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

高一物理第二學(xué)期教學(xué)計劃2007.3.7對教學(xué)計劃的說明一、指導(dǎo)思想

1、學(xué)習(xí)和落實教學(xué)大綱

2、研究初高中的銜接

3、加強(qiáng)教學(xué)研究，提高教學(xué)效益教研側(cè)重點：

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

課堂教學(xué)設(shè)計對教學(xué)計劃的說明二、教學(xué)要求：注重教學(xué)效益

1、教學(xué)起點要適當(dāng)

2、明確教學(xué)要求

3、重視教師的示范作用，注意規(guī)范

對教學(xué)計劃的說明三、教學(xué)進(jìn)度安排

第八章功動能定理1.5周

第九章機(jī)械能守恒定律2.0周

第十章機(jī)械振動1.5周

第十一章動量動量守恒定律2.0周

力學(xué)復(fù)習(xí)1.0周

第十二章分子熱運動能量守恒2.0周

第十三章固體、液體和氣體1.5周

第十四章電場電場強(qiáng)度1.0周

第十五章電場力的功電勢差1.5周

期末復(fù)習(xí)與練習(xí)2.0周1、做好競賽學(xué)生輔導(dǎo)工作高一物理力學(xué)競賽時間預(yù)賽時間2007年5月13日上午9：00-11：00范圍不要求動量、機(jī)械振動和機(jī)械波要求按高考考試說明的要求復(fù)賽時間2007年5月27日上午9：00-11：00范圍不要求機(jī)械振動和機(jī)械波要求按《全國中學(xué)生物理競賽內(nèi)容提要》的要求2、期中全區(qū)統(tǒng)練補充說明：第十章機(jī)械振動教材分析200.3.7主要內(nèi)容：一、全章概述二、內(nèi)容要求三、課時安排四、教法建議?振動是較為復(fù)雜的運動形式從運動學(xué)看它是加速度不斷改變的運動；從動力學(xué)來看，它是在變力作用下的運動。?承接了全部力學(xué)知識（本章的核心內(nèi)容是要綜合運用運動學(xué)、動力學(xué)及功和能的知識研究簡諧運動的基本特征和基本規(guī)律）一、全章概述（一）教材地位?振動和波的知識跟現(xiàn)代生活、社會、科技密切相關(guān),有著廣泛的應(yīng)用。(例如心電圖、核磁共振儀、地震儀、鐘擺等)。?振動是學(xué)習(xí)機(jī)械波的重要基礎(chǔ)。振動和波在教材中屬于重要的非主干知識。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04-16、05-17、06-17）理想模型1——彈簧振子：忽略摩擦力和彈簧質(zhì)量的一種理想模型。理想模型2——單擺：忽略擺線的質(zhì)量和擺線的長度變化。?物理模型理想化：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的物理方法。（二）滲透的研究物理問題的方法?近似的思想?圖像：應(yīng)用圖像描述物理規(guī)律。?依據(jù)所研究不同運動的特點，研究問題的思路和方法也會有所不同。如回復(fù)力、振動的位移、振動的平衡位置等概念都是研究機(jī)械振動特有的概念。振動圖像（三）知識結(jié)構(gòu)簡諧振動動力學(xué)特征描述振動的物理量：振幅、周期和頻率彈簧振子單擺兩個實例模型機(jī)械振動產(chǎn)生振動的必要條件自由振動運動學(xué)特征描述振動規(guī)律的方法公式法

y=Asin(t+)振動圖象能量轉(zhuǎn)化共振振動頻率與振幅的特點受迫振動現(xiàn)象條件（一）教學(xué)大綱中的內(nèi)容和要求內(nèi)容和要求演示簡諧運動(A)彈簧振子的振動簡諧運動的振幅、周期和頻率(A)

簡諧運動的振動圖象(A)

簡諧運動的振動圖象單擺(A)單擺周期公式(A)

單擺運動的等時性單擺的振動周期與擺長有關(guān)*用三角函數(shù)表示簡諧運動*相位自由振動和受迫振動(A)共振(A)

