机械振动机械波1-4.doc

东风高中2015届物理导学案简谐运动基础【知识要点】一振动1定义：物体（或物体的一部分）在某一中心位置附近做 _运动称为机械振动。2振动产生的条件： 物体偏离平衡位置后要受到 _的作用； 阻力要_。3回复力：使振动物体 _ 的力。回复力是按照_来命名的力，它可以是某个力，或是某力的一个分力，也可以是几个力的合力。4平衡位置：振动物体所受 _ 为零的位置。5振动特点： 存在某一 _ 位置； 往复运动，即具有 _性。思考：振动的平衡位置是否是平衡状态？二简谐运动1定义：物体在跟相对平衡位置的位移大小成 _，并且总是指向 _的回复力作用下运动，叫做简谐运动。2描述简谐运动的物理量 位移（x）：由 _位置指向振动质点所在处的有向线段。 振幅（A）：振动物体离开 _位置的最大距离，等于振动位移的最大值。它反映了振动_，振幅是 _ 量。 周期（T）和频率（f）：振动物体（质点）完成一次_所需要的时间叫做周期；1s钟内完成_的次数叫做频率。周期（或频率）是描述振动 _的物理量。其大小由振动系统本身性质决定，所以又叫做固有周期（或固有频率）；周期与频率的关系：T = _。3简谐运动的基本特点 动力学特征：回复力F = - kx中“ - ”表示回复力的方向与位移方向_，k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数；它是判定一个物体是否做简谐运动的依据。 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 _而方向 _，是变加速运动；远离平衡位置是x、F回、a、Ep均_，v、Ek均 _。简谐运动的位移x与时间关系是 x = _（初相位为0，频率为f），这也是判断一个物体是否做简谐运动的依据。 运动的周期性特征：相隔T或nT的两个时刻振子处于_且振动状态_。 对称性特征： 相隔T/2 或(2n + 1)T/2（n为正整数）的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，对应的的位移、速度、加速度大小_，方向_。 质点在距离平衡位置等距离的两个点上具有相等大小的速度、加速度，在平衡位置左右相等距离上运动的时间也是_的。 能量特征：振动的能量包括动能和势能，简谐运动过程中，系统的动能Ek与势能Ep相互转换，系统的机械能守恒。4简谐运动的图像： 物理意义：表示振动物体的位移随 _变化的规律。 注意：振动图像不是质点的 _轨迹。 图像信息： 振幅（A）和周期（T）； 某一时刻质点位移（x）； 判断回复力、加速度、速度方向； 判断简谐运动过程物理量的变化情况。【典型例题】【例1】如图所示的弹簧振子，分析其各物理量变化振子的运动位移加速度速度动能势能OBBBOOOAAAO练习1、把一个小球套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，小球沿杆在水平方向做简谐运动，它的平衡位置为O，在A、B间振动，如图所示，下列结论正确的是() A小球在O位置时，动能最大，加速度最小 B小球在A、B位置时，动能最大，加速度最大 C小球从A经O到B的过程中，回复力一直做正功 D小球从A经O到B的过程中，回复力一直做负功【例2】如图所示，弹簧振子在振动过程中，振子从a到b历时0.1 s，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0.2s，该振子的振动频率为：（ ） A1 Hz B1.25 Hz C2 Hz D2.5 Hz练习1：一质点在在平衡位置O附近做简谐运动，从它经过平衡位移开始计时，经过3s质点第一次通过M点，再经过2s第二次通过M点，则该质点第三次经过M还需要多长时间。【例3】一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为y=0.1sin（2.5t），位移y的单位为m，时间t的单位为s则（ ） A弹簧振子的振幅为0.2m B弹簧振子的周期为1.25s C在t=0.2s时，振子的运动速度为零 D在任意0.2s时间内，振子的位移均为0.1m练习3：有一弹簧振子，振幅为0.8 cm，周期为0.5 s，初始时具有负方向的最大加速度，则它的振动方程是( ) Ax8103sin m Bx8103sin m Cx8101sin m Dx8101sin m【例4】一个质点经过平衡位置O，在A、B间做简谐运动，如图（a）所示，它的振动图像如图（b）所示，设向右为正方向，则 OB = _cm； 第0.2s末质点的速度方向是 _，加速度大小为_； 第0.4s末质点的加速度方向是 _； 第0.7s时，质点位置在 _ 点与 _ 点之间； 质点振动的周期T = _s； 4s内完成 _次全振动。