高考物理一輪復習 1.1 機械振動課件 新課標選修34

1、1簡諧運動(1)定義：物體在跟位移大小成正比并且總是指向平衡位置的回復力作用下的振動第1講機械振動(2)簡諧運動的特征動力學特征：F回kx.運動學特征：x、v、a均按正弦或余弦規(guī)律發(fā)生周期性變化(注意v、a的變化趨勢相反)能量特征：系統(tǒng)的機械能守恒，振幅A不變彈力 重力 原長 1五個概念(1)回復力：使振動物體返回平衡位置的力(2)平衡位置：物體在振動過程中回復力為零的位置(3)位移x：由平衡位置指向振動質(zhì)點所在位置的有向線段，是矢量(4)振幅A：振動物體離開平衡位置的最大距離，表示振動的強弱，是標量(5)周期T和頻率f：表示振動快慢的物理量1.簡諧運動的表達式(1)動力學表達式：Fkx，其中

2、“”表示回復力與位移的方向相反(2)運動學表達式：xAsin(t)，其中A代表振幅，2f表示簡諧運動的快慢，(t)代表簡諧運動的相位，叫做初相2簡諧運動的圖象(1)從平衡位置開始計時，函數(shù)表達式為xAsin t，圖象如圖111甲所示(2)從最大位移處開始計時，函數(shù)表達式為xAcos t，圖象如圖111乙所示1.自由振動、受迫振動和共振的比較2.共振曲線如圖112所示，橫坐標為驅(qū)動力頻率f驅(qū)，縱坐標為振幅A.它直觀地反映了驅(qū)動力頻率對受迫振動振幅的影響，由圖可知，f驅(qū)與f固越接近，振幅A越大，當f驅(qū)f固時，振幅A最大.注意事項1懸線頂端不能晃動，需用夾子夾住，保證頂點固定2強調(diào)在同一平面內(nèi)振動且

3、擺角小于5.3選擇在擺球擺到平衡位置處時開時計時，并數(shù)準全振動的次數(shù)4小球自然下垂時，用毫米刻度尺量出懸線長l，用游標卡尺測量小球的直徑，然后算出擺球的半徑r，則擺長Llr.5選用一米左右的細線1彈簧振子在光滑水平面上做簡諧運動，在振子向平衡位置運動的過程中()A振子所受的回復力逐漸增大B振子的位移逐漸增大C振子的速度逐漸減小D振子的加速度逐漸減小解析分析這類問題，關(guān)鍵是首先抓住回復力與位移的關(guān)系，然后運用牛頓運動定律逐步分析在振子向平衡位置運動的過程中，振子的位移逐漸減小，因此，振子所受回復力逐漸減小，加速度逐漸減小，但加速度方向與速度方向相同，故速度逐漸增大答案D2一質(zhì)點做簡諧運動時，其振

4、動圖象如圖113所示由圖可知，在t1和t2時刻，質(zhì)點運動的()A位移相同B回復力相同C速度相同D加速度相同解析從題圖中可以看出在t1和t2時刻，質(zhì)點的位移大小相等、方向相反則有，在t1和t2時刻質(zhì)點所受的回復力大小相等、方向相反，加速度大小相等、方向相反，A、B、D錯誤；在t1和t2時刻，質(zhì)點都是從負最大位移向正最大位移運動，速度方向相同，由于位移大小相等，所以速度大小相等，C正確，本題答案為C.答案C3圖114為一彈簧振子的振動圖象，由此可知()A在t1時刻，振子的動能最大，所受的彈性力最大B在t2時刻，振子的動能最大，所受的彈性力最小C在t3時刻，振子的動能最大，所受的彈性力最小D在t4時

5、刻，振子的動能最大，所受的彈性力最大解析從圖象的橫坐標和縱坐標可以知道此圖是機械振動圖象，將它與機械波的圖象區(qū)分開，它所描述的是一個質(zhì)點在不同時刻的位置，t2和t4是在平衡位置處，t1和t3是在最大位移處，頭腦中應出現(xiàn)一幅彈簧振子振動的實物圖象，根據(jù)彈簧振子振動的特征，彈簧振子在平衡位置時的速度最大，加速度為零，即彈性力為零；在最大位移處，速度為零，加速度最大，即彈性力為最大，所以B正確答案B4如圖115所示，在曲軸上懸掛一個彈簧振子，曲軸不動時讓其上下振動，振動周期為T1.現(xiàn)使把手以周期T2勻速轉(zhuǎn)動，T2T1，當其運動達到穩(wěn)定后，則()彈簧振子的振動周期為T1彈簧振子的振動周期為T2要使彈簧

