高考物理一轮总复习 第1章 第1节 简谐运动的基本特征及应用课件 鲁科版选修34.ppt

考点强化 简谐运动的基本特征及应用 1 考点精讲 2 典例剖析 3 规律方法 4 跟踪训练 选修3 4 5 真题演练 一 考点精讲 1 考点精讲 简谐运动的基本特征及应用 一 简谐运动的五个概念 1 回复力 2 平衡位置 3 位移 4 振幅a 5 周期t和频率f m l 二 简谐运动的五个特征 1 动力学特征简谐运动的回复力满足f kx 表示回复力的方向与位移方向相反 k是比例系数 不一定是弹簧的劲度系数 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 靠近平衡位置时各量变化则相反 3 运动的周期性特征做简谐运动的物体 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化 其周期为t 2 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 简谐运动对称性示例 1 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 4 系统动能ek与势能ep相互转化 系统的机械能守恒 对称性特征简谐运动是一种周而复始的周期性的运动 按其周期性可作出如下判断 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 5 能量特征振动的能量包括动能ek和势能ep 简谐运动过程中 系统动能与势能相互转化 系统的机械能守恒 注 对弹簧振子和单摆来说 振幅越大 能量越大 三 简谐运动的两种模型 m l 弹簧振子和单摆的比较 m k 忽略弹簧质量无摩擦 细线不可伸长 摆球足够小且密度大 摆角很小 弹簧处于原长处 小球运动轨迹的最低点 弹簧的弹力提供 摆球重力沿圆弧切线方向的分力 不作要求 t 弹性势能与动能相互转化 机械能守恒 重力势能与动能相互转化 机械能守恒 二 典例剖析 2 典例剖析 例1 2013 课标 34 1 如图 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 1 在物块第一次通过平衡位置时 a b脱离前后 弹簧振子的动能怎样变化 审题设疑 2 a b脱离后 弹簧振子由平衡位置再次运动到最大振幅处 遵从什么规律 振幅为何变小了 转解析 弹簧振子的周期与弹簧的劲度系数及弹簧振子的质量有关 转原题 例2 多选 弹簧振子做简谐运动 o为平衡位置 当它经过点o时开始计时 经过0 3s 第一次到达点m 再经过0 2s第二次到达点m 则弹簧振子的周期为 a 0 53sb 1 4sc 1 6sd 3s 转解析 思考 弹簧振子由o点运动至m点有几种可能路径 转原题 备选 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 解析显隐 0 2s 0 4s 0 2s 三 规律方法 3 规律方法 1 分析简谐运动中各物理量的变化情况时 一定要以位移为桥梁 位移增大时 振动质点的回复力 加速度 势能均增大 速度 动能均减小 反之 则产生相反的变化 另外 各矢量均在其值为零时改变方向 2 分析过程中要特别注意简谐运动的周期性和对称性 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 思考 由图线可以得到哪些重要物理量 转解析 转原题 四 跟踪训练 4 跟踪训练 跟踪训练 做简谐运动中 振子每次经过同一位置时 下列各组描述振动的物理量总是相同的是 a 速度 加速度 动能b 动能 回复力 位移c 加速度 速度 势能d 速度 动能 回复力 解析 通过对简谐运动过程的分析可知 在同一位置 位移 加速度 回复力 动能 势能一定相同 但由于通过同一位置具有往复性 所以速度可能相同 也可能相反 故选项b正确 答案 b 解析显隐 解析显隐 跟踪训练 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