高考物理大一轮复习 第1讲 机械振动课件 新人教版选修34.pptVIP

第1讲机械振动 1 简谐运动 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 简谐运动的特征 动力学特征 f回 运动学特征 x v a均按正弦或余弦规律发生周期性变化 注意v a的变化趋势相反 能量特征 系统的机械能守恒 振幅a不变 简谐运动单摆 单摆的周期公式 考纲要求 平衡位置 kx 2 简谐运动的两种模型 弹力 重力 原长 判断正误 正确的划 错误的划 1 周期 频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量 2 振幅等于振子运动轨迹的长度 3 弹簧振子每次经过平衡位置时 位移为零 动能为零 4 振动物体在平衡位置时所处的状态一定是平衡状态 答案 1 2 3 4 1 简谐运动的表达式 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 2 f表示简谐运动的快慢 t 代表简谐运动的相位 叫做 简谐运动的公式和图象 考纲要求 kx asin t 初相 2 简谐运动的图象 1 从开始计时 函数表达式为x asin t 图象如图1 1甲所示 2 从开始计时 函数表达式为x acos t 图象如图1 1乙所示 图1 1 平衡位置 最大位移处 1 自由振动 受迫振动和共振的比较 受迫振动和共振 考纲要求 2 共振曲线如图1 2所示 横坐标为驱动力频率f驱 纵坐标为振幅a 它直观地反映了驱动力频率对受迫振动振幅的影响 由图可知 f驱与f固越接近 振幅a越大 当f驱 f固时 振幅a最大 图1 2 判断正误 正确的划 错误的划 1 由图象可以判定物体做简谐运动速度 加速度的方向 2 简谐运动的图象描述的是振动质点的轨迹 3 物体做受迫振动时 其振动频率与固有频率无关 答案 1 2 3 1 关于振幅的各种说法中 正确的是 a 振幅是振子离开平衡位置的最大距离b 位移是矢量 振幅是标量 位移的大小等于振幅c 振幅等于振子运动轨迹的长度d 振幅越大 表示振动越强 周期越长解析振幅是振子离开平衡位置的最大距离 它是表示振动强弱的物理量 振幅越大 振动越强 但振幅的大小与周期无关 答案a 基础自测 2 对于做简谐运动的质点 下列说法中正确的是 a 速度大小改变 动能改变b 速度大小改变 动能不变c 速度大小不变 动能改变d 动能 速度大小都不变解析做简谐运动的质点 从平衡位置向最大位移运动的过程中 速度大小逐渐减小 动能逐渐减小 从最大位移向平衡位置运动的过程中 速度大小逐渐增大 动能逐渐增大 答案a 3 如图1 3所示 弹簧振子在b c间振动 o为平衡位置 bo oc 5cm 若振子从b到c的运动时间是1s 则下列说法正确的是 图1 3 a 振子从b经o到c完成一次全振动b 振动周期是1s 振幅是10cmc 经过两次全振动 振子通过的路程是20cmd 从b开始经过3s 振子通过的路程是30cm解析振子从b o c仅完成了半次全振动 所以周期t 2 1s 2s 振幅a bo 5cm 弹簧振子在一次全振动过程中通过的路程为4a 20cm 所以两次全振动中通过路程为40cm 3s的时间为1 5t 所以振子通过的路程为30cm 答案d 答案ad 5 如图1 4所示 a球振动后 通过水平细绳迫使b c振动 振动达到稳定时 下列说法中正确的是 a 只有a c振动周期相等b c的振幅比b的振幅小c c的振幅比b的振幅大d a b c的振动周期相等 图1 4 答案cd 6 一质点做简谐运动的振动图象如图1 5所示 1 该质点振动的振幅是 cm 周期是 s 初相是 2 写出该质点做简谐运动的表达式 并求出当t 1s时质点的位移 图1 5 1 五个概念 1 回复力 使振动物体返回平衡位置的力 2 平衡位置 物体在振动过程中回复力为零的位置 3 位移x 由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段 是矢量 4 振幅a 振动物体离开平衡位置的最大距离 表示振动的强弱 是标量 热点一简谐运动的基本特征及应用 3 简谐运动的对称性 1 如图1 6所示 振子经过关于平衡位置o对称 op op 的两点p p 时 速度的大小 动能 势能相等 