高中物理电磁感应选修3-4第11章第1讲机械振动 机械波.ppt

1、选修3-4 第11章机械振动 机械波,2014高考导航,第1讲机械振动,本节目录,基础再现对点自测,知能演练轻巧夺冠,考点探究讲练互动,技法提炼思维升华,要点透析直击高考,知识清单 一、简谐运动 1概念：质点的位移与时间的关系遵从_的规律,即它的振动图象(xt图象)是一条_的振动 2简谐运动的表达式 (1)动力学表达式：F_，其中“”表示回复力与_的方向相反 (2)运动学表达式：xAsin(t),其中A代表振幅,_表示简谐运动的快慢,(t)代表简谐运动的 _,叫做初相,正弦函数,正弦曲线,kx,位移,2f,相位,3回复力 (1)定义：使物体返回到_的力 (2)方向：时刻指向_ (3)来源：振动

2、物体所受的沿_的合力 4描述简谐运动的物理量,平衡位置,平衡位置,振动方向,二、简谐运动的图象 1物理意义：表示振子的_随时间变化的规律，为正弦(或余弦)曲线 2简谐运动的图象 (1)从平衡位置开始计时,把开始运动的方向规定为正方向，函数表达式为x_，图象如图甲所示 (2)从正的最大位移处开始计时,函数表达式为x_，图象如图乙所示,位移,Asint,Acost,三、单摆 1定义：在细线的一端拴一个小球，另一端固定在悬点上,如果细线的_和_都不计，球的直径比_短得多，这样的装置叫做单摆 2视为简谐运动的条件：_.,伸缩,质量,线的长度,5,5单摆的等时性：单摆的振动周期取决于摆长l和重力加速度g

3、，与振幅和振子(小球)质量都没有关系 四、受迫振动及共振 1受迫振动 (1)概念：物体在_驱动力作用下的振动 (2)振动特征：受迫振动的频率等于_的频率，与系统的_无关,周期性,驱动力,固有频率,2共振 (1)概念：当驱动力的频率等于_时，受迫振动的振幅最大的现象 (2)共振的条件：驱动力的频率等于_ (3)共振的特征：共振时_最大 (4)共振曲线(如图所示) ff0时，A_.f与f0差别越大， 物体做受迫振动的振幅_.,固有频率,固有频率,振幅,Am,越小,热身体验 1.弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程中() A振子所受的回复力逐渐增大 B振子的位移逐渐增大 C振

4、子的速度逐渐减小 D振子的加速度逐渐减小,21.如图为一弹簧振子的振动图象,由此可知() A在t1时刻，振子的动能最大，所受的弹性力最大 B在t2时刻，振子的动能最大，所受的弹性力最小 C在t3时刻，振子的动能最大，所受的弹性力最小 D在t4时刻，振子的动能最大，所受的弹性力最大,22.(2012高考重庆卷)装有砂粒的试管竖直静浮于水面，如图所示将试管竖直提起少许，然后由静止释放并开始计时，在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动若取竖直向上为正方向，则以下描述试管振动的图象中可能正确的是(),4如图所示，在曲轴上悬挂一个弹簧振子，曲轴不动时让其上下振动，振动周期为T1.现使把手以周期T2匀速

5、转动，T2T1，当其运动达到稳定后，则() A弹簧振子的振幅周期为T1 B弹簧振子的振动周期为T2 C要使弹簧振子的振幅增大，可以减小把手的转速 D要使弹簧振子的振幅增大，可以增大把手的转速,热身体验答案与解析 1.解析：选D.在振子向平衡位置运动的过程中，振子的位移逐渐减小，因此，振子所受回复力逐渐减小，加速度逐渐减小，但加速度方向与速度方向相同，故速度逐渐增大 21.解析：选B.从图象的横坐标和纵坐标可以知道此图是机械振动图象，将它与机械波的图象区分开，它所描述的是一个质点在不同时刻的位置，t2和t4是在平衡位置处，t1和t3是在最大位移处，头脑中应出现一幅弹簧振子振动的实物图象，根据弹簧