6、振子的振幅增大，可以減小把手的轉(zhuǎn)速要使彈簧振子的振幅增大，可以增大把手的轉(zhuǎn)速A B C D解析彈簧振子做受迫振動，其振動周期與驅(qū)動力的周期(把手勻速轉(zhuǎn)動的周期T2)相同，為T2.彈簧振子的固有周期為T1，把手的轉(zhuǎn)速越大，轉(zhuǎn)動的周期T2越小，當T2T1時，彈簧振子發(fā)生共振，振幅達到最大，因此選項正確答案D5一質(zhì)點簡諧運動的振動圖象如圖116所示 (1)該質(zhì)點振動的振幅是 cm.周期是_ s.初相是.(2)寫出該質(zhì)點簡諧運動的表達式，并求出當t1 s時質(zhì)點的位移 (1)若擺球從E指向G為正方向，為最大擺角，則圖象中O、A、B、C點分別對應單擺中的點. 一周期內(nèi)加速度為正且減小，并與速度同方向的時間

7、范圍是，勢能增加且速度為正的時間范圍是.(2)單擺擺球多次通過同一位置時，下述物理量變化的是.A位移B速度C加速度D動能E擺線張力(3)求單擺的擺長(g10 m/s2210)答案(1)E、G、E、F1.52.0 s00.5 s(2)B(3)1 m 考點一簡諧運動的規(guī)律【典例1】 一個質(zhì)點在平衡位置O點附近做機械振動若從O點開始計時，經(jīng)過3 s質(zhì)點第一次經(jīng)過M點(如圖118所示)；再繼續(xù)運動，又經(jīng)過2 s它第二次經(jīng)過M點；則該質(zhì)點第三次經(jīng)過M點還需要的時間是()答案B(3)設(shè)振動方程為yAsin(t)當t0時，y0，則sin 0得0，或，當再過較短時間，y為負值，所以所以振動方程為y10sin(

8、10t) cm.答案(1)10 cm0.2 s(2)如解析圖(3)y10sin(10t) cm考點二簡諧運動的圖象【典例2】 (2011溫州模擬)如圖1110所示為一彈簧振子的振動圖象，試完成以下問題：(1)寫出該振子簡諧運動的表達式(2)在第2 s末到第3 s末這段時間內(nèi)，彈簧振子的加速度、速度、動能和彈性勢能各是怎樣變化的？(3)該振子在前100 s的總位移是多少？路程是多少？(3)振子經(jīng)過一個周期位移為零，路程為54 cm20 cm，前100 s剛好經(jīng)過了25個周期，所以前100 s振子位移x0，振子路程s2025 cm500 cm5 m.【變式2】 已知單擺的振動圖象如圖1111所示(

9、1)讀圖可知振幅A_m，振動頻率f_Hz；(2)求此單擺的擺長l；(3)若擺球質(zhì)量為0.2 kg，在擺動過程中，擺球受的回復力的最大值Fm是多少？(取g10 m/s2，210)答案(1)0.10.25(2)4 m(3)0.05 N考點三用單擺測定重力加速度【典例3】 (1)某同學在探究影響單擺周期的因素時有如下操作，請判斷是否恰當(填“是”或“否”)把單擺從平衡位置拉開約5釋放；_.在擺球經(jīng)過最低點時啟動秒表計時；_.用秒表記錄擺球一次全振動的時間作為周期；_.(2)該同學改進測量方法后，得到的部分測量數(shù)據(jù)見表用螺旋測微器測量其中一個擺球直徑的示數(shù)見圖1112，該球的直徑為_mm.根據(jù)下表中數(shù)

10、據(jù)可以初步判斷單擺周期隨_的增大而增大.數(shù)據(jù)組編號擺長/mm擺球質(zhì)量/g周期/s1999.332.22.02999.316.52.03799.232.21.84799.216.51.85501.132.21.46501.116.51.4解析單擺的擺角小于5時，單擺做簡諧振動當球擺到最低點時，速度最大，此位置開始計時誤差小為了減小誤差，應該記錄3050次全振動的時間，然后再計算出單擺的周期分析表格中的數(shù)據(jù)可知，當兩擺的擺長相同，質(zhì)量不同時，周期相同，而質(zhì)量相同，擺長長的周期大答案(1)是是否(2)20.685(20.68320.687)擺長【變式3】 (2011石家莊教學質(zhì)檢)石巖同學利用單擺測

