高中物理復(fù)習(xí)8-1第1講機(jī)械振動(dòng)課件

第1講機(jī)械振動(dòng)課

程

標(biāo)

準(zhǔn)素

養(yǎng)

目

標(biāo)1.通過實(shí)驗(yàn)，掌握簡諧運(yùn)動(dòng)的特征，能用公式和圖像描述簡諧運(yùn)動(dòng)．2．通過實(shí)驗(yàn)，探究單擺的周期與擺長的定量關(guān)系，知道單擺的周期與擺長、重力加速度的關(guān)系．會(huì)用單擺測量重力加速度的大?。?．通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)受迫振動(dòng)的特點(diǎn)，了解產(chǎn)生共振的條件及其應(yīng)用．物理觀念：理解簡諧運(yùn)動(dòng)的概念及描述，認(rèn)識(shí)單擺和彈簧振子．科學(xué)思維：從動(dòng)力學(xué)和能量兩個(gè)方面認(rèn)識(shí)簡諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律，能解釋彈簧振子、單擺等生活中的情境，嘗試解讀其在生活中的應(yīng)用．考點(diǎn)一考點(diǎn)一簡諧運(yùn)動(dòng)的基本特征及應(yīng)用【必備知識(shí)·自主落實(shí)】1．簡諧運(yùn)動(dòng)：如果物體在運(yùn)動(dòng)方向上所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比，并且總是指向________，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是簡諧運(yùn)動(dòng)．2．平衡位置：物體在振動(dòng)過程中________為零的位置．3．回復(fù)力

效果力(1)定義：使物體返回到_________的力．(2)方向：總是指向_________．(3)來源：可以是某一個(gè)力，也可以是幾個(gè)力的________或某個(gè)力的________．平衡位置回復(fù)力平衡位置平衡位置合力分力4．兩種模型彈簧振子

理想物理模型(1)水平方向：如圖甲所示，回復(fù)力由彈簧的彈力提供．(2)豎直方向：如圖乙所示，回復(fù)力由________和彈簧________的合力提供．重力彈力【關(guān)鍵能力·思維進(jìn)階】1．[2024·江西高三校聯(lián)考]如圖所示，一水平輕質(zhì)彈簧左端固定在豎直墻上，右端連接一物體，物體靜止在光滑水平地面上的O點(diǎn)，現(xiàn)向左推物體，使物體到達(dá)A點(diǎn)后由靜止釋放，在彈力作用下物體向右運(yùn)動(dòng)，在物體整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，下列說法正確的是(

)A.物體從O點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的過程中，彈簧的彈性勢能先增大后減小B.物體從O點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的過程中，彈簧的彈性勢能先減小后增大C.物體從A點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)的過程中，彈簧的彈性勢能先增大后減小D.物體從A點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)的過程中，彈簧的彈性勢能先減小后增大答案：D解析：物體做簡諧運(yùn)動(dòng)，O點(diǎn)是平衡位置，所以物體從O點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的過程中，物體做減速運(yùn)動(dòng)，彈簧的彈性勢能一直增大，故A、B錯(cuò)誤；物體從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)，物體做加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過O點(diǎn)繼續(xù)向右時(shí)，物體做減速運(yùn)動(dòng)，所以彈簧的彈性勢能先減小后增大，故C錯(cuò)誤，D正確．故選D.

答案：B

3．如圖所示，彈簧振子在振動(dòng)過程中，振子從a到b歷時(shí)0.2s，振子經(jīng)a、b兩點(diǎn)時(shí)速度相同，若它從b再回到a的最短時(shí)間為0.4s，則該振子的振動(dòng)頻率為(

)A．1Hz

B．1.25Hz

C．2Hz

D．2.5Hz答案：B

思維提升簡諧運(yùn)動(dòng)的特征位移特征x＝Asin(ωt＋φ)受力特征回復(fù)力：F＝－kx；F(或a)的大小與x的大小成正比，方向相反能量特征系統(tǒng)的動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒對稱性特征質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過關(guān)于平衡位置O對稱的兩點(diǎn)時(shí)，速度的大小、動(dòng)能、勢能相等，相對于平衡位置的位移大小相等；由對稱點(diǎn)到平衡位置用時(shí)相等周期性特征考點(diǎn)二

相位圓頻率位移【關(guān)鍵能力·思維進(jìn)階】由圖像可獲取的五個(gè)信息(1)判定振動(dòng)的振幅A和周期T(如圖所示)．(2)判定振動(dòng)物體在某一時(shí)刻的位移．(3)判定某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向：①下一時(shí)刻位移若增加，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向是遠(yuǎn)離平衡位置；②下一時(shí)刻位移若減小，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向是指向平衡位置．(4)判定某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的加速度(回復(fù)力)的大小和方向．(5)比較不同時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的勢能和動(dòng)能的大?。|(zhì)點(diǎn)的位移越大，它所具有的勢能越大，動(dòng)能則越小．考向1簡諧運(yùn)動(dòng)圖像的理解和應(yīng)用例1某質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖像如圖所示，則(

)A．t＝0.2s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的速度方向向上B．0.2～0.4s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的速度一直減小C．t＝0.2s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的加速度方向向下D．0.2～0.4s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的加速度一直增大答案：C解析：在t＝0.2s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)位于最大位移處，故它的速度為0，故A錯(cuò)誤；在0.2～0.4s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)在由最大位移處向平衡位置移動(dòng)，故它的速度在增大，故B錯(cuò)誤；在t＝0.2s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)在最大位移處，受到指向平衡位置的力，即向下的力，所以它的加速度方向是向下的，故C正確；在0.2～0.4s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的加速度一直減小，故D錯(cuò)誤．

