高考物理大一轮复习 专题十三 机械振动 机械波 光 电磁波 相对论简介 第1讲 机械振动课件.ppt

专题十三 机械振动 机械波 光 电磁波 相对论简介 续表 续表 第1讲 机械振动 一 简谐运动1 定义 物体在跟位移大小成正比并且总是指向平衡位置 的 作用下的振动 回复力 零 2 平衡位置 物体在振动过程中回复力为 的位置 3 回复力 平衡位置 平衡位置 1 定义 使物体返回到 的力 2 方向 总是指向 3 来源 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 4 两个典型的简谐运动模型 续表 基础检测 1 多选 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 下列说法正确的是 a 振子所受的回复力逐渐减小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e 振子的机械能守恒答案 ace 二 简谐运动的规律和图象1 简谐运动的规律 1 变化规律 2 对称规律 对称性 相同 相反 做简谐运动的物体 在关于平衡位置对称的两点 回复力 位移 加速度具有等大反向的关系 另外速度的大小 动能具有 速度的方向可能 或 振动物体来回通过相同的两点间的时间相等 如tbc tcb 振动物体经过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等 如tbc tb c 如图13 1 1所示 图13 1 1 3 运动的周期性特征相隔t或nt的两个时刻振动物体处于同一位置且振动状态相同 2 简谐运动的图象 asin t acos t 1 从平衡位置开始计时 函数表达式为x 图象如图13 1 2甲所示 甲 乙 图13 1 2 2 从最大位移处开始计时 函数表达式为x 图象如图乙所示 3 图象的意义 反映了位移随时间的变化规律 随时间的延长而延伸 图象不是质点运动的轨迹 列说法中错误的是 基础检测 2 多选 关于简谐运动的位移 加速度和速度的关系 下 a 位移减小时 加速度减小 速度也减小b 位移方向总是与加速度方向相反 与速度方向相同c 物体的运动方向指向平衡位置时 速度方向与位移方向相反 背离平衡位置时 速度方向与位移方向相同d 物体向负方向运动时 加速度方向与速度方向相同 向正方向运动时 加速度方向与速度方向相反e 速度和加速度不可能同时增大答案 abd 三 受迫振动和共振 1 受迫振动 驱动力 等于 大 1 定义 质点在 作用下的运动 2 特点 受迫振动的周期和频率 驱动力的周期和频率 2 共振 当驱动力的周期和频率等于物体的固有周期和频率时 受迫振动的振幅最 这种现象叫共振 基础检测 3 汽车的车身是装在弹簧上的 如果这个系统的固有周期是1 5s 汽车在一条起伏不平的路上行驶 路上各凸起处大约都相隔8m 汽车以多大速度行驶时 车身上下颠簸得最剧烈 考点1 简谐运动的特征 重点归纳1 力学特征 简谐运动的回复力满足f kx 位移x与回复力的方向相反 由牛顿第二定律知 加速度a与位移的大小成正比 方向相反 2 运动特征 当v a同向 即v f同向 也就是v x反向 时 v一定增大 当v a反向 即v f反向 也就是v x同向 时 v一定减小 当物体靠近平衡位置时 a f x都减小 v增大 当物体远离平衡位置时 a f x都增大 v减小 化 其周期为 3 能量特征 对弹簧振子和单摆来说 振幅越大 能量越大 在振动过程中 动能和势能相互转化 机械能守恒 4 周期性特征 物体做简谐运动时 其位移 回复力 加速度 速度等矢量都随时间做周期性的变化 它们的周期就是简谐运动的周期t 物体的动能和势能也随时间做周期性的变 t2 5 对称性特征 1 速率的对称性 物体在关于平衡位置对称的两位置具有 相等的速率 2 时间的对称性 物体通过关于平衡位置对称的两段位移的时间相等 在振动过程中 物体通过任意两点a b的时间与逆向通过这两点的时间相等 3 加速度的对称性 物体在关于平衡位置对称的两位置具 有等大 反向的加速度 考题题组 1 多选 2017年四川德阳模拟 一弹簧振子做简谐振动 则以下说法正确的是 a 振子的质量越大 则该振动系统的周期越长b 振子的质量越大 则该弹簧振子系统的机械能越大c 已知振动周期为t 若 t t 则在t时刻和 t t 时刻振子运动的加速度一定相同d 若t时刻和 t t 时刻弹簧的长度相等 则 t一定为振动周期的整数倍e 振子的动能相等时 弹簧的长度不一定相等答案 ace 考点2 简谐运动图象的应用 重点归纳 1 由图象可以看出振幅 周期 2 可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移 3 可以根据图象确定某时刻质点回复力 加速度和速度的方向 回复力和加速度的方向 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 速度的方向 速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判定 若下一时刻位移增大 振动质点的速度方向就是远离t轴 若下一时刻位移减小 振动质点的速度方向就是指向t轴 考题题组 2 多选 2016年湖北襄阳检测 如图13 1 3甲所示为一弹簧振子自由振动 即做简谐运动 时的位移随时间变化的图象 图乙为该弹簧振子在某外力的作用下做受迫振动时的位移随时 乙 间变化的图象 则下列说法中正确的是 甲 图13 1 3 a 由图甲可知该弹簧振子的固有周期为4sb 由图乙可知该弹簧振子的固有周期为8sc 由图乙可知外力的周期为8s d 如果改变外力的周期 在接近4s的附近该弹簧振子的 振幅较大 e 如果改变外力的周期 在接近8s的附近该弹簧振子的 振幅较大 解析 如题图甲所示是弹簧振子自由振动时的图象 由图甲可知 其振动的固有周期为4s a正确 b错误 图乙是弹簧振子在驱动力作用下的振动图象 弹簧振子的振动周期等于驱动力的周期 即8s c正确 当固有周期与驱动力的周期相等时 其振幅最大 驱动力的周期越接近固有周期 弹簧振子的振幅越大 d正确 e错误 答案 acd 3 多选 2017年西安交大附中质检 如图13 1 4所示为同 一地点的两单摆甲 乙的振动图象 下列说法中正确的是 a 甲 乙两单摆的摆长相等b 甲摆的振幅比乙摆大c 甲摆的机械能比乙摆大d 在t 0 5s时有正向最大加速度的是乙摆e 由图象可以求出当地的重力加速度图13 1 4 考点3受迫振动和共振 重点归纳 1 自由振动 受迫振动和共振的关系比较 2 对共振的理解 1 共振曲线 图13 1 5 如图13 1 5所示 横坐标为驱动力的频率f 纵坐标为振幅a 它直观地反映了驱动力的频率对某固有频率为f0的振动系统做受迫振动时振幅的影响 由图可知 f与f0越接近 振幅a越大 当f f0时 振幅a最大 2 受迫振动中系统能量的转化 做受迫振动的系统的机械能不守恒 系统与外界时刻进行 能量交换 考题题组 4 多选 一个单摆在地面上做受迫振动 其共振曲线 振幅a与驱动力频率f的关系 如图13 1 6所示 则下列说法错误的 是 a 此单摆的固有周期约为0 5sb 此单摆的摆长约为1mc 若摆长增大 单摆的固有频率增大d 若摆长增大 共振曲线的峰将向右移动e 若摆长增大 共振曲线的峰将向左移动图1