《高中物理 第1章 機械振動章末總結課件 滬科版選修34》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高中物理 第1章 機械振動章末總結課件 滬科版選修34（34頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、網絡構建區(qū)機械振動機械振動簡諧振動簡諧振動運動特征：運動特征： 、 受力特征：回復力受力特征：回復力F 特征特征描述簡諧描述簡諧運動的物運動的物理量理量位移：位移：xAsin ( (t) )振幅振幅A：偏離平衡位置的位移大小的：偏離平衡位置的位移大小的周期周期T：完成一次：完成一次 所用的時間所用的時間頻率頻率f：單位時間內：單位時間內 的次數的次數相位：描述振動的步調相位：描述振動的步調往復運動往復運動周期性周期性kx最大值最大值全振動全振動全振動全振動簡簡諧諧振振動動簡諧運動簡諧運動的圖像的圖像正弦正弦( (或余弦或余弦) )曲線：縱坐標表示曲線：縱坐標表示 ，橫坐標，橫坐標 表示表示物理
2、意義：描述物理意義：描述從圖像可獲得的信息：從圖像可獲得的信息： 、 、 等等兩個重兩個重要模型要模型彈簧振子：合力為回復力彈簧振子：合力為回復力單擺單擺回復力來源：回復力來源：做簡諧運動的條件：做簡諧運動的條件：周期公式：周期公式：T實驗：用單擺測定重力加速度實驗：用單擺測定重力加速度g簡諧運動的能量：簡諧運動的能量： 決定振動的能量決定振動的能量位移位移時間時間振子的位移隨時間變化的規(guī)律振子的位移隨時間變化的規(guī)律振幅振幅周期周期位移位移重力的切向分力重力的切向分力擺角很小擺角很小2振幅振幅簡簡諧諧振振動動阻尼振動阻尼振動特征：特征： 遞減遞減能量轉化：能量轉化： 轉化為轉化為受迫振動受迫振
3、動定義：在定義：在 作用下的振動作用下的振動頻率：振動頻率等于頻率：振動頻率等于共振：共振： 時振幅最大時振幅最大振幅振幅機械能機械能內能內能周期性驅動力周期性驅動力驅動力的頻率驅動力的頻率ff固固專題整合區(qū)一、一、簡諧運動的圖像及作用簡諧運動的圖像及作用二、二、簡諧運動的周期性和對稱性簡諧運動的周期性和對稱性三三、單擺周期公式的應用單擺周期公式的應用一、簡諧運動的圖像及作用簡諧運動的圖像描述了振動質點的位移隨時間變化的簡諧運動的圖像描述了振動質點的位移隨時間變化的規(guī)律規(guī)律.從圖像中可以確定位移、速度、加速度、動能和從圖像中可以確定位移、速度、加速度、動能和勢能等物理量以及它們的變化規(guī)律勢能等
4、物理量以及它們的變化規(guī)律.例例1如圖如圖1所示，下列說法正確的是所示，下列說法正確的是()A.振動圖像上的振動圖像上的A、B兩點振動物體的速兩點振動物體的速 度相同度相同B.在在t0.1 s和和t0.3 s時，質點的加速度時，質點的加速度 大小相等，方向相反大小相等，方向相反C.振動圖像上振動圖像上A、B兩點的速度大小相等，方向相反兩點的速度大小相等，方向相反D.質點在質點在t0.2 s和和t0.3 s時的動能相等時的動能相等圖圖1解析解析A、B兩點位移相同，速度大小相等，但方向相兩點位移相同，速度大小相等，但方向相反，因此反，因此A錯，錯，C對對.在在t0.1 s和和t0.3 s時，質點離開
5、平衡位置的位移最大，時，質點離開平衡位置的位移最大，方向相反，由方向相反，由Fkx，a 可知可知B對對.t0.2 s時，物體通過平衡位置，速度最大，動能最大，時，物體通過平衡位置，速度最大，動能最大，而而t0.3 s時，物體在最大位移處，速度為零，動能最時，物體在最大位移處，速度為零，動能最小，故小，故D錯錯.答案答案BC二、簡諧運動的周期性和對稱性1.周期性周期性做簡諧運動的物體在完成一次全振動后，再次振動時做簡諧運動的物體在完成一次全振動后，再次振動時則是重復上一個全振動的形式，所以做簡諧運動的物則是重復上一個全振動的形式，所以做簡諧運動的物體具有周期性體具有周期性.做簡諧運動的物體經過同