受迫振動和共振二、教學(xué)內(nèi)容和要求（二）2006年高考考試說明中的內(nèi)容要求和說明34彈簧振子.簡諧運動.簡諧振動的振幅、周期和頻率.簡諧振動的位移——時間圖像Ⅱ35單擺.在小振幅條件下單擺作簡諧運動.周期公式Ⅱ36振動中的能量轉(zhuǎn)化Ι37自由振動和受迫振動.受迫振動的振動頻率,共振及其常見的應(yīng)用ΙⅠ.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。Ⅱ.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，并能在實際問題的分析、綜合、推理和判斷等過程中運用。（三）新課標(biāo)中的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)

（1）通過觀察和分析，理解簡諧運動的特征。能用公式和圖像描述簡諧運動的特征。例1比較做簡諧運動的物體在不同位置所受的力、速度、加速度、動能和勢能。

例2用兩個擺長相同的單擺演示簡諧運動的相位差。（2）通過實驗，探究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。會用單擺測定重力加速度。（4）通過實驗，認(rèn)識受迫振動的特點。了解產(chǎn)生共振的條件以及在技術(shù)上的應(yīng)用。例3調(diào)查生活和生產(chǎn)中受迫振動的應(yīng)用實例及利用和防止共振的實例。

實驗專題：研究彈簧振子的周期與小球質(zhì)量的關(guān)系。

?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.第一節(jié)機(jī)械振動簡諧運動2課時第二節(jié)探究影響單擺振動周期的因素1課時第三節(jié)簡諧振動的圖像1課時第四節(jié)受迫振動1課時實驗用單擺測定重力加速度1課時三、課時安排:6課時機(jī)械振動、回復(fù)力、簡諧運動位移、振幅、周期、頻率簡諧運動的特征全振動過程中各量的變化抽象第一節(jié)機(jī)械振動簡諧運動四、教學(xué)建議本節(jié)知識特點：概念多機(jī)械振動系統(tǒng)：是指圍繞其靜平衡位置作來回往復(fù)運動的機(jī)械系統(tǒng)，單擺就是一種簡單的機(jī)械振動系統(tǒng)。構(gòu)成機(jī)械振動系統(tǒng)的基本要素有慣性、恢復(fù)性和阻尼。1、機(jī)械振動相關(guān)知識點的說明：機(jī)械振動：物體在平衡位置附近所做的往復(fù)運動．振動的分類

（1）按產(chǎn)生振動的原因來分類：

自由振動受迫振動（2）按振幅分類：阻尼振動無阻尼振動（3）按振動的規(guī)律來分類：簡諧振動復(fù)合周期振動準(zhǔn)周期振動瞬態(tài)振動隨機(jī)振動復(fù)合周期振動:是由兩個或兩個以上的頻率之比為有理數(shù)的簡諧振動復(fù)合而成。準(zhǔn)周期振動:是由頻率比不全為有理數(shù)的簡諧振動疊加而成。瞬態(tài)振動:是指在極短時間內(nèi)僅持續(xù)幾個周期的振動。隨機(jī)振動:沒有確定的周期，振動量與時間也無一定的關(guān)系。建議：抓住典型振動的觀察與分析觀察與思考：運動特點？?運動特點：（1）有一個“中心位置”（平衡位置）（2）運動具有往復(fù)性?產(chǎn)生機(jī)械振動的必要條件：受到回復(fù)力的作用

2.回復(fù)力:

?物體偏離平衡位置后受到的總是指向平衡位置的力。

?使物體回到平衡位置的力。

?以效果命名的力。（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。OGNGNFGNF彈簧彈力回復(fù)力OGFGFGF彈簧彈力與重力的合力回復(fù)力分析歸納：物體回到平衡位置的原因？?認(rèn)識回復(fù)力建議：典型振動受力分析?平衡位置：回復(fù)力為零的位置3.位移：在振動中指平衡位置到振動物體所在位置的有向線段。所以在振動中位移與某時刻對應(yīng)。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)。建議：通過練習(xí)來鞏固彈簧振子：彈簧—物體系統(tǒng)