答案：BC

答案：B

答案：BC

考點(diǎn)三

垂直細(xì)線方向重心

答案：AD

例6(多選)圖甲是用力傳感器對單擺做小角度擺動(dòng)過程進(jìn)行測量的裝置圖，圖乙是與力傳感器連接的計(jì)算機(jī)屏幕所顯示的F-t圖像，其中F的最大值Fmax＝1.02N，已知擺球質(zhì)量m＝100g，重力加速度取9.8m/s2，π2取9.8，不計(jì)擺線質(zhì)量及空氣阻力．下列說法正確的是(

)A．單擺周期為0.8sB．單擺擺長為1.0mC．F的最小值Fmin＝0.96ND．若僅將擺球質(zhì)量變?yōu)?00g，單擺周期不變答案：CD

考點(diǎn)四考點(diǎn)四受迫振動(dòng)和共振【必備知識(shí)·自主落實(shí)】1．受迫振動(dòng)(1)概念：系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)．周期性外力(2)振動(dòng)特征：物體做受迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定后，物體振動(dòng)的頻率等于________的頻率，與物體的固有頻率________．驅(qū)動(dòng)力無關(guān)2．共振(1)概念：當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于________時(shí)，物體做受迫振動(dòng)的振幅最大的現(xiàn)象．(2)共振的條件：驅(qū)動(dòng)力的頻率等于_________．(3)共振的特征：共振時(shí)______最大．(4)共振曲線：如圖所示．f＝f0時(shí)，A＝________，f與f0差別越大，物體做受迫振動(dòng)的振幅________．固有頻率固有頻率振幅Am越小【關(guān)鍵能力·思維進(jìn)階】4．[2024·天津河西區(qū)質(zhì)量調(diào)查]如圖甲所示，一個(gè)有固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸的豎直圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，固定在圓盤上的小圓柱帶動(dòng)一個(gè)T形支架在豎直方向振動(dòng)，T形支架的下面系著一個(gè)由彈簧和小球組成的振動(dòng)系統(tǒng)．圓盤靜止時(shí)，讓小球做簡諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)圖像如圖乙所示．圓盤勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小球做受迫振動(dòng)，小球振動(dòng)穩(wěn)定時(shí)，下列說法正確的是(

)A．小球振動(dòng)的固有頻率是4HzB．小球做受迫振動(dòng)時(shí)周期一定是4sC．圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)周期在4s附近時(shí)，小球振幅顯著增大D.圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)周期在4s附近時(shí)，小球振幅顯著減小答案：C

5.(多選)同一地點(diǎn)，甲、乙單擺在驅(qū)動(dòng)力作用下振動(dòng)，其振幅A隨驅(qū)動(dòng)力頻率f變化的圖像如圖所示，下列說法正確的是(

)A．若驅(qū)動(dòng)力的頻率為f0，乙單擺振動(dòng)的頻率大于f0B.若驅(qū)動(dòng)力的頻率為f0，乙單擺振動(dòng)的頻率等于f0C．若驅(qū)動(dòng)力的頻率為3f0，甲、乙單擺振動(dòng)的振幅相同D．若驅(qū)動(dòng)力的頻率為3f0，甲、乙單擺振動(dòng)的頻率均為3f0答案：BD解析：當(dāng)物體做受迫振動(dòng)時(shí)，物體振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，故A錯(cuò)誤，B、D正確；受迫振動(dòng)物體的固有頻率與驅(qū)動(dòng)力頻率越接近，振幅越大，由圖可知，甲的固有頻率是f0，乙的固有頻率是2f0，若驅(qū)動(dòng)力的頻率為3f0，甲單擺振動(dòng)的振幅小于乙單擺振動(dòng)的振幅，故C錯(cuò)誤．故選BD.6．單擺M、N、O、P自由振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)圖像分別如圖甲、乙、丙、丁所示．現(xiàn)將單擺M、N、O、P懸掛在如圖所示支架的細(xì)線上，并保持各自的擺長不變，使其中一個(gè)單擺振動(dòng)，經(jīng)過足夠長的時(shí)間，其他三個(gè)都可能振動(dòng)起來．不計(jì)空氣阻力．下列判斷正確的是(

)A．若使M振動(dòng)起來，P不會(huì)振動(dòng)B．若使M振動(dòng)起來，穩(wěn)定時(shí)N振動(dòng)的周期仍小于2sC．若使P振動(dòng)起來，穩(wěn)定時(shí)N比M的振幅大D．若使O振動(dòng)起來，穩(wěn)定時(shí)M的振動(dòng)周期等于3s答案：D解析：若使M振動(dòng)起來，其他小球也會(huì)振動(dòng)，做受迫振動(dòng)，A錯(cuò)誤；受迫振動(dòng)的周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期，B錯(cuò)誤；若使P振動(dòng)起來，由于M的固有周期與驅(qū)動(dòng)力的周期相同，M發(fā)生共振，穩(wěn)定時(shí)M比N的振幅大，C錯(cuò)誤；O的周期為3s，使O振動(dòng)起來，M做受迫振動(dòng)，則穩(wěn)定時(shí)M的振動(dòng)周期為3s，D正確．故選D.思維提升簡諧運(yùn)動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振的比較振動(dòng)項(xiàng)目簡諧運(yùn)動(dòng)受迫振動(dòng)共振受力