6、一位置可以對做簡諧運動的物體經過同一位置可以對應不同的時刻，物體的位移相同而速度可能等大反向，應不同的時刻，物體的位移相同而速度可能等大反向，這樣就形成簡諧運動的多解問題這樣就形成簡諧運動的多解問題.2.對稱性對稱性(1)速率的對稱性：系統(tǒng)在關于平衡位置對稱的兩位置速率的對稱性：系統(tǒng)在關于平衡位置對稱的兩位置具有相等的速率具有相等的速率.(2)加速度和回復力的對稱性：系統(tǒng)在關于平衡位置對加速度和回復力的對稱性：系統(tǒng)在關于平衡位置對稱的兩位置具有等大反向的加速度和回復力稱的兩位置具有等大反向的加速度和回復力.(3)時間的對稱性：系統(tǒng)通過關于平衡位置對稱的兩段時間的對稱性：系統(tǒng)通過關于平衡位置對稱
7、的兩段位移的時間相等位移的時間相等.振動過程中通過任意兩點振動過程中通過任意兩點A、B的時間的時間與逆向通過的時間相等與逆向通過的時間相等.例例2物體做簡諧運動，通過物體做簡諧運動，通過A點時的速度為點時的速度為v，經過，經過1 s后物體第一次以相同速度后物體第一次以相同速度v通過通過B點，再經過點，再經過1 s物體緊接物體緊接著又通過著又通過B點，已知物體在點，已知物體在2 s內所走過的總路程為內所走過的總路程為12 cm，則該簡諧運動的周期和振幅分別是多大？則該簡諧運動的周期和振幅分別是多大？解析解析物體通過物體通過A點和點和B點時的速度大小相等，點時的速度大小相等，A、B兩兩點一定關于平
8、衡位置點一定關于平衡位置O對稱對稱.依題意作出物體的振動路徑依題意作出物體的振動路徑草圖如圖甲、乙所示，草圖如圖甲、乙所示，在圖甲中物體從在圖甲中物體從A向右運動到向右運動到B，即圖中從，即圖中從1運動到運動到2，時間為時間為1 s，從，從2運動到運動到3，又經過，又經過1 s，從，從1到到3共經歷了共經歷了0.5T，即，即0.5T2 s，T4 s,2A12 cm，A6 cm.在圖乙中，物體從在圖乙中，物體從A先向左運動，當物體第一次以相同先向左運動，當物體第一次以相同的速度通過的速度通過B點時，即圖中從點時，即圖中從1運動到運動到2時，時間為時，時間為1 s，從從2運動到運動到3，又經過，又
9、經過1 s，同樣，同樣A、B兩點關于兩點關于O點對稱，點對稱，從圖中可以看出從從圖中可以看出從1運動到運動到3共經歷了共經歷了1.5T，即，即1.5T2 s，T s，1.54A12 cm，A2 cm.答案答案T4 s，A6 cm或或T s，A2 cm針對訓練針對訓練如圖如圖2所示，輕彈簧的一端固定在所示，輕彈簧的一端固定在地面上，另一端與木塊地面上，另一端與木塊B相連，木塊相連，木塊A放在木放在木塊塊B上上.兩木塊的質量均為兩木塊的質量均為m.豎直向下的力豎直向下的力F作作用在用在A上，上，A、B均靜止均靜止.將力將力F瞬間撤去后，瞬間撤去后，A、B共同運動到最高點時，共同運動到最高點時，B對
10、對A的支持力多大？的支持力多大？圖圖2解析解析撤去力撤去力F后，后，A、B將共同沿豎直方向做簡諧運將共同沿豎直方向做簡諧運動動.撤去力撤去力F的瞬間，的瞬間，A、B整體受到回復力的大小為整體受到回復力的大小為F，方向豎直向上；方向豎直向上；A、B處在振動過程中位移的大小等于振幅處在振動過程中位移的大小等于振幅.由牛頓第二定律可得，此時由牛頓第二定律可得，此時A受到的回復力大小為受到的回復力大小為F/2，方向豎直向上方向豎直向上.由回復力的對稱性可知，在最高點時由回復力的對稱性可知，在最高點時A(位移的大小也等位移的大小也等于振幅，與撤去外力于振幅，與撤去外力F 時時的位置對稱的位置對稱)受到的
11、回復力受到的回復力F回回的的大小也為大小也為F/2，方向豎直向下，方向豎直向下.又因為又因為A受到的回復力是其重力與受到的回復力是其重力與B對它的支持力對它的支持力N的的合力，所以在最高點處，對合力，所以在最高點處，對A有有F回回mgN，得得NmgF回回mgF/2.答案答案mgF/2返回返回三、單擺周期公式的應用單擺的周期公式單擺的周期公式T2 是在當單擺的最大偏角小于是在當單擺的最大偏角小于5，單擺的振動是簡諧運動的條件下才適用的，單擺，單擺的振動是簡諧運動的條件下才適用的，單擺的周期與振幅無關，與質量也無關，只與擺長和重力的周期與振幅無關，與質量也無關，只與擺長和重力加速度有關加速度有關.
