广西田阳高中高考物理总复习 机械振动课件.ppt

选考内容 第1讲机械振动 机械振动 3 不同振动系统平衡位置不同 弹簧振子处于平衡位置时 弹簧不一定处于原长 比如在竖直方向的弹簧振子 平衡位置是其弹力等于重力的位置 而单摆的平衡位置也不一定是在竖直的最低点 如在水平匀强电场和重力场共同作用的单摆 平衡位置在电场力与重力的合力方向上 简谐振动 2 运动学特征 简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比而方向相反 为变加速运动 远离平衡位置时x f a ep均增大 v ek均减小 靠近平衡位置时则相反 3 运动的周期性特征 相隔t或nt的两个时刻振子处于同一位置且振动状态相同 4 对称性特征 相隔t 2或 2n 1 t 2 n为正整数 的两个时刻 振子位置关于平衡位置对称 位移 速度 加速度大小相等 方向相反 质点在距平衡位置等距离的两个点上具有相等大小的速度 加速度 在平衡位置左右相等距离上运动时间也是相同的 5 能量特征 振动的能量包括动能和势能 简谐运动过程中 系统动能ek与势能ep相互转化 系统的机械能守恒 简谐运动的图象 判定方法 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 速度方向可以通过下一时刻位移的变化来判定 下一时刻位移如增加 振动质点的速度方向就是远离t轴 下一时刻位移如减小 振动质点的速度方向就是指向t轴 4 某段时间内质点的位移 回复力 加速度 速度 动能 势能的变化情况 单摆 4 单摆周期公式中的g 1 只受重力和绳拉力 且悬点静止或匀速直线运动的单摆 g为当地重力加速度 在地球上不同位置g的取值不同 不同星球表面g值也不相同 2 单摆处于超重或失重状态等效重力加速度g g0 a 如在轨道上运动的卫星a g0 完全失重 等效g 0 3 含有其它作用力的单摆的周期 若该作用力对单摆的回复力没有影响 则周期仍然不变 如悬点处有带正电的点电荷 而摆球带正电 此时库仑力沿摆线方向 不影响回复力 周期与不带电时一样 如该作用力为一恒力 等效g的取值为单摆不摆动时 摆线的拉力f与摆球质量的比值 即等效g f m 受迫振动与共振 2 按振幅的变化分类 无阻尼振动 振动系统的总能量不变 可以适当补充能量 振幅不变的振动 无阻尼自由振动是一种理想化的振动 阻尼振动 振动系统的总能量逐渐减少 振幅逐渐减小的振动 简谐运动的基本特征及应用 命题规律根据简谐运动的特征 确定回复力的大小或加速度 位移等物理量 a 在0 015s时 速度和加速度都为 x方向b 在0 01s至0 03s内 速度与加速度先反方向后同方向 且速度是先减小后增大 加速度是先增大后减小c 在第八个0 01s内 速度与位移方向相同 且都在不断增大d 在每1s内 回复力的瞬时功率有100次为零 解析 在0 015s时 从图象中可以看出 速度方向沿 x方向 而加速度方向沿 x方向 a项错误 在0 01s至0 03s时间内 速度方向先沿 x方向 后沿 x方向 速度先减小后增大 而加速度方向始终沿 x方向 加速度大小先增大后减小 所以b正确 在第八个0 01s内的位移沿 x方向且逐渐增大 而速度却在不断减小 所以c错误 答案 bd 总结评述 质点振动过程中 加速度的方向与回复力的方向相同 一定指向t轴 而速度的方向可从振动图象中观察 看下一时刻位移的变化趋势 回复力的功率为零的情况有两种 质点振动的平衡位置 回复力为零 质点振动到最大位移处 速度为零 答案 ad 作出质点的振动图象 由图象可以看出 第1s末和第3s末的速度方向不同 b错 由图象可知 3s末至4s末质点的位移方向与4s末至5s末质点的位移方向相反 而速度的方向都相同 故c错 d对 命题规律根据简谐运动的周期性和对称性 确定经过一段时间后 物体的速度 位移 动能 势能的变化情况 或求物体运动的周期或振幅 简谐运动的周期性和对称性 答案 d 2011 聊城模拟 弹簧振子做简谐运动 其振动图象如图所示 则 a t1 t2时刻振子的速度大小相等 方向相反b t1 t2时刻振子的加速度大小相等 方向相反c t2 t3时刻振子的速度大小相等 方向相反d t2 t3时刻振子的加速度大小相等 方向相同 答案 a 解析 从图线可以看出 t1 t2时刻振子处于同一位置 位移大小相同 方向一致 由f kx知回复力 加速度大小相等 方向一致 由振动的对称性 速度大小相等 方向相反 故a正确 b错误 t2 t3时刻振子处于平衡位置两边的对称位置 位移大小相等 方向相反 由f kx知回复力 加速度大小相同 方向相反 由振动的对称性 速度大小相等 方向相同 都沿x轴负方向 故c d错误 命题规律 1 根据单摆的特点及周期公式 确定摆长 周期 等效加速度 小球的运动状态或受力情况 2 根据单摆的周期性特点 确定有关运动的多解性 单摆 答案 d 命题规律根据受迫振动的特点和产生共振的条件判断物体的振动情况 受迫振动与共振 若保持把手不动 给砝码一向下的初速度 砝码便做简谐运动 振动图象如图乙所示 当把手以某一速度匀速转动 受迫振动达到稳定时 砝码的振动图象如图丙所示 若用t0表示弹簧振子的固有周期 t表示驱动力的周期 x表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅 则 1 稳定后 物体振动的频率f hz 2 欲使物体的振动能量增大 需满足什么条件 答 3 某同学提出 我国火车第六次大提速时 需尽可能的增加铁轨单节长度 或者是铁轨无结头 利用上述所涉及的知识 请分析该同学所提问题的物理道理 答 2011 泰州模拟 如图所示为受迫振动的演示装置 当单摆a振动起来后 通过水平悬绳迫使单摆b c振动 则下列说法正确的是 a 只有a c摆振动周期相等b a摆的振幅比b摆小c c摆的振幅比b