鲁科版选修34简谐运动 第1课时 学案.docx

41 简谐运动机械振动考 点要求1掌握振动的回复力、位移、速度、加速度、动能和势能等物理量、了解自由振动、受迫振动、共振2简谐运动的条件、图像、规律、弹簧振子模型3单摆运动模型、周期公式的应用实验：单摆测重力加速度【考试解读】【学习目标】1掌握振动的回复力、位移、速度、加速度、动能和势能等物理量、简谐运动相关规律；理解简谐运动图像并能解决有关问题。2能够用单摆周期公式解决有关问题，掌握用单摆测重力加速度的方法。3了解自由振动、受迫振动和共振概念，了解受迫振动和共振的常见应用【预习任务】完成下列任务，记忆并掌握下列概念和规律。一、机械振动1定义：物体（或物体的一部分）在某一平衡位置两侧做的_运动。简称振动。其特点是_，_。2产生振动的条件：（1）受到一个_的作用；（2）振动过程中的阻力_。3回复力：是指振动物体所受到的指向_的力。是根据作用_来命名的。可由任意性质的力提供，可以是几个力的_也可以是一个力的_。4平衡位置：平衡位置是指物体在振动中所受的_为零的位置，也是振动停止后，振动物体_位置，平衡位置通常在振动轨迹的中点。“平衡位置”不等于“平衡状态”。此时振子未必一定处于平衡状态。比如单摆经过平衡位置时，虽然回复力为零，但合外力并不为零，还有向心力。5描述振动的物理量：（1）位移x：是有向线段。方向从_位置指向末位置（总是背离平衡位置向外），大小为这两位置间的直线距离。（2）振幅a：振动物体离开平衡位置的_称为振幅。质点在做简谐振动时，振幅不变。它是描述振动强弱的物理量。（3）周期t和频率f：振动物体完成一次_所需的时间称为周期t；单位时间内完成的全振动的_称为振动频率，单位是赫兹（hz）。周期和频率都是描述振动快慢的物理量，它们的关系是：_二、简谐运动1简谐运动：物体在跟偏离平衡位置的_成正比，并且总指向_的回复力的作用下的振动。即f=_，加速度a=_。2简谐运动的位移时间关系式：_3简谐运动的两种基本模型：_、_4简谐运动能量转换：振幅确定的振动物体，从平衡位置到最大位移处_能向_能转化，从最大位移到平衡位置处_能向_能转化，总的机械能守恒。三、简谐运动的图象1定义：振动物体离开平衡位置的_随_变化的函数图象。不是运动轨迹，它只是反映质点的位移随时间的变化规律。2图象特点：用演示实验证明简谐运动的图象是_曲线。四、单摆：1定义：在细线的一端挂上一个小球，另一端_在悬点上，如果线的_可以忽略，球的直径比线长_，这样的装置叫做单摆。这是一种理想化的模型，理想的单摆应具备如下理想化条件：和小球的质量m相比，线的质量_；与线的长度l相比，小球的半径_。2证明为简谐运动（1）分析单摆摆动时的受力情况：（2）证明当摆角很小时，一般小于10其运动近似为简谐运动：3周期公式：_，公式中l代表_ 、g代表_。五、实验1单摆测定重力加速度原理g=_2实验中需测定的物理量l =_、t=_3实验注意事项：保证悬点_、摆角_、计时计数起点选_六、自由振动、受迫振动和共振比较1自由振动：自由振动的频率_振动物体的固有频率。2受迫振动：物体在周期性的_作用下的振动叫做受迫振动，受迫振动的频率在振动稳定后总是等于_，与物体的固有频率_。受迫振动是等幅振动。3共振（1）定义：在_振动中，驱动力的频率与物体的固有频率_时，振幅_，这种现象叫共振。（2）产生共振的条件：驱动力频率_物体固有频率。（3）共振的应用：_七、阻尼振动与无阻尼振动振幅逐渐减小的振动叫做_，振幅不变的振动为等幅振动，也叫做_注意：阻尼振动、无阻尼振动是从振幅是否变化的角度来区分的，自由振动、受迫振动是从受力特点的角度来区分的。等幅振动不一定不受阻力作用。【自主检测】1如图所示，一弹簧振子在一条直线上做简谐运动，第一次先后经过b、c两点时速度v(v0)相同，那么，下列说法正确的是（）a振子在b、c两点受回复力相同b振子在b、c两点对平衡位置的位移相同c振子在b、c两点加速度大小相等d从b点到c点，振子先做匀加速运动，后做匀减速运动2如图所示，弹簧振子在m、n之间做简谐运动。以平衡位置o为原点，建立ox轴。向右为x的轴的正方向。若振子位于n点时开始计时，则其振动图像为（ ）3（多选）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增大而减小b当ff0 时，该振动系统的振幅随f增大而增大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，振动的频率等于ftxoatxobtxoctxod4.一个弹簧振子沿x轴做简谐运动，取平衡位置o为x轴坐标原点。从某时刻开始计时，经过四分之一的周期，振子具有沿x轴正方向的最大加速度。能正确反映振子位移x与时间t关系的图像是（ ）5.光滑的水平面上叠放有质量分别为m和m/2的两个木块。下方木块与一劲度系数为k的弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上，如图所示。已知两木块之间的最大静摩擦力为f，为使这两个木块组成的系统象一个整体一样地振动，系统的最大振幅为（ ）af/k b2f/k c3f/k d4f/k 6.（多选）一简谐振子沿x轴振动，平衡位置在坐标原点。t0时刻振子的位移x-0.1m；t4/3s时刻x0.1m；t4s时刻x0.1m。该振子的振幅和周期可能为（ ）a0.1m，8/3s b0.1m，8s c0.2m，8/3s d0.2m，8s7.做简谐振动的单摆摆长不变，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、振幅都不变 b频率、振幅都改变c频率不变、振幅改变d频率改变、振幅不变8.如图所示，曲轴上悬挂一弹簧振子，转动摇把，曲轴可以带动弹簧振子上下振动，开始时不转动摇把，而手往下拉振子，放手后使之上下振动，测得振子在10s内完成20次全振动，然后匀速转动摇把，转速为240r/min，当振子振动稳定时，它的振动周期为（ ）a0.5sb0.25sc2 sd4 s9.下表记录了某受迫振动的振幅随驱动力频率变化的关系，若该振动系统的固有频率为f固，则（ ）驱动力频率/hz304050607080受迫振动振幅/cm10.216.827.228.116.58.3af固60 hz b60 hzf固70 hzc50 hzf固60 hz d以上三项都不对图110.根据单摆周期公式t=2，可以通过实验测量当地的重力加速度。如图1所示，将细线的上端固定在铁架台上，下端系一小钢球，就做成了单摆。（1）用游标卡尺测量小钢球直径，示数如图2所示，那么小球的半径为_mm。 （2）以下是实验过程中的一些做法，其中正确的有_a摆线要选择细些的、伸缩性小些的，并且尽可能长一些b摆球尽量选择质量大、体积小的c为了使摆的周期大一些，以方便测量，开始时