6、振子振动的特征，弹簧振子在平衡位置时的速度最大，加速度为零，即弹性力为零；在最大位移处，速度为零，加速度最大，即弹性力为最大，所以B正确,一、简谐运动图象的应用 1.确定振动物体在任意时刻的位移如图所示，对应t1、t2时刻的位移分别为x17 cm，x25 cm. 2确定振动的振幅如图振幅是10 cm. 3确定振动的周期和频率振动图象 上一个完整的正弦(余弦)图形在时间轴 上拉开的“长度”表示周期 由图可知，OD、AE、BF的间隔都等于振动周期，T0.2 s,频率f1/T5 Hz.,4确定各质点的振动方向例如图中的t1时刻，质点正远离平衡位置向位移的正方向运动；在t3时刻，质点正向着平衡位置运动

7、 5比较各时刻质点加速度的大小和方向例如在图中t1时刻质点位移x1为正，则加速度a1为负；t2时刻质点位移x2为负，则加速度a2为正，又因为|x1|x2|，所以|a1|a2|.,即时应用1(2013金桥高级中学质检)一质点做简谐运动，其位移x与时间t的关系曲线如图所示，由图可知() A质点振动频率是4 Hz Bt2 s时，质点的加速度最大 C质点的振幅为4 cm Dt3 s时，质点所受的合外力最大 解析：选B.质点振动的周期是4 s，频率是0.25 Hz；t2 s时,质点的位移最大，回复力最大，加速度最大；质点的振幅为2 cm；t3 s时，质点的位移为零，所受的合外力为零，选项B正确,2对称性

8、特征 (1)如图所示，振子经过关于平衡位置O对称(OPOP)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O到P所用时间，即tPOtOP. (3)振子往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOPtPO. 特别提醒：由于简谐运动具有周期性和对称性，因此，涉及简谐运动时，往往出现多解.分析问题时应特别注意物体在某一位置时的速度的大小和方向、位移的大小和方向.,考点1简谐运动的特征 如图所示，一轻弹簧与质量为m的 物体组成弹簧振子，物体在同一条竖直线 上的A、B间做简谐运动，O为平衡位置， C为AO的中点，已知COh，弹簧的劲

9、度系数为k.某时刻物体恰好以大小为v的 速度经过C点并向上运动则以此时刻开始半个周期的时间内，对质量为m的物体，下列说法正确的是(),A重力势能增加了2mgh B回复力做功为2mgh C速度的变化量的大小为2v D通过A点时回复力的大小为kh 【思路点拨】解答本题应把握以下三点： (1)简谐运动具有对称性 (2)重力做功与路径无关 (3)速度是矢量，速度变化按矢量运算法则,【解析】作出弹簧振子的振动图象如图 所示,由于振动的周期性和对称性,在半个 周期内弹簧振子将运动到O点下方的D点， C、D两点相对平衡位置O对称，因此弹簧 振子的高度降低了2h，重力做功2mgh，故弹簧振子的重力势能减少了2

10、mgh，A项错误；回复力是该振子所受的合外力，由对称关系知，弹簧振子过D点的速度大小与过C点时相等，方向竖直向下，因此回复力做的功等于弹簧振子动能的改变量为零，而速度的变化为vv(v)2v，B错，C对；弹簧振子通过A点时相对平衡位置的位移为2h，因此回复力Fkx2kh，D项错 【答案】C,考点2简谐运动的图象与公式 (2013启东中学高三质检)一质点做简谐运动的图象如图所示，下列说法正确的是() A质点振动频率是4 Hz B在10 s内质点经过的路程是20 cm C第4 s末质点的速度是零 D在t1 s和t3 s两时刻，质点位移大小相等、方向相同,【解析】读图可知，该简谐运动的周期为4s，频率为 0.25 Hz，在10 s内质点经过的路程是2.54A20 cm.第4 s末的速度最大在t1 s和t3 s两时刻，质点位移大小相等、方向相反 【答案】B,思维建模单摆模型的应用 【范例】(12分)如图所示，在水平地面上有一段光滑圆弧形槽，弧的半径是R，所对圆心角小于10，现在圆弧的右侧边缘M处