物體在平衡位置的兩側(cè)，在彈性恢復(fù)力和慣性兩個因素互相制約下，不斷重復(fù)相同的運動過程。（1）彈簧振子理想模型理想化條件：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4、簡諧運動?振幅（1）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)系振幅是標(biāo)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。最大位移的大小等于振幅。（2）描述振動特性的物理量（1）周期T：（單位：秒）振動物體完成一次全振動所經(jīng)歷的時間（2）頻率f：（單位：赫茲、赫、Hz）1秒內(nèi)完成全振動的次數(shù)（3）（4）周期和頻率是表示振動快慢的物理量（5）簡諧運動的周期（或頻率）與振幅無關(guān)由振動系統(tǒng)本身的性質(zhì)決定——固有周期（頻率）T=1/f?周期和頻率位移大小成正比方向與位移相反物體在與的回復(fù)力的作用下的振動說明：通過對彈簧振子的分析，從中認(rèn)識簡諧運動的一般概念及其產(chǎn)生條件，且從胡可定律論證彈簧振子的回復(fù)力滿足F回=-kx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k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)。簡諧運動的條件：F回=-kxk：F與x的比例系數(shù)，由振動系統(tǒng)本身因素決定負(fù)號含義：F與x的方向相反（3）簡諧運動????振動過程的運動學(xué)量的變化和運動特點位移x、速度v?振動過程的力學(xué)量的變化回復(fù)力F、加速度a與位移x變化的關(guān)系?振動過程中的能量變化動能、勢能、機(jī)械能與位移變化的關(guān)系?理解簡諧運動的時空對稱性時間相差T或nT的兩個時刻,物體運動狀態(tài)相同.時間相差T/2或(2n+1)T/2的兩個時刻,x

、

v、

a大小相同方向相反.關(guān)于平衡位置對稱的兩點,如圖所示的C點和D點，速度大小相等，動能、勢能相等。如圖所示中，物體由C直接到O和由O直接到D的時間相等；物體由B直接到C和由A直接到D的時間相等。B

OADC觀察：彈簧振子的運動思考：描述各振動物理量的變化？振子的運動A→OO→BB→OO→A位移的變化回復(fù)力的變化加速度的變化速度的變化A建議：加強(qiáng)物理過程分析由學(xué)生總結(jié)得出：x↑(離開平衡位置)

→

F、a、

Ep

↑

→v、Ek↓F、a一定跟x方向相反,v、跟x方向可同可反。

關(guān)鍵是抓住位移x!回復(fù)力：大?。号c位移成正比，F(xiàn)=-kx方向：總指向平衡位置，與位移方向相反（變力）加速度：大小：a=-kx/m與位移成正比方向：與位移方向相反，與F回方向相同（加速度變化）速度大小：振幅處v=0平衡位置v最大方向：與運動方向相同振子遠(yuǎn)離平衡位置：位移x：（）、加速度（）、速度（）最大位移處（x=A）：a最大、v=0振子靠近平衡位置：位移x：（

）、加速度（）、速度（）平衡位置時：（x=0）：a=0、v最大問題1：彈簧振子先后連續(xù)經(jīng)過同一點時，哪些物理量是相同的？?理解一次全振動從任一初始時刻起，物體的運動狀態(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。一次全振動經(jīng)過4個振幅的路程。問題2：振子在某時經(jīng)過某點向右運動，經(jīng)歷怎樣的運動才能再次恢復(fù)到與此時完全相同的運動狀態(tài)？問題3：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?理解簡諧運動的周期性和對稱性從局部來看：是變加速直線運動從整體來看:周期性運動?對簡諧振動的認(rèn)識一個運動物體，它的加速度a與它離開平衡位置的距離恒成正比而反向，那么此物體一定作簡諧振動。物體離開平衡位置后，總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離成正比的力的作用，則此物體一定在作簡諧振動。運動學(xué)特征動力學(xué)特征kxma-=F回=-kx簡諧運動實例1.彈簧振子在光滑水平面上以O(shè)為平衡位置在AB兩點間做簡諧運動，AB間距為10cm,振子從A到B的運動時間為0.4s，則1）彈簧振子的振幅

,周期

,頻率

.2）若從振子經(jīng)過A點開始計時，經(jīng)過1s振子處在

位置，位移大小

，振子所走過的路程為

。3）若從振子經(jīng)過A點開始計時，經(jīng)過4.6s振子處在

位置，位移大小

，振子所走過的路程為

。4）若振子的質(zhì)量為200g,彈簧的勁度系數(shù)為10N/m，振子振動時在

位置具有最大加速度，大小為

。ABO參考題

2.彈簧振子在光滑的水平面上做簡諧運動，在振子向平衡位置運動的過程中（D）A．振子所受的回復(fù)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

