（江苏专用）2020版高考物理总复习第十三章机械振动机械波光电磁波第1讲机械振动课件.pptx

高考导航,【说明】 (1)波长、波速和频率(周期)的关系仅限于解决单一方向传播的问题。 (2)同时的相对性、长度的相对性和质能关系计算不作要求。,第1讲 机械振动,知识排查,简谐运动 单摆、单摆的周期公式,(1)定义：物体在跟位移大小成正比并且总是指向_的回复力作用下的振动。 (2)平衡位置：物体在振动过程中_为零的位置。 (3)回复力 定义：使物体返回到_的力。 方向：总是指向_ 。 来源：属于_力，可以是某一个力，也可以是几个力的_或某个力的_。,1.简谐运动,平衡位置,回复力,平衡位置,平衡位置,效果,合力,分力,2.简谐运动的两种模型,弹力,重力,原长,简谐运动的公式和图象,(1)动力学表达式：F_，其中“”表示回复力与位移的方向相反。 (2)运动学表达式：x _，其中A代表振幅，2f表示简谐运动的快慢，(t)表示简谐运动的相位，叫做初相。,1.简谐运动的表达式,kx,Asin(t),(1)从_开始计时，函数表达式为xAsin t，图象如图1甲所示。,2.简谐运动的图象,图1 (2)从_开始计时，函数表达式为xAcos t，图象如图1乙所示。,平衡位置,最大位移处,受迫振动和共振,1.受迫振动 系统在_作用下的振动。做受迫振动的物体，它做受迫振动的周期(或频率)等于_的周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率)_关。 2.共振 做受迫振动的物体，它的固有频率与驱动力的频率越接近，其振幅就越大，当二者_时，振幅达到最大，这就是共振现象。共振曲线如图2所示。,驱动力,驱动力,无,相等,图2,小题速练,思考判断 (1)简谐运动平衡位置就是质点所受合力为零的位置。( ) (2)做简谐运动的质点先后通过同一点，回复力、速度、加速度、位移都是相同的。( ) (3)做简谐运动的质点，速度增大时，加速度可能增大。( ) (4)弹簧振子每次经过平衡位置时，位移为零、动能最大。( ) (5)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动。( ) (6)物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关。( ) (7)简谐运动的图象描述的是振动质点的轨迹。( ) 答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7),简谐运动规律的应用,简谐运动的重要特征,图3,【例1】 (2019南京学情调研)如图3所示，一弹簧振子在M、N间沿光滑水平杆做简谐运动，坐标原点O为平衡位置，MN4 cm。小球从图中N点时开始计时，到第一次经过O点的时间为0.1 s，则小球振动的周期为_s，振动方程的表达式为x_cm。,答案 0.4 2cos(5t),简谐运动图象的理解和应用,某质点的振动图象如图4所示，通过图象可以确定以下物理量：,图4,(1)确定振动质点在任意时刻对平衡位置的位移。 (2)确定振动的振幅。 (3)确定振动的周期和频率。振动图象上一个完整的正弦(余弦)图形在时间轴上拉开的“长度”表示周期。 (4)确定质点在各时刻的振动方向。 (5)比较各时刻质点加速度的大小和方向。,图5 A.质点的运动轨迹为正弦曲线 B.t0时，质点正通过平衡位置向正方向运动 C.t0.25 s时，质点的速度方向与位移的正方向相同 D.质点运动过程中，两端点间的距离为0.1 m,【例2】 (2019盐城六校联考)如图5所示为一质点的简谐运动图象。由图可知_。,解析 简谐运动图象反映质点的位移随时间变化的情况，不是质点的运动轨迹，故A项错误；t0时，质点离开平衡位置的位移最大，速度为零，故B项错误；根据图象的斜率表示速度，则t0.25 s时，质点的速度为正值，则速度方向与位移的正方向相同，故C项正确；质点运动过程中，两端点间的距离等于2倍的振幅，为s2A25 cm10 cm0.1 m，故D项正确。 答案 CD,图6 A.甲摆的摆长比乙长 B.甲摆的振幅比乙大 C.甲、乙两单摆的摆长相等 D.由图象可以求出当地的重力加速度,【例3】 (2018江苏省苏锡常镇四市高三教学情况调研)如图6所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，下列说法正确的是_。,答案 BC,(1)简谐运动图象中，任意时刻图线上某点切线的斜率表示该时刻质点的速度；斜率的大小表示速度的大小，斜率的正负反映速度的方向。 (2)振动质点的加速度的大小变化规律与质点的位移的大小变化规律相同，两者方向始终相反。在振动图象中，根据位移的大小和方向比较加速度的大小和方向比较直观。,受迫振动和共振现象的理解及应用,1.自由振动、受迫振动和共振的关系比较,(1)共振曲线：如图7所示，横坐标为驱动力频率f，纵坐标为振幅A。它直观地反映了驱动力频率对某振动系统受迫振动振幅的影响，由图可知，f与f0越接近，振幅A越大；当ff0时，振幅A最大。,2.对共振的理解,图7 (2)受迫振动中系统能量的转化：受迫振动系统机械能不守恒，系统与外界时刻进行能量交换。,图8 A.C摆的频率最小 B.D摆的周期最大 C.B摆的摆角最大 D.B、C、D的摆角相同,【例4】 (2019徐州三中月考)如图8所示，在一条张紧的绳子上挂几个摆，其中A、B的摆长相等。当A摆振动的时候，通过张紧的绳子给B、C、D摆施加驱动力，使其余各摆做受迫振动。观察B、C、D摆的振动发现_。,解析 由A摆摆动从而带动其他3个摆做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，故其他各摆振动周期跟A摆相同，频率也相等，故A、B项错误；受迫振动中，当固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象，振幅达到最大，由于B摆的固有频率与A摆的相同，故B摆发生共振，振幅最大，摆角最大，故C项正确，D项错误。 答案 C,【例5】 (2018江阴六校联考)一台洗衣机的脱水桶正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动逐渐减弱，下列说法中正确的是_。 A.洗衣机做的是受迫振动 B.正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大 C.正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率小 D.当洗衣机振动最剧烈时，脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率,解析 洗衣机的振动是因为电机振动而引起的，故为受迫振动，故A项正确；洗衣机切断电源，波轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动，说明此时波轮的频率与洗衣机固有频率相同，发生了共振。此后波轮转速减慢，则驱动力频率小于固有频率，所以共振现象消失，洗衣机的振动随之减弱，故说明正常工作时洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大，故B、D项正确，C项错误。 答案 ABD,实验十二：单摆的周期与摆长的关系,1.实验原理与操作,2.数据处理与分析,(2)误差分析,图9,(1)造成图象不过坐标原点的原因可能是_。 A.将l0记为摆长l B.摆球的振幅过小 C.将(l0d)计