高考语文复习 作文技法点拨 4 议论文论证方法课件 (173)

1、第第1课时机械振动课时机械振动 考点一考点一 简谐运动的规律简谐运动的规律1受力特征：简谐运动的回复力满足受力特征：简谐运动的回复力满足Fkx,位移位移x与与回复力的方向相反由牛顿第二定律知回复力的方向相反由牛顿第二定律知,加速度加速度a与位移与位移大小成正比大小成正比,方向相反方向相反. 2运动特征：当物体靠近平衡位置时运动特征：当物体靠近平衡位置时,x、F、a都减小都减小,但但v增大增大,到达平衡位置时到达平衡位置时v最大；当物体远离平衡位置最大；当物体远离平衡位置时时,x、F、a都增大都增大,v减小减小3能量特征：对单摆和弹簧振子来说能量特征：对单摆和弹簧振子来说,振幅越大振幅越大,能量

2、越能量越大在运动过程中大在运动过程中,动能和势能相互转化动能和势能相互转化,机械能守恒机械能守恒4周期性特征：物体做简谐运动时周期性特征：物体做简谐运动时,其位移、回复力、其位移、回复力、加速度、速度等矢量都随时间做周期性变化加速度、速度等矢量都随时间做周期性变化,它们的变化它们的变化周期就是简谐运动的周期周期就是简谐运动的周期(T)；物体的动能和势能也随时；物体的动能和势能也随时间做周期性变化间做周期性变化,其变化周期为其变化周期为T/2.5对称性特征对称性特征(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有相等的速率(2)时间

3、的对称性：物体通过关于平衡位置对称的两段位时间的对称性：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移的时间相等在振动过程中,物体通过任意两点物体通过任意两点A、B的的时间与逆向通过这两点的时间相等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、反向的加速度具有等大、反向的加速度【例例1】(多选多选)(2015山东卷山东卷)如图所示如图所示,轻弹簧上端固定轻弹簧上端固定,下端连接一小物块下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动以竖直向物块沿竖直方向做简谐运动以竖直向上为正方向上为正方向,物块

4、简谐运动的表达式为物块简谐运动的表达式为y0.1sin(2.5t) mt0时刻时刻,一小球从距物块一小球从距物块h高处自由落下高处自由落下,t0.6 s 时时,小球恰小球恰好与物块处于同一高度取重力加速度的大小为好与物块处于同一高度取重力加速度的大小为g10 m/s2.以下判断正确的是以下判断正确的是()A. h1.7 mB. 简谐运动的周期是简谐运动的周期是0.8 sC. 0.6 s内物块运动的路程是内物块运动的路程是0.2 mD. t0.4 s时时,物块与小球运动方向相反物块与小球运动方向相反规规 律律 总总 结结(1)做简谐运动的物体经过平衡位置时做简谐运动的物体经过平衡位置时, ,回复

5、力一定为零回复力一定为零, ,但所受合外力不一定为零但所受合外力不一定为零(2)由于简谐运动具有周期性和对称性由于简谐运动具有周期性和对称性, ,因此涉及简谐运动因此涉及简谐运动时往往出现多解时往往出现多解, ,分析时应特别注意位移相同时回复力、分析时应特别注意位移相同时回复力、加速度、动能和势能等可以确定加速度、动能和势能等可以确定, ,但速度可能有两个方向但速度可能有两个方向, ,由于周期性由于周期性, ,运动时间也不能确定运动时间也不能确定1(多选多选)(2016开封模拟开封模拟)弹簧振子做简谐运动弹簧振子做简谐运动,O为平为平衡位置衡位置,当它经过点当它经过点O时开始计时时开始计时,经

6、过经过0.3 s,第一次到达第一次到达点点M,再经过再经过0.2s第二次到达点第二次到达点M,则弹簧振子的周期为则弹簧振子的周期为()A0.53 s B1.4 sC1.6 s D3 s 考点二考点二 简谐运动的图象简谐运动的图象1简谐运动的图象简谐运动的图象2.振动图象的信息振动图象的信息(1)由图象可以看出振幅、周期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回复力和加速度的方向：因回

7、复力总是指向平衡位置位置,故回复力和加速度在图象上总是指向故回复力和加速度在图象上总是指向t轴轴速度的方向：速度的方向可以通过下一时刻位移速度的方向：速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判定的变化来判定,若下一时刻位移增大若下一时刻位移增大,振动质点的速度振动质点的速度方向就是远离方向就是远离t轴轴,若下一时刻位移减小若下一时刻位移减小,振动质点的速振动质点的速度方向就是指向度方向就是指向t轴轴【例例2】(2014重庆卷重庆卷)一竖直悬挂的弹簧振子一竖直悬挂的弹簧振子,下端装有下端装有一记录笔一记录笔,在竖直面内放置有一记录纸在竖直面内放置有一记录纸,当振子上下振动时当振子上下振动时,以速率