3.一彈簧振子從O點開始做簡諧運動，它從O點第一次到達(dá)O點附近的M點，用了時間3s,再經(jīng)過2s，振子再次經(jīng)過M點，則振子振動的周期為

s，振子第三次經(jīng)過M點，還要經(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)a、b兩點的速度相同，若它從a到b歷時0.2s,從b再回到a的最短時間為0.4s,則該振子的振動頻率為：（B）A.1Hz;B.1.25Hz;C.2Hz;D.2.5Hz.bdocaVaVb5.豎直懸掛的輕質(zhì)彈簧勁度系數(shù)為40N/m,下端系著A、B兩個重球，質(zhì)量分別為100g、500g，系統(tǒng)靜止時未超出彈性限度。若剪斷A、B間的繩后，A在豎直方向做簡諧運動，則1）A振動的平衡位置在何處？2）A振動的振幅多大？3）A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，將一個小球輕放在彈簧上，M點為輕彈簧豎直放置時彈簧頂端位置，在小球下落的過程中，小球以相同的速度通過A、B兩點，歷時1s，過B點后再經(jīng)過1s，小球再一次通過B點，小球在2s內(nèi)通過的路程為6cm，N點為小球下落的最低點，則小球在做簡諧運動的過程中1）周期為

；振幅為

；2）小球由M點下落到N點的過程中，動能EK、重力勢能EP、彈性勢能EP’的變化為

；

3）小球在最低點N點的加速度大小

重力加速度g（填>、＝、<）。MAOBN（1）4s，3cm；（2）先增大后減小，一直減小，一直增大；（3）=7.如圖所示，木塊質(zhì)量為M，小車質(zhì)量為m，它們之間的最大靜摩擦力為f，在勁度系數(shù)為k的輕彈簧作用下沿光滑水平地面做簡諧運動．為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______。圖kmMf(m+M)/km第二節(jié)探究影響單擺振動周期的因素1、單擺模型：（理想化物理模型）

?由兩個物體組成系統(tǒng)——線、小球。?有三個理想化條件細(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)線的質(zhì)量可忽略；細(xì)線長度遠(yuǎn)大于小球直徑，小球可看成質(zhì)點；?懸點固定。相關(guān)知識點的說明：?平衡位置：點Ｏ?受力分析：重力、彈力?運動分析：以點Ｏ為平衡位置的振動以懸點Ｏ'為圓心的圓周運動?力與運動的關(guān)系：回復(fù)力大?。合蛐牧Υ笮。?.單擺振動的回復(fù)力來源'?重力的沿圓弧切線方向的分力提供回復(fù)力O'OTG3.單擺做簡諧運動的條件F回＝mgsinθ很小時：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lllxxxOPOPxsinθ≈θ—≈－，ll近似條件：擺角θ/o1234567θ/rad0.01740.03490.05230.06980.08720.10470.1221sinθ0.01740.03490.05230.06970.08710.10450.1218θ-sinθ0.00000.00000.00000.00010.00010.00020.0003擺角θ/o89101112131415θ/rad0.13960.15700.17440.19190.20930.22680.24420.2617sinθ0.13910.15640.17360.19070.20780.22480.24180.2587θ-sinθ0.00050.00060.00090.00120.00150.00190.00240.0030θ/rad與sinθ值的差別回復(fù)力大?。汉苄r：在擺角很小的情況下（＜5o）

，單擺所受回復(fù)力跟位移成正比且方向相反，單擺做簡諧運動．xF回＝mgsinθxsinθ≈－lxlmgF-=回回復(fù)力：跟擺長的平方根成正比跟重力加速度的平方根成反比，跟振幅、擺球的質(zhì)量無關(guān)。

4.單擺做簡諧運動的周期g由單擺所在的空間位置決定。即我們常說的等效重力加速度。由G=g知，g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)求出單擺所在處的等效值g′代入公式，g不一定等于9.8m/s2。g還由單擺系統(tǒng)的運動狀態(tài)決定。相對地球靜止的單擺，g為重力加速度，相對地球作加速運動的單擺，因發(fā)生超重或失重現(xiàn)象，此時周期發(fā)生相應(yīng)變化，這時公式中的g應(yīng)理解成視重力加速度，視運動情況分別為g+a或g-a中有關(guān)g的理解：?5.單擺探究教學(xué)的處理：影響單擺振動周期的因素（＜5o）（1）提出問題：單擺作簡諧振動時振動周期與哪些因素有關(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)（3）制訂計劃并設(shè)計實驗（探究方法：控制變量法）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？（4）實驗：建議分組，按探究因素不同分組（5）分析歸納得出結(jié)論：各組匯報實驗結(jié)論

