高中物理專題1機(jī)械振動的理解和應(yīng)用

專題一機(jī)械振動了解和應(yīng)用1/30一、簡諧運(yùn)動與圖像問題綜合1．描述簡諧運(yùn)動物理量有幾個主要矢量(F、a、x、v)，分析這些矢量在運(yùn)動過程中改變時，能夠依據(jù)題意作出運(yùn)動簡圖，把振子運(yùn)動過程表示出來，再來分析各個量改變．2．簡諧運(yùn)動圖像能夠反應(yīng)簡諧運(yùn)動規(guī)律： (1)由圖像能夠知道振動周期； (2)讀出不一樣時刻位移； (3)確定速度大小、方向改變趨勢； (4)依據(jù)位移改變判斷加速度改變、質(zhì)點(diǎn)動能和勢能改變情況．2/30[復(fù)習(xí)過關(guān)]1．如圖1所表示為一彈簧振子振動圖像，要求向右方向?yàn)檎较?，試依?jù)圖像分析以下問題： (1)如圖2所表示，振子振動起始位置是________，從起始位置開始，振子向________(填“右”或“左”)運(yùn)動．3/30(2)在圖2中，找出圖1中O、A、B、C、D各點(diǎn)對應(yīng)振動過程中哪個位置？即O對應(yīng)________，A對應(yīng)______，B對應(yīng)________，C對應(yīng)________，D對應(yīng)______．(3)在t＝2s時，振子速度方向與t＝0時振子速度方向________．(4)振子在前4s內(nèi)位移等于________．4/30解析(1)由xt圖像知，在t＝0時，振子在平衡位置，故起始位置為E；從t＝0時，振子向正最大位移處運(yùn)動，即向右運(yùn)動．(2)由xt圖像知：O點(diǎn)、B點(diǎn)、D點(diǎn)對應(yīng)平衡位置E點(diǎn)，A點(diǎn)在正最大位移處，對應(yīng)G點(diǎn)；C點(diǎn)在負(fù)最大位移處，對應(yīng)F點(diǎn)．(3)t＝2s時，圖線斜率為負(fù)，即速度方向?yàn)樨?fù)方向；t＝0時，圖線斜率為正，即速度方向?yàn)檎较?，故兩時刻速度方向相反．(4)4s末振子回到平衡位置，故振子在前4s內(nèi)位移為零．答案(1)E右(2)E

G

E

F

E(3)相反(4)05/302．質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動，其xt關(guān)系如圖3.以x軸正向?yàn)樗俣葀正方向，該質(zhì)點(diǎn)vt關(guān)系是()6/307/30二、簡諧運(yùn)動周期性和對稱性1．周期性 做簡諧運(yùn)動物體在完成一次全振動后，再次振動時則是重復(fù)上一個全振動形式，所以做簡諧運(yùn)動物體經(jīng)過同一位置能夠?qū)?yīng)不一樣時刻，做簡諧運(yùn)動物體含有周期性．8/302．對稱性 (1)速率對稱性：振動物體在關(guān)于平衡位置對稱兩位置含有相等速率． (2)加速度和回復(fù)力對稱性：振動物體在關(guān)于平衡位置對稱兩位置含有等大反向加速度和回復(fù)力． (3)時間對稱性：振動物體經(jīng)過關(guān)于平衡位置對稱兩段位移時間相等；振動過程中經(jīng)過任意兩點(diǎn)A、B時間與逆向經(jīng)過時間相等．9/30[復(fù)習(xí)過關(guān)]

3．如圖4所表示，質(zhì)量為m物體放在彈簧上，與彈簧一起在豎直方向上做簡諧運(yùn)動，當(dāng)振幅為A時，物體對彈簧最大壓力是物重1.5倍，則物體對彈簧最小壓力是________．要使物體在振動中不離開彈簧，振幅不能超出________．10/3011/30由以上能夠得出振幅為A時最大回復(fù)力為0.5mg，所以有kA＝0.5mg③欲使物體在振動中不離開彈簧，則最大回復(fù)力可為mg，所以有kA′＝mg④由③④兩式聯(lián)立解得A′＝2A．12/304．一水平彈簧振子做簡諧運(yùn)動，周期為T，則()13/3014/30三、單擺周期公式應(yīng)用15/30[復(fù)習(xí)過關(guān)]5．如圖5所表示，固定曲面AC是一段半徑為4.0m光滑圓弧形成，圓弧與水平方向相切于A點(diǎn)，AB＝10cm，現(xiàn)將一小物體先后從斜面頂端C和斜面圓弧部分中點(diǎn)D處由靜止釋放，抵達(dá)斜曲面底端時速度分別為v1和v2，所需時間為t1和t2，以下說法正確是() A．v1>v2

