重庆市万州区龙宝中学高考物理总复习 第1讲 机械振动课件.ppt

第1讲机械振动 抓住四个考点 备选视频展台 突破三个考向 随堂基础演练 1 简谐运动单摆 单摆的周期公式2 简谐运动的公式和图象3 受迫振动和共振4 实验 探究单摆的运动 用单摆测定重力加速度 1 简谐运动的规律2 简谐运动的公式与图象3 探究单摆的运动 用单摆测定重力加速度 机械振动机械波光电磁波相对论简介备选多媒体展台1 用砂摆显示简谐运动的图像2 单摆3 单摆振动过程中的机械能守恒4 面波的衍射5 多普勒效应6 惠更斯原理7 全反射现象的演示8 光的干涉 杨氏干涉实验9 光的双缝干涉条纹的形成10 光的单缝衍射11 电磁振荡12 电磁振荡的图像13 同时的相对性14 长度的相对性15 时间间隔的相对性 01抓住四个考点 思维驱动 如图所示 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 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 01抓住四个考点 知识存盘 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 kx 平衡位置 01抓住四个考点 2 简谐运动的两种模型 弹力 原长 重力 01抓住四个考点 思维驱动 01抓住四个考点 如图所示为一弹簧振子的振动图象 求 1 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 1 参考振动图象各特点写简谐运动的表达式 2 掌握弹簧振子的加速度 速度 动能和弹性势能与其位移的关系 3 掌握振子一段时间内总位移及路程的求法 01抓住四个考点 01抓住四个考点 知识存盘 1 简谐运动的表达式 1 动力学表达式 f kx 其中 表示回复力与位移的方向相反 2 运动学表达式 x asin t 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 叫做初相 2 简谐运动的图象 1 从平衡位置开始计时 函数表达式为x asin t 图象如图甲所示 2 从最大位移处开始计时 函数表达式为x acos t 图象如图乙所示 01抓住四个考点 简谐运动的对称性 1 瞬时量的对称性 2 过程量的对称性 振动质点来回通过相同的两点间的时间相等 如tbc tcb 质点经过关于平衡位置对称的等长的两线段时时间相等 如tbc tb c 如动态图所示 01抓住四个考点 思维驱动 一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子 如图甲所示 该装置可用于研究弹簧振子的受迫振动 匀速转动把手时 曲杆给弹簧振子以驱动力 使振子做受迫振动 把手匀速转动的周期就是驱动力的周期 改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期 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 振动图线如图乙所示 当把手以某一速度匀速运动 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 r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 0 25 01抓住四个考点 2 欲使物体的振动能量最大 需满足什么条件 答 3 利用上述所涉及的知识 请分析某同学所提问题的物理依据 某同学考虑 我国火车第六次大提速时 需尽可能的增加铁轨单节长度 或者是铁轨无接头 答 应发生共振 即振子的振动周期t t0 4s 单节车轨很长 或无接头 则振动的驱动力周期非常大 从而远离火车本身的固有周期 使火车的振幅较小 火车提高车速越方便 01抓住四个考点 知识存盘 1 自由振动 受迫振动和共振的比较 01抓住四个考点 2 共振曲线如图所示 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 f固 01抓住四个考点 思维驱动 2011 福建卷 19 某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中 1 用游标卡尺测定摆球的直径 测量结果如图所示 则该摆球的直径为 cm 2 小组成员在实验过程中有如下说法 其中正确的是 填选项前的字母 a 把单摆从平衡位置拉开30 的摆角 并在释放摆球的同时开始计时b 测量摆球通过最低点100次的时间t 则单摆周期为c 用悬线的长度加摆球的直径作为摆长 代入单摆周期公式计算得到的重力加速度值偏大d 选择密度较小的摆球 测得的重力加速度值误差较小 0 97 c 01抓住四个考点 01抓住四个考点 知识存盘 01抓住四个考点 01抓住四个考点 注意事项1 悬线顶端不能晃动 需用夹子夹住 保证顶点固定 2 强调在同一平面内振动且摆角小于10 3 选择在摆球摆到平衡位置处开始计时 并数准全振动的次数 4 小球自然下垂时 用毫米刻度尺量出悬线长l 用游标卡尺测量小球的直径 然后算出摆球的半径r 则摆长l l r 5 选用一米左右的细线 本栏内容结束 典例1 如图示 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 02突破三个考向 0 2s 0 4s 0 2s 1 简谐运动的对称性 1 如图所示 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 2 振子由p到o所用时间等于由o到p 所用时间 即top 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 2 能量特征系统动能ek与势能ep相互转化 系统的机械能守恒 02突破三个考向 借题发挥 变式跟踪1 弹簧振子以o点为平衡位置在b c两点之间做简谐运动 b c相距20cm 某时刻振子处于b点 经过0 5s 振子首次到达c点 则该振动的周期和频率分别为 振子在5s内通过的路程及5s末的位移大小分别为 02突破三个考向 解析 显隐 1 0s 1 0hz 200cm 10cm 注意分析5s时间内弹簧振子完成全振动的次数及5s末振子的位置 02突破三个考向 典例2 一质点做简谐运动 其位移和时间关系如图所示 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 审题导析1 求 1 时刻特殊位置的位移 可先由图象写出质点振动方程 再代入数据计算位移 2 由图示及简谐振动规律可确定各物理量变化情况 3 先确定此段时间内质点完成全振动的次数 再分析末时刻质点所处位置及位移 转解析 02突破三个考向 转原题 1 简谐运动问题的求解思路 1 应用简谐运动的表达式x asin t 解决简谐运动问题 2 求解简谐运动问题的有效方法就是紧紧抓住一个模型 水平方向振动的弹簧振子 熟练掌握振子的振动过程以及振子振动过程中各量的变化规律 遇到简谐运动问题 头脑中立即呈现出一幅弹簧振子振动的图景 再把问题一一对应 分析求解 02突破三个考向 借题发挥 02突破三个考向 2 从简谐运动的图象上获得的信息 1 确定振动物体在任一时刻的位移 2 确定振动的振幅 3 确定振动的周期和频率 4 确定各质点的振动方向 5 比较各时刻质点加速度的大小和方向 02突破三个考向 变式跟踪2 一质点做简谐运动的振动图象如图示 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 02突破三个考向 典例3 有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室 各自利用先进的dis系统较准确地探究了 单摆的周期t与摆长l的关系 他们通过校园网交换了实验数据 并由计算机绘制了t2 l图象 如图甲所示 去北大的同学所测实验结果对应的图线是 选填 a