?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。定量探究：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)字化實驗手段探究周期公式定性探究：周期與擺球質(zhì)量、振幅無關(guān)與擺長、重力加速度有關(guān)與擺球質(zhì)量是否有關(guān)？與振幅是否有關(guān)？與擺長是否有關(guān)？與重力加速度有關(guān)？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。1.周期為2s的單擺叫秒擺，則1）秒擺的擺長為

。2）擺長減為原長的1/4，周期變?yōu)?/p>

s。3）擺球的質(zhì)量減為原來的1/4，周期變?yōu)?/p>

s。4）振幅減為原來的1/4，周期變?yōu)?/p>

s。5）重力加速度減為原來的1/4，周期變?yōu)?/p>

s。參考題2.如圖所示,AB為半徑R約為2m的一段光滑圓弧面,AB兩點在同一水平面上,且AB弧長為10cm,將小球從A點釋放,則它運動到B點所用的時間是

.OBAR3.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T0。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h。（把地球看作質(zhì)量均勻分布的半徑為R的球體）4.將擺球質(zhì)量一定、擺長為l的單擺豎直懸掛中升降機(jī)內(nèi),在升降機(jī)以恒定的加速度a(a<g)豎直加速下降的過程中,單擺在豎直平面內(nèi)做小擺角振動的周期應(yīng)等于

。答案:5.如下圖所示，半徑是0.2m的圓弧狀光滑軌道置于豎直面內(nèi)并固定在地面上，軌道的最低點為B，在軌道的A點（弧AB所對圓心角小于5°）和弧形軌道的圓心O兩處各有一個靜止的小球Ⅰ和Ⅱ，若將它們同時無初速釋放，先到達(dá)B點的是____球，原因是______（不考慮空氣阻力）Ⅱ第三節(jié)簡諧運動的圖象獲得振動圖象的方法對振動圖象的認(rèn)識振動圖象的應(yīng)用振動圖像：記錄在不同時刻振子偏離平衡位置的位移情況（能夠反映振子的位置但并不是振子的真實位置，即振動圖線不是振子運動的軌跡）頻閃照相的實驗方法借助記錄裝置的實驗方法1、獲得振動圖象（位移—時間圖像）的方法：情景圖象頻閃照相的實驗方法觀察頻閃照片（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描點連線得振動曲線時間t0t02t03t04t05t06t0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)別振動圖像：一質(zhì)點不同時刻的振動情況；波動圖像：不同時質(zhì)點同一時刻的振動情況。借助記錄裝置的實驗方法？?為什么實驗中紙帶運動的距離可以代表時間？（1）讓砂擺擺動，木板不動，觀察振子的運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位置？（2）讓砂擺擺動，同時讓木板勻速運動，觀察振子的運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？

注意：演示時要避免單擺做圓錐擺砂擺實驗?時間軸的理解紙帶運動的距離與時間成正比在振子上安裝一只記錄筆，下面放一條白紙帶，當(dāng)振子振動時，沿垂直于振動方向勻速拉動紙帶，筆在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把振子畫在旁邊以加深對x-t圖的認(rèn)識，是避免將來與波的圖象相混的有效辦法。在振動物體上固定記錄筆的方法樹立圖象和情景之間的對應(yīng)關(guān)系記錄振動的方法在實際生活中的應(yīng)用心電圖儀地震儀2、對振動圖象的認(rèn)識(1)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，以及位移隨時間變化的規(guī)律．

?注意振動圖象不是質(zhì)點的運動軌跡．(2)特點：只有簡諧運動的圖象才是正弦(或余弦)曲線。

振動圖像的應(yīng)用①簡諧運動的位移隨時間按正弦或余弦規(guī)律變化。②可直觀地讀取振幅A、周期T及各位移、時刻的對應(yīng)值。③判定某時刻回復(fù)力、加速度方向。④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，斜率為正值時速度為正，斜率為負(fù)值時速度為負(fù)。⑤判斷某段時間內(nèi)位移、回復(fù)力、加速度、速度、動能、勢能的變化情況。隱性表象還是要抓住位移x!振動圖像在實際中的應(yīng)用*用三角函數(shù)表示簡諧運動*相位

