高考物理大一轮复习 第1讲 机械振动和振动图象课件（选修34）.ppt

选修3 4 选考部分 第1讲机械振动和振动图象 机械振动 物体在 附近的往复运动 叫机械振动 简称振动 一 简谐运动1 定义 质点的位移与时间的关系遵从 的规律的振动 即其振动图象 x t图象 是一条正弦曲线 2 平衡位置 物体在振动过程中 为零的位置 合外力不一定为零 某一中心位置 正弦函数 回复力 3 描述简谐运动的物理量 平衡位置 最大距离 kx 位移 5 回复力 1 定义 使物体返回到平衡位置的力 2 方向 总是指向平衡位置 3 注意 属于效果力 可以是某一个力 也可以是几个力的合力或某个力的分力 受力分析时不需要分析 正弦 或余弦 平衡位置 最大位移 7 简谐运动的两种基本模型 弹力 重力 跟踪训练 1 单选 2015年北京期末 弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动 在振子向着平衡位置运动的过程中 a 振子所受的回复力逐渐增大b 振子离开平衡位置的位移逐渐增大c 振子的速度逐渐增大d 振子的加速度逐渐增大 答案 c 解析 在振子向着平衡位置运动的过程中 所受的回复力逐渐减小 离开平衡位置的位移逐渐减小 速度逐渐增大 加速度逐渐减小 故选项c正确 答案 bcd 3 单选 做简谐运动的单摆摆长不变 若摆球质量增加为原来的4倍 摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1 2 则单摆振动的 a 频率和振幅都不变b 频率和振幅都改变c 频率不变 振幅改变d 频率改变 振幅不变 答案 c 二 受迫振动与共振1 受迫振动 1 概念 系统在 的外力 驱动力 作用下的振动 2 振动特征 受迫振动的频率等于 的频率 与系统的固有频率无关 2 共振 1 概念 驱动力的频率等于系统的 时 受迫振动的振幅最大的现象 固有频率 周期性 驱动力 跟踪训练 4 单选 某振动系统的固有频率为f0 在周期性驱动力的作用下做受迫振动 驱动力的频率为f 若驱动力的振幅保持不变 下列说法正确的是 a 当ff0时 该振动系统的振幅随f减小而增大c 该振动系统的振动稳定后 振动的频率等于f0d 该振动系统的振动稳定后 振动的频率大于f 答案 b 解析 由共振条件及共振曲线可知 驱动力频率f越接近振动系统的固有频率f0 振幅越大 故知当ff0时 振幅随随f的减小而增大 选项b正确 系统振动稳定时 振动频率等于驱动力频率f 与固有频率f0无关 选项c d错误 1 简谐运动具有对称性 1 振子经过同一位置时 位移 回复力 加速度 速率 动能一定相同 但速度和动量只是大小一定相同 方向可能相同 也可能相反 2 振子经过关于平衡位置o对称的两点p p 时 位移 回复力 加速度大小相等 但方向不同 动能和势能相同 速度 动量大小相同 方向可能相同也可能不同 简谐运动的基本特征 2 简谐运动具有周期性相隔t或者nt的两个时刻的振子处于同一位置 且振动状态相同 3 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 多选 一弹簧振子沿x轴做简谐运动 平衡位置在坐标原点 t 0时刻开始分析 此时振子的位移x 0 1m t 1 2s时刻刚好第2次经过x 0 1m的位置且速度为零 下列有关该振子的运动问题的说法中正确的是 a 振幅为0 2mb 周期为1 2sc 1 2s内的路程是0 6md t 0 6s时刻的位移为0 1me t 0到t 1 2s时间内的位移是0 2m 2013年新课标卷 如图12 1 5 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 答案 答案 cd 简谐运动的公式和图象 2 图象信息 1 振幅a 周期t以及各时刻振子的振动位移 2 各时刻回复力 加速度的方向 指向时间轴 3 各时刻速度方向 下一刻位移增加 其方向远离时间轴 下一刻位移减小 其方向指向时间轴 4 某段时间内位移 回复力 加速度 速度 动能 势能的变化情况 5 某段时间内振子通过的路程 如图12 1 8为一弹簧振子的振动图象 试完成以下要求 图12 1 8 1 写出该振子简谐运动的表达式 2 在第2s末到第3s末这段时间内弹簧振子的加速度 速度 动能和弹性势能各是怎样变化的 3 该振子在前100s的总位移是多少 路程是多少 单选 悬挂在竖直方向上的弹簧振子 周期为2s 从最低点的位置向上运动时开始计时 它的振动图象如图12 1 9所示 由图可知 图12 1 9a t 1 2s时振子的加速度为正 速度为正b t 1 7s时振子的加速度为负 速度为负c t 1 0s时振子的速度为零 加速度为负的最大值d t 1 5s时振子的速度为零 加速度为负的最大值 答案 c 解析 t 1 2s时 位移为正 则加速度为负 x t图象上某点切线的斜率表示速度 故速度为负 故a错误 t 1 7s时 位移为负 则加速度为正 x t图象上某点切线的斜率表示速度 故速度为负 故b错误 t 1 0s时 位移为正 则加速度为负 x t图象上某点切线的斜率表示速度 故速度为零 故c正确 t 1 5s时 位移为零 故加速度为零 x t图象上某点切线的斜率表示速度 故速度为负 故d错误 一质点做简谐运动 其位移和时间关系如图12 1 10所示 图12 1 10 1 求t 0 25 10 2s时的位移 2 在t 1 5 10 2s到2 10 2s的振动过程中 质点的位移 回复力 速度 动能 势能如何变化 3 在t 0到8 5 10 2s时间内 质点的路程 位移各多大 单摆周期的求解及其应用 a 该单摆的周期为15 tb 该单摆的周期为30 tc 摆线碰到障碍物前后的摆长之比为9 4d 摆线碰到障碍物前后的摆长之比为3 2 1 自由振动 受迫