12、另外由公式的變形式另外由公式的變形式g 還可以測重力還可以測重力加速度加速度.例例3一個擺長為一個擺長為l1的單擺，在地面上做簡諧運動，周的單擺，在地面上做簡諧運動，周期為期為T1，已知地球質量為，已知地球質量為M1，半徑為，半徑為R1.另一擺長為另一擺長為l2的單擺，在質量為的單擺，在質量為M2，半徑為，半徑為R2的星球表面做簡諧運的星球表面做簡諧運動，周期為動，周期為T2.若若T12T2，l14l2，M14M2，則地球，則地球半徑與星球半徑之比半徑與星球半徑之比R1R2為為()A.21 B.23C.12 D.32解析解析在地球表面單擺的周期在地球表面單擺的周期T12 .在星球表面單擺的周期
13、在星球表面單擺的周期T22 .又因為又因為 g， g由由聯(lián)立得聯(lián)立得 .答案答案A返回返回自我檢測區(qū)12345A.質點振動頻率是質點振動頻率是4 HzB.在在10 s內質點經過的路程是內質點經過的路程是20 cmC.第第4 s末質點的速度為零末質點的速度為零D.在在t1 s和和t3 s兩時刻，質點位移大小相等，方向兩時刻，質點位移大小相等，方向相同相同123451.一質點做簡諧運動的圖像如圖一質點做簡諧運動的圖像如圖3所示所示，下列下列說法正確的是說法正確的是()圖圖312345解析解析振動圖像表示質點在不同時刻相對平衡位置的振動圖像表示質點在不同時刻相對平衡位置的位移，由題圖可看出，質點運動
14、的周期位移，由題圖可看出，質點運動的周期T4 s，其頻率，其頻率f 0.25 Hz，A錯誤；錯誤；10 s內質點運動了內質點運動了 T，其運動路程為，其運動路程為s T4 A 42 cm20 cm，B正確；正確；12345第第4 s末質點在平衡位置，其速度最大，末質點在平衡位置，其速度最大，C錯；錯；t1 s和和t3 s兩時刻，由題圖可看出，位移大小相等，兩時刻，由題圖可看出，位移大小相等，方向相反，方向相反，D錯錯.答案答案B123452.關于簡諧運動的周期，下列說法正確的是關于簡諧運動的周期，下列說法正確的是()A.間隔一個周期的兩個時刻，物體的振動情況完全相間隔一個周期的兩個時刻，物體的
15、振動情況完全相同同B.間隔半個周期奇數倍的兩個時刻，物體的速度和間隔半個周期奇數倍的兩個時刻，物體的速度和加速加速 度度可能同時相同可能同時相同C.半個周期內物體動能的變化一定為零半個周期內物體動能的變化一定為零D.一個周期內物體勢能的變化一定為零一個周期內物體勢能的變化一定為零12345解析解析根據周期的意義知，物體完成一次全振動，所根據周期的意義知，物體完成一次全振動，所有的物理量都恢復到初始狀態(tài)，所以有的物理量都恢復到初始狀態(tài)，所以A、D正確；正確；當間隔半個周期的奇數倍時，所有的矢量都變得大小當間隔半個周期的奇數倍時，所有的矢量都變得大小相等、方向相反，故相等、方向相反，故B選項錯誤；