?投影圓的方法?條件好的學(xué)?？勺寣W(xué)生自學(xué),也可在教師指導(dǎo)下學(xué)習(xí).－44t/sy/cm00.40.81.21.如圖為簡諧運動的圖象1）振幅為

周期為

。2）0到1.2s時間內(nèi)質(zhì)點在

時具有最大加速度質(zhì)點在

時具有正向最大加速度質(zhì)點在

時具有負(fù)向最大速度質(zhì)點在

時具有最大動能質(zhì)點加速度始終指向負(fù)向的時間為

s。質(zhì)點速度始終指向負(fù)向的時間為

。在0.2s至0.4s時間段內(nèi)，質(zhì)點速度方向與加速度方向

。在0.4s至0.6s時間段內(nèi)，質(zhì)點速度方向與加速度方向

。ABC質(zhì)點在A、B兩點對應(yīng)的時刻，速度關(guān)系如何？加速度關(guān)系如何？B、C兩點的速度加速度關(guān)系如何？參考題2.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？2）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方向，從t=0起，乙第一次到達(dá)左方最大位移處時，甲振動到什么位置？向什么方向運動？t/sx/cm10-1002314甲乙3.如圖所示為一質(zhì)點的振動圖象，由圖可知（）A.質(zhì)點振動的振幅是8cm，M、H兩點所對應(yīng)的時間間隔為一個周期B.M、N、G、H點對應(yīng)的時刻，質(zhì)點振動的速度相同C.P、Q所對應(yīng)的時刻質(zhì)點的加速度相同D.t＝0.1s時，質(zhì)點的動能正在向勢能轉(zhuǎn)化t/sx/cm4-40PNQMHG0.30.91.54.一單擺的擺長為1m,擺球在t=0時刻正從平衡位置向右運動,若g=10m/s2,則在0.8s時擺球的運動情況是()A.正在向左做減速運動,加速度正在增大B.正在向左做加速運動,加速度正在減小C.正在向右做減速運動,加速度正在增大D.正在向右做加速運動,加速度正在減小5.如圖甲所示是演示砂擺振動圖象的實驗裝置，砂擺的運動可看作簡諧運動。若某次實驗中用手向外拉木板的速度是0.2m/s，木板的長度是0.6m，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，則這次實驗所用的砂擺的周期為多少？擺長為多少？6.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動，以向上的位移為正，其振動圖象如圖所示，在圖象上取a、b、c、d四點，則下列說法中正確的是（）A、a點對應(yīng)的時刻貨物對車廂底板的壓力最小B、b點對應(yīng)的時刻貨物對車廂底板的壓力最大C、c點對應(yīng)的時刻貨物對車廂底板的壓力最大D、d點對應(yīng)的時刻貨物對車廂底板的壓力等于貨物的重力txOabAcd簡諧運動的能量阻尼振動與無阻尼振動自由振動與受迫振動共振第四節(jié)受迫振動