8、以速率v水平向左匀速拉动记录纸水平向左匀速拉动记录纸,记录笔在纸上留下如图记录笔在纸上留下如图所示的图象所示的图象,y1、y2、x0、2x0为纸上印迹的位置坐标由此为纸上印迹的位置坐标由此图求振动的周期和振幅图求振动的周期和振幅2(多选多选)(2016徐州质检徐州质检)一质点做简谐运动的振动图象如图一质点做简谐运动的振动图象如图所示所示,质点的速度方向与加速度方向相同的时间段是质点的速度方向与加速度方向相同的时间段是()A00.3 sB0.30.6 sC0.60.9 sD0.91.2 s解析：解析：质点做简谐运动时加速度方向与回复力方向相同质点做简谐运动时加速度方向与回复力方向相同, ,与位与

9、位移方向相反移方向相反, ,总是指向平衡位置；位移增大时速度方向与位移总是指向平衡位置；位移增大时速度方向与位移方向相同方向相同, ,位移减小时速度方向与位移方向相反位移减小时速度方向与位移方向相反参考答案：参考答案：BD 考点三考点三 受迫振动和共振的应用受迫振动和共振的应用1受迫振动受迫振动(1)概念：振动系统在周期性外力作用下的振动概念：振动系统在周期性外力作用下的振动(2)特点：受迫振动的频率等于驱动力的频率特点：受迫振动的频率等于驱动力的频率,跟系统的固跟系统的固有频率无关有频率无关2共振共振(1)现象：当驱动力的频率等于系统的固有频率时现象：当驱动力的频率等于系统的固有频率时,受迫

10、振受迫振动的振幅最大动的振幅最大(2)条件：驱动力的频率等于系统的固有频率条件：驱动力的频率等于系统的固有频率(3)特征：共振时振幅最大特征：共振时振幅最大(4)共振曲线：如图所示共振曲线：如图所示3自由振动、受迫振动和共振的关系比较自由振动、受迫振动和共振的关系比较【例例3】(2016太原模拟太原模拟)一个单摆在地面上做受迫振一个单摆在地面上做受迫振动动,其共振曲线其共振曲线(振幅振幅A与驱动力频率与驱动力频率f的关系的关系)如图所示如图所示,则则()A此单摆的固有周期约为此单摆的固有周期约为0.5 sB此单摆的摆长约为此单摆的摆长约为1 mC若摆长增大若摆长增大,单摆的固有频率增大单摆的固

11、有频率增大D若摆长增大若摆长增大,共振曲线的峰将向右移动共振曲线的峰将向右移动3(多选多选)(2016苏州模拟苏州模拟)如图所示如图所示,A球振动后球振动后,通过水平通过水平细绳迫使细绳迫使B、C振动振动,振动达到稳定时振动达到稳定时,下列说法中正确的下列说法中正确的是是()A只有只有A、C的振动周期相等的振动周期相等BC的振幅比的振幅比B的振幅小的振幅小CC的振幅比的振幅比B的振幅大的振幅大DA、B、C的振动周期相等的振动周期相等单摆模型问题的特点和应用单摆模型问题的特点和应用单摆是一种理想化的物理模型单摆是一种理想化的物理模型,其周期公式其周期公式T2,其中其中l为为等效摆长：摆动圆弧的圆

12、心到摆球重心的距离如图甲等效摆长：摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离如图甲所示的双线摆的摆长所示的双线摆的摆长lrLcos .乙图中小球乙图中小球(可看作质可看作质点点)在半径为在半径为R的光滑圆槽中靠近的光滑圆槽中靠近A点振动点振动,其等效摆长为其等效摆长为lR. 方方 法法 技技 巧巧 思思 维维 提提 升升典例典例如图所示如图所示,在水平地面上有一段光滑圆弧形槽在水平地面上有一段光滑圆弧形槽,弧的半弧的半径是径是R,所对圆心角小于所对圆心角小于10,现在圆弧的右侧边缘现在圆弧的右侧边缘M处放一个处放一个小球小球A,使其由静止下滑使其由静止下滑(1)求小球由求小球由M至至O的过程中所需时间的过程中所需时间t为多少？在此过程中能为多少？在此过程中能量如何转化量如何转化(定性说明定性说明)?(2)若在若在MN圆弧上存在两点圆弧上存在两点P、Q,且且P、Q关于关于O对称对称,且已测且已测得小球得小球A由由P直达直