11、重力加速度，他用分度值為毫米的直尺測得擺線長為89.40 cm，用游標卡尺測得擺球直徑如圖1113甲所示，讀數(shù)為_則該單擺的擺長為_ cm.用停表記錄單擺做30次全振動所用的時間如圖1113乙所示，則停表讀數(shù)為_s，如果測得的g值偏大，可能的原因是_(填序號)A計算擺長時用的是擺球的直徑B開始計時時，停表晚按下C擺線上端未牢固系于懸點，振動中出現(xiàn)松動，使擺線長度增加D實驗中誤將30次全振動記為31次答案2.050 cm90.42557.0ABD一、簡諧振動的規(guī)律及特點(中頻考查)1(重慶高考題)某地區(qū)地震波中的橫波和縱波傳播速率分別約為4 km/s和9 km/s.一種簡易地震儀由豎直彈簧振子P

12、和水平彈簧振子H組成(如圖1114所示)在一次地震中，震源在地震儀下方，觀察到兩振子相差5 s開始振動，則()AP先開始振動，震源距地震儀約36 kmBP先開始振動，震源距地震儀約25 kmCH先開始振動，震源距地震儀約36 kmDH先開始振動，震源距地震儀約25 km解析縱波傳播速率較大，因此P先振動，s9t4(t5)，t4 s，s36 km.答案A答案C3(2011上海卷，5)兩個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C二、受

13、迫振動和共振(低頻考查)4(2009寧夏理綜改編)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.若驅(qū)動力的振幅保持不變，下列說法正確的是()A當ff0時，該振動系統(tǒng)的振幅隨f減小而減小C該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f0D該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f解析物體在外界驅(qū)動力作用下的振動叫做受迫振動，物體做受迫振動時，振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率，跟物體的固有頻率沒有關(guān)系，驅(qū)動力的頻率接近物體的固有頻率時，受迫振動的振幅增大，所以D正確答案D答案A6(2009江蘇高考)在t0時刻，質(zhì)點A開始做簡諧運動，其振動圖象如圖1116所示質(zhì)點A振動的周

14、期是_s；t8 s時，質(zhì)點A的運動沿y軸的_方向(填“正”或“負”)；質(zhì)點B在波的傳播方向上與A相距16 m，已知波的傳播速度為2 m/s，在t9 s時，質(zhì)點B偏離平衡位置的位移是_cm.解析由圖象可知，T4 s，t8 s時與t0時質(zhì)點A的運動情況相同，沿y軸的正方向運動在t1 s時質(zhì)點A處于波峰，經(jīng)過8 s波峰向前傳播的距離Lvt28 m16 m，即在t9 s時波峰恰好傳到質(zhì)點B處，故其位移是10 cm.答案4正10 單擊此處進入 活頁限時訓練9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202210、雨中黃葉樹，燈下白頭人。20

15、22/10/162022/10/162022/10/1610/16/2022 2:03:05 AM11、以我獨沈久，愧君相見頻。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、故人江海別，幾度隔山川。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、乍見翻疑夢，相悲各問年。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。16 十月 20222022/10/162022/10/162022/10/1615

16、、比不了得就不比，得不到的就不要。十月 222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、行動出成果，工作出財富。2022/10/162022/10/1616 October 202217、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/169、沒有失敗，只有暫時停止成功！。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202210、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。2022/10/162022/10/162

17、022/10/1610/16/2022 2:03:05 AM11、成功就是日復一日那一點點小小努力的積累。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、不知香積寺，數(shù)里入云峰。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202214、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。16 十月 20222022/10/162022/10

18、/162022/10/1615、楚塞三湘接，荊門九派通。十月 222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。2022/10/162022/10/1616 October 202217、空山新雨后，天氣晚來秋。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/169、楊柳散和風，青山澹吾慮。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202210、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/2022 2:03:05 AM11、越是沒有本領(lǐng)的就越加自命不凡。2022/10/162022/10