16、選項錯誤；由于間隔半個周期各矢量大小相等，所以物體的動能由于間隔半個周期各矢量大小相等，所以物體的動能必定相等，沒有變化，所以必定相等，沒有變化，所以C也正確也正確.答案答案ACD123453.站在升降機里的人發(fā)現，升降機中擺動的單擺周期變站在升降機里的人發(fā)現，升降機中擺動的單擺周期變大，以下說法正確的是大，以下說法正確的是()A.升降機可能加速上升升降機可能加速上升B.升降機一定加速上升升降機一定加速上升C.升降機可能加速下降升降機可能加速下降D.升降機一定加速下降升降機一定加速下降12345解析解析由單擺周期公式由單擺周期公式T2 知，周期變大，則等知，周期變大，則等效重力加速度效重力加速
17、度g變小，故升降機的加速度方向向下，變小，故升降機的加速度方向向下，故可能加速下降，也可能減速上升，故選項故可能加速下降，也可能減速上升，故選項C正確正確.答案答案C123454.光滑水平面上的彈簧振子，質量為光滑水平面上的彈簧振子，質量為50 g，在彈簧振子，在彈簧振子被拉到最大位移處釋放并開始計時，在被拉到最大位移處釋放并開始計時，在t0.2 s時，振時，振子第一次通過平衡位置，此時速度為子第一次通過平衡位置，此時速度為4 m/s.則在則在t1.2 s末，彈簧的彈性勢能為末，彈簧的彈性勢能為 J，該彈簧振子做簡諧運動，該彈簧振子做簡諧運動時其動能的變化頻率為時其動能的變化頻率為 Hz,1
18、min內，彈簧彈力對彈內，彈簧彈力對彈簧振子做正功的次數為簧振子做正功的次數為 次次.12345解析解析根據其周期性及對稱性，則有周期根據其周期性及對稱性，則有周期T0.8 s，振，振子的最大速度為子的最大速度為4 m/s，則最大動能，則最大動能Ekmax mv20.4 J；根據振子振動的周期性判定在根據振子振動的周期性判定在t1.2 s末，振子在最大末，振子在最大位移處，據機械能守恒有位移處，據機械能守恒有EpEkmax0.4 J，物體的振，物體的振動周期為動周期為0.8 s，則其動能的變化周期，則其動能的變化周期為為 0.4 s，12345所以動能的變化頻率為所以動能的變化頻率為2.5 H
19、z；在物體振動的；在物體振動的1個周期個周期內內(向平衡位置運動時彈力做正功向平衡位置運動時彈力做正功)，彈力兩次做正功，彈力兩次做正功，根據其周期性可求得根據其周期性可求得1 min內彈力做正功的次數為內彈力做正功的次數為n 2次次150次次.答案答案0.42.5150123455.擺長為擺長為1 m的單擺，如圖的單擺，如圖4甲所示掛在天花板上甲所示掛在天花板上.靜止時擺靜止時擺球剛好與豎直墻壁接觸而不相互擠壓球剛好與豎直墻壁接觸而不相互擠壓.將擺球拉離豎直墻壁將擺球拉離豎直墻壁很小角度后釋放，則擺球會在豎直墻壁和開始釋放處之間很小角度后釋放，則擺球會在豎直墻壁和開始釋放處之間做周期性的往復運動，設擺球與墻壁碰撞后按原速率彈回做周期性的往復運動，設擺球與墻壁碰撞后按原速率彈回且碰撞時間極短且碰撞時間極短(可以忽略可以忽略).圖圖412345(1)求振動的周期求振動的周期.解析解析此振動裝置的周期應為單擺周期的此振動裝置的周期應為單擺周期的 .所以所以T T 1 s.答案答案1 s12345(2)取碰撞處為坐標原點，試畫出兩個周期的振動圖像取碰撞處為坐標原點，試畫出兩個周期的振動圖像.解析解析取向右為正，擺球擺動將沒有負位移，其圖像取向右為正，擺球擺動將沒有負位移，其圖像如圖所示如圖所示.答案答案見解析見解析
高中物理 第1章 機械振動章末總結課件 滬科版選修34