1.簡諧運動的能量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。對于給定的振動系統(tǒng)，其做簡諧運動的能量由振幅決定。振動的動能由振動速度決定，振動的勢能由振動位移決定。2、阻尼振動與無阻尼振動阻尼振動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。?形成阻尼振動的原因是：振動物體克服摩擦或其他阻力做功而逐漸減小能量。無阻尼振動的振幅不變，是等幅振動。?注意：無阻尼振動不一定是無阻力振動，因振動有阻力，但能及時對振動系統(tǒng)補充能量，振幅仍可保持不變。受迫振動(1)受迫振動的概念(2)驅(qū)動力的概念(3)受迫振動的頻率特點(4)受迫振動的振幅的特點3、自由振動與受迫振動自由振動?是外界對系統(tǒng)一次提供一定能量之后任其振動的過程.?固有周期和固有頻率:由振動系統(tǒng)自身的性質(zhì)所決定受迫振動?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?振動周期與周期性外力的頻率相同，即f振=f驅(qū)。?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)(固有角頻率、質(zhì)量)、阻尼的大小和強(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；動能最大時，勢能不一定最小。受迫振動的振幅隨時間的變化4.共振(1)從實驗認(rèn)識共振現(xiàn)象，總結(jié)產(chǎn)生共振現(xiàn)象的條件及共振現(xiàn)象的特征(2)共振現(xiàn)象的應(yīng)用與防止利用共振：使驅(qū)動力的頻率接近直至等于振動系統(tǒng)的固有頻率。應(yīng)用:共振篩、共振測速。音箱——聲音的共鳴，使悅耳的聲音加強(qiáng)，某些噪聲相對減弱。防止共振：使驅(qū)動力的頻率遠(yuǎn)離振動系統(tǒng)的固有頻率。應(yīng)用:如橋梁、高樓的固有頻率調(diào)得很低，這樣使它的頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離周圍環(huán)境可能出現(xiàn)的驅(qū)動力的頻率，避免共振現(xiàn)象發(fā)生而損壞建筑。建議：做好實驗，媒體支持，聯(lián)系實際1.正在運轉(zhuǎn)的機(jī)器，當(dāng)其飛輪轉(zhuǎn)得很快時，機(jī)器的振動并不強(qiáng)烈，切斷電源，飛輪轉(zhuǎn)動逐漸慢下來，到某一時刻t，機(jī)器反而會發(fā)生強(qiáng)烈的震動。此后飛輪轉(zhuǎn)速繼續(xù)變慢，機(jī)器的振動也會隨之減弱，這種現(xiàn)象說明（C）A.在時刻t飛輪的慣性最大B.在時刻t飛輪的轉(zhuǎn)動頻率最大C.在時刻t飛輪的轉(zhuǎn)動頻率與機(jī)身的固有頻率相等發(fā)生共振D.純屬偶然現(xiàn)象，沒有規(guī)律參考題2.汽車的車身時裝在彈簧上的，這個系統(tǒng)的固有周期是1.5s。汽車在一條起伏不平的路上行駛，路上各凸起處大約都相隔8m，汽車以多大速度行駛時，汽車上下顛簸得最厲害？5.33m/s3.一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子,圖1所示的裝置可用于研究該彈簧振子的受迫振動.勻速轉(zhuǎn)動把手時,曲桿給彈簧振子以驅(qū)動力,使振子做受迫振動。把手勻速轉(zhuǎn)動的周期就是驅(qū)動力的周期,改變把手勻速轉(zhuǎn)動的速度就可以改變驅(qū)動力的周期.若保持把手不動,給砝碼一向下的初速度,砝碼便做簡諧運動,振動圖線如圖2所示.當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動,受迫振動達(dá)到穩(wěn)定時,砝碼的振動圖線如圖3所示.若用T0表示彈簧振子的固有周期,T表示驅(qū)動力的周期,Y表示受迫振動達(dá)到穩(wěn)定后砝碼振動的振幅,則(AC)A.由圖線可知T0=4sB.由圖線可知T0=8sC.當(dāng)T在4s附近時,Y顯著增大;當(dāng)T比4s小得多或大得多時,Y很小D.當(dāng)T在8s附近時,Y顯著增大;當(dāng)T比8s小得多或大得多時,Y很小4.鋪設(shè)鐵軌時，每兩根鋼軌接縫處都必須留有一定的間隙，勻速運行列車經(jīng)過軌端接縫處時，車輪就會受到一次沖擊。由于每一根鋼軌長度相等，所以這個沖擊力是周期性的，列車受到周期性的沖擊做受迫振動。普通鋼軌長為12.6m,列車固有振動周期為0.315s。下列說法正確的是(AD)A.列車的危險速率為40m/sB.列車過橋需要減速，是為了防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象C.列車運行的振動頻率和列車的固有頻率總是相等的D.增加鋼軌的長度有利于列車高速運行實驗用單擺測定重力加速度1.該實驗的特點：用最簡單的儀器裝置和簡便方法，通過精心操作，得到相當(dāng)精確的結(jié)果（該實驗之所以重要就在于此）。2.實驗滲透的解決問題的方法：通過多次累積測量減少相對誤差的方法。3.對實驗裝置的要求：（1）擺球：密度大、體積小且?guī)е行目椎那颍?）擺線：長約1m、質(zhì)量小且不易伸長的絲線。（3）懸點要固定：可用夾子將擺線夾緊；也