫振動自由振動與受迫振動 共振共振第四節(jié)第四節(jié) 受迫振動受迫振動 1.簡諧運(yùn)動的能量簡諧運(yùn)動的能量如果沒有摩擦阻力和空氣阻力，物體在振動過程如果沒有摩擦阻力和空氣阻力，物體在振動過程中動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒。中動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒。對于給定的振動系統(tǒng)，其做簡諧運(yùn)動的能量由振對于給定的振動系統(tǒng)，其做

58、簡諧運(yùn)動的能量由振幅決定。振動的動能由振動速度決定，振動的幅決定。振動的動能由振動速度決定，振動的勢能由振動位移決定。勢能由振動位移決定。2 2、阻尼振動與無阻尼振動阻尼振動與無阻尼振動阻尼振動阻尼振動是振幅越來越小的振動，阻尼振動雖然是振幅越來越小的振動，阻尼振動雖然振幅越來越小，但振動周期不變。振幅越來越小，但振動周期不變。 形成阻尼振動的原因是：形成阻尼振動的原因是： 振動物體克服摩擦或其他阻力振動物體克服摩擦或其他阻力 做功而逐漸減小能量。做功而逐漸減小能量。無阻尼振動無阻尼振動的振幅不變，是等幅振動。的振幅不變，是等幅振動。 注意：無阻尼振動不一定是無阻力振動，因振注意：無阻尼振動不

59、一定是無阻力振動，因振動有阻力，但能及時對振動系統(tǒng)補(bǔ)充能量，振動有阻力，但能及時對振動系統(tǒng)補(bǔ)充能量，振幅仍可保持不變。幅仍可保持不變。受迫振動受迫振動(1)(1)受迫振動的概念受迫振動的概念(2)(2)驅(qū)動力的概念驅(qū)動力的概念(3)(3)受迫振動的頻率特點(diǎn)受迫振動的頻率特點(diǎn)(4)(4)受迫振動的振幅的特點(diǎn)受迫振動的振幅的特點(diǎn)3、自由振動與受迫振動、自由振動與受迫振動自由振動自由振動 是外界對系統(tǒng)一次提供一定能量之后任其是外界對系統(tǒng)一次提供一定能量之后任其振動的過程振動的過程. 固有周期和固有頻率固有周期和固有頻率:由振動系統(tǒng)自身的性由振動系統(tǒng)自身的性質(zhì)所決定質(zhì)所決定受迫振動受迫振動振動系統(tǒng)在周

60、期性外力持續(xù)作用下進(jìn)行的振動。振動系統(tǒng)在周期性外力持續(xù)作用下進(jìn)行的振動。驅(qū)動力驅(qū)動力振動周期與周期振動周期與周期性外力的頻率相同，性外力的頻率相同，即即f振振=f驅(qū)驅(qū)。受迫振動振幅的大小，不決定于系統(tǒng)的初始條件，受迫振動振幅的大小，不決定于系統(tǒng)的初始條件，而與振動系統(tǒng)的性質(zhì)而與振動系統(tǒng)的性質(zhì)(固有角頻率、質(zhì)量固有角頻率、質(zhì)量)、阻尼的大小、阻尼的大小和強(qiáng)迫力的特征有關(guān)。和強(qiáng)迫力的特征有關(guān)。與外界時刻交換能量，系統(tǒng)機(jī)械能時刻變化；與外界時刻交換能量，系統(tǒng)機(jī)械能時刻變化； 動能最大時，勢能不一定最小。動能最大時，勢能不一定最小。OAtx受迫振動的振幅隨時間的變化受迫振動的振幅隨時間的變化4.共振共