练习4：甲、乙两弹簧振子，振动图像如图所示，则可知 A两弹簧振子完全相同B两弹簧振子所受回复力最大值之比F甲：F乙=2：1C振子甲速度为零时，振子乙速度最大D振子的振动频率之比f甲：f乙 = 1：2 课后练习1、一质点做简谐运动的振动图象如图所示，质点的速度与加速度方向相同的时间段是A00.3 s B0.30.6 s C0.60.9 s D0.91.2 s2一弹簧振子在一条直线上做简谐运动，第一次先后通过M、N两点时速度为v（v0）相同，那么下列说法中正确的是 A振子在M、N两点受回复力相同 B振子在M、N两点相对位移位置的位移相同C振子在M、N两点的加速度大小相等 D从M点到N点，振子先做匀加速运动，后做匀减速运动3劲度系数为20Ncm的弹簧振子，它的振动图象如图所示，在图中A点对应的时刻 A振子所受的弹力大小为0.5N，方向指向x轴的负方向B振子的速度方向指向x轴的正方向C在04s内振子作了1.75次全振动D在04s内振子通过的路程为0.35cm，位移为04、一个做简谐运动的弹簧振子，周期为T，振幅为A，设振子第一次从平衡位置运动到处所经最短时间为，第一次从最大正位移处运动到所经最短时间为，关于与，下列说法正确的是: At1t2 Bt1t2Ct1t2 D无法判断5、一个在水平方向做简谐运动的物体，它的振幅是4 cm，频率是2.5 Hz.物体经过平衡位置开始计时，再经过21 s，此时它对平衡位置的位移大小为() A0 B4 cm C210 cm D840 cm6、如图所示，一质点在平衡位置O点附近做简谐运动，若从质点通过O点时开始计时，经过0.9 s质点第一次通过M点，再继续运动，又经过0.6s质点第二次通过M点，该质点第三次通过M点需再经过的时间可能是（ ） A.1 s B.1.2 s C.2.4 s D.4.2 s7、 弹簧振子做简谐运动，t1时刻速度为v，t2时刻速度也为v，且方向相同。已知（t2 t1）小于周期T，则（t2 t1）（v 0） A可能大于T/4 B可能小于T/4 C一定小于T/2 D可能等于T/28、一弹簧振子做简谐运动，周期为T，下列说法正确的是 （ ）A若t时刻和(t+t)时刻振子对平衡位置的位移大小相等，方向相同，则t一定等于T的整数倍B若t时刻和 (t+t) 时刻振子运动速度大小相等，方向相反，则t一定等于 T/2的整数倍C若t = T/4，则t和 (t+t) 两时刻，振子的位移大小之和一定等于振幅D若t = T/2，则在t时刻和 (t+t) 时刻振子速度的大小一定相等 9、一列横波沿水平绳传播，绳的一端在t0时开始做周期为T的简谐运动，经过时间t(TtT)，绳上某点位于平衡位置上方的最大位移处。则在2t时，该点位于平衡位置的 (A)上方，且向上运动(B)上方，且向下运动 (C)下方，且向上运动(D)下方，且向下运动 10、一位游客在千岛湖边欲乘游船，当日风浪很大，游船上下浮动。可把游艇浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为20cm，周期为3.0s。当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。地面与甲板的高度差不超过10cm时，游客能舒服地登船。在一个周期内，游客能舒服地登船的时间是（ ） A.0.5s B.0.75s C.1.0s D.1.5s11一个弹簧振子沿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12一简谐振子沿x轴振动，平衡位置在坐标原点。 时刻振子的位移；时刻；时刻。该振子的振幅和周期可能为（ ） A0. 1 m， B0.1 m, 8s C0.2 m， D0.2 m，8s13、如图甲所示，在弹簧振子的小球上安装了一支记录用的笔P，在下面放一条纸带当小球做简谐运动时，沿垂直于振动方向拉动纸带，笔P在纸带上画出了一条振动曲线已知在某次实验中如图方向拉动纸带，且在某段时间内得到如图乙所