相对于平衡位置的位移大小相等 图1 6 2 振子由p到o所用时间等于由o到p 所用时间 即tpo top 3 振子往复运动过程中通过同一段路程 如op段 所用时间相等 即top tpo 典例1 2013 课标 34 1 如图1 7 一轻弹簧一端固定 另一端连接一物块构成弹簧振子 该物块是由a b两个小物块粘在一起组成的 物块在光滑水平面上左右振动 振幅为a0 周期为t0 当物块向右通过平衡位置时 a b之间的粘胶脱开 以后小物块a振动的振幅和周期分别为a和t 则a a0 填 或 图1 7 答案 反思总结简谐运动的易错点剖析 1 对物体做简谐运动的条件认识不足而出错 2 对物体做简谐运动过程中的物理过程分析不到位而出错 3 对简谐运动的对称性 周期性理解不透而出错 跟踪短训 1 2013 上海单科 4 做简谐振动的物体 当它每次经过同一位置时 可能不同的物理量是 a 位移b 速度c 加速度d 回复力解析做简谐振动的物体 经过同一位置时 位移 回复力和加速度是确定不变的 而速度的方向可能不同 故a c d错误 b正确 答案b 2 如图1 8所示 弹簧振子在振动过程中 振子从a到b历时0 2s 振子经a b两点时速度相同 若它从b再回到a的最短时间为0 4s 则该振子的振动频率为 a 1hzb 1 25hzc 2hzd 2 5hz 图1 8 答案b 图象信息 1 由图象可以看出质点振动的振幅 周期 2 可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移 3 可以确定某时刻质点的回复力 加速度和速度的方向 4 比较不同时刻质点的速度 加速度的大小 热点二简谐运动图象中相关信息的理解 典例2 2012 北京理综 17 一个弹簧振子沿x轴做简谐运动 取平衡位置o为x轴坐标原点 从某时刻开始计时 经过四分之一周期 振子具有沿x轴正方向的最大加速度 能正确反映振子位移x与时间t关系的图象是 答案a 反思总结解决简谐运动图象问题应注意三点 1 简谐运动的图象不是振动质点的轨迹 它表示的是振动物体的位移随时间变化的规律 2 因回复力总是指向平衡位置 故回复力和加速度在图象上总是指向t轴 3 速度方向可以通过下一个时刻位移的变化来判定 下一个时刻位移如果增加 振动质点的速度方向就远离t轴 下一个时刻的位移如果减小 振动质点的速度方向就指向t轴 跟踪短训 3 如图1 9所示为某弹簧振子在0 5s内的振动图象 由图可知 下列说法中正确的是 a 振动周期为5s 振幅为8cmb 第2s末振子的速度为零 加速度为负向的最大值c 第3s末振子的速度为正向的最大值d 从第1s末到第2s末振子在做加速运动 图1 9 解析根据题图象可知 弹簧振子的周期t 4s 振幅a 8cm 选项a错误 第2s末振子到达波谷位置 速度为零 加速度最大 且沿x轴正方向 选项b错误 第3s末振子经过平衡位置 速度达到最大 且向x轴正方向运动 选项c正确 从第1s末到第2s末振子经过平衡位置向下运动到达波谷位置 速度逐渐减小 选项d错误 答案c 4 如图1 10甲所示 弹簧振子以o点为平衡位置 在a b两点之间做简谐运动 取向右为正方向 振子的位移x随时间t的变化如图乙所示 下列说法正确的是 图1 10 a t 0 8s时 振子的速度方向向左b t 0 2s时 振子在o点右侧6cm处c t 0 4s和t 1 2s时 振子的加速度完全相同d t 0 4s到t 0 8s的时间内 振子的速度逐渐减小 t 0 4s到t 0 8s的时间内 振子的位移逐渐变小 故振子逐渐靠近平衡位置 其速度逐渐变大 故d错 答案a 附 对应高考题组1 2012 重庆理综 14 装有砂粒的试管竖直静浮于水面 如图所示 将试管竖直提起少许 然后由静止释放并开始计时 在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动 若取竖直向上为正方向 则以下描述试管振动的图象中可能正确的是 解析试管在竖直方向上做简谐运动 平衡位置是在重力与浮力相等的位置 开始计时时向上提起的距离 就是其偏离平衡位置的位移 为正向最大位移 因此应选d 答案d 2 2011 上海单科 5 两个相同的单摆静止于平衡位置 使摆球分别以水平初速度v1 v2 v1 v2 在竖直平面内做小角度摆动 它们的频率与振幅分别为f1 f2和a1 a2 则 a