t1＝t2

B．v1>v2

t1>t2 C．v1<v2

t1＝t2

D．v1<v2

t1>t216/3017/306．正在修建房頂上固定一根不可伸長細(xì)線垂到三樓窗沿下，某同學(xué)應(yīng)用單擺原理測量窗上沿到房頂高度，先將線下端系上一個小球，發(fā)覺當(dāng)小球靜止時，細(xì)線恰好與窗子上沿接觸且保持豎直，他打開窗子，讓小球在垂直于墻豎直平面內(nèi)擺動，如圖6所表示，從小球第1次經(jīng)過圖中B點(diǎn)開始計時，第21次經(jīng)過B點(diǎn)時用30.0s；球在最低點(diǎn)B時，球心到窗上沿距離為1.0m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭取π2m/s2；依據(jù)以上數(shù)據(jù)可得小球運(yùn)動周期T＝________s；房頂?shù)酱吧涎馗叨萮＝________m.18/3019/307．有兩個同學(xué)利用假期分別去參觀北京大學(xué)和浙江大學(xué)物理試驗(yàn)室，并各自在那里利用先進(jìn)DIS系統(tǒng)較準(zhǔn)確地探究了“單擺周期T與擺長l關(guān)系”，他們經(jīng)過校園網(wǎng)交換試驗(yàn)數(shù)據(jù)，并由計算機(jī)繪制了T2l圖像，如圖7甲所表示，去北大同學(xué)所測試驗(yàn)結(jié)果對應(yīng)圖線是________(填“A”或“B”)．另外，在浙大做探究同學(xué)還利用計算機(jī)繪制了兩種單擺振動圖像(如圖乙)，由圖可知，兩單擺擺長之比la∶lb＝________.20/3021/3022/308．有一單擺，其擺長l＝1.02m，擺球質(zhì)量m＝0.10kg，已知單擺做簡諧運(yùn)動，單擺振動30次用時間t＝60.8s，試求： (1)當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋?(2)假如將這個擺改為秒擺，擺長應(yīng)怎樣改變？改變多少？(秒擺周期為2s)23/3024/30四、阻尼振動、受迫振動及共振1．阻尼振動系統(tǒng)周期決定于振動系統(tǒng)本身性質(zhì)，與振幅無關(guān)．阻尼振動過程中，振幅減小，周期不變．2．受迫振動系統(tǒng)振動頻率等于驅(qū)動力頻率，與物體固有頻率無關(guān)．3．當(dāng)系統(tǒng)做受迫振動時，假如驅(qū)動力頻率十分靠近系統(tǒng)固有頻率，系統(tǒng)振幅會很大．當(dāng)驅(qū)動力頻率f等于系統(tǒng)固有頻率f0時，受迫振動振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振．25/30[復(fù)習(xí)過關(guān)]9．上端固定一根細(xì)線下面懸掛一擺球，擺球在空氣中擺動，擺動幅度越來越小，對此現(xiàn)象以下說法正確是() A．能量正在消失 B．?dāng)[球機(jī)械能守恒 C．?dāng)[球振動周期在逐步變小 D．總能量守恒，擺球機(jī)械能正在降低，降低機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能26/30解析依據(jù)能量守恒定律可知，能量不會消失，故A錯誤；由題意可知，擺球機(jī)械能因?yàn)樽枇ψ龉υ絹碓叫?，故機(jī)械能不再守恒；降低機(jī)械能轉(zhuǎn)化為周圍內(nèi)能，故D正確，B、C錯誤．答案D27/3010．如圖8所表示，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2Hz.現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動搖把，轉(zhuǎn)速為240r/min