浙江版2020版高考物理大一轮复习第十一章机械振动机械波第1讲机械振动课件.ppt

1、,第十一章机械振动机械波,第1讲机械振动,NEIRONGSUOYIN,内容索引,过好双基关,研透命题点,课时作业,回扣基础知识 训练基础题目,细研考纲和真题 分析突破命题点,限时训练 练规范 练速度,过好双基关,描述简谐运动的物理量,一、简谐运动的描述,平衡位置,平衡位置,最大距离,强弱,全振动,单位时间,1.回复力 (1)方向：总是指向 . (2)来源：属于效果力，可以是某一个力，也可以是几个力的 或某个力的 . 2.能量特点 弹簧振子运动的过程就是动能和 相互转化的过程. (1)在最大位移处，势能最大， 为零. (2)在平衡位置处，动能最大， 最小. (3)在简谐运动中，振动系统的机械能守

2、恒.,二、简谐运动的回复力和能量,平衡位置,合力,分力,势能,动能,势能,自测1(多选)关于简谐运动的理解，下列说法中正确的是 A.简谐运动是匀变速运动 B.周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量 C.简谐运动的回复力可以是恒力 D.弹簧振子每次经过平衡位置时，位移为零、动能最大,三、简谐运动的两种模型,阻力,弹力,重力,振幅,弹性势能,重力势能,最低,自测2下列有关回复力的说法中正确的是 A.回复力是指物体受到的指向平衡位置的恒力 B.回复力是指物体受到的合力 C.回复力是从力的作用效果命名的，可以是某个力的分力，也可以是几个力的 合力 D.回复力实质上是向心力,1.运动学表达式：x

3、 ，其中A代表振幅，2f代表简谐运动的快慢，t0代表简谐运动的相位，0叫做 . 2.图象 (1)从 开始计时，函数表达式为xAsin t，图象如图1甲所示. (2)从 处开始计时，函数表达式为xAcos t，图象如图乙所示.,四、简谐运动的公式和图象,图1,Asin(t0),初相,平衡位置,最大位移,解析开始计时时振子位于正向最大位移处向负方向做简谐运动，振动图象为余弦函数图象，A项对.,自测3如图2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轴正方向.若振子位于N点时开始计时，则其振动图象为,答案,图2,五、自由振动、受迫振动和共振的关系比较,自测4(多选)

4、如图3所示，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，振动达到稳定时，下列说法中正确的是 A.只有A、C的振动周期相等 B.C的振幅比B的振幅小 C.C的振幅比B的振幅大 D.A、B、C的振动周期相等,返回,图3,研透命题点,命题点一简谐运动的规律,1.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，简谐运动为变加速运动，远离平衡位置时，x、F、a、Ep均增大，v、Ek均减小，靠近平衡位置时则相反. 2.对称性特征：,(1)如图4所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P(OPOP)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

5、间等于由O到P所用时间，即tOPtOP.,图4,3.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.,答案,例1(多选)如图5所示的弹簧振子水平放置，忽略空气阻力时，它将在COB之间来回往复的做简谐振动，其中O点为平衡位置，简谐振动的振幅为A，弹簧的劲度系数为k，原长为L，弹簧振子的周期为T，小球质量为m，且规定向右为位移的正方向.由此判断下列说法正确的是 A.振子在O点，动能最大，势能最小 B.从C到O，速度为负并且增大，从O到B，速度为正并且 减小 C.从B到O，回复力为负并且减小，从O到C，回复力为正 并且增大 D.若t0时刻，小球在

6、O点且向右运动， 则小球的位移时间关系为x,图5,解析从C到O时，速度为正且增大，从O到B速度为正，并且减小，故B错误.,变式1一个弹簧振子做简谐振动，若从平衡位置开始计时，经过3 s时，振子第一次到达P点，又经过2 s第二次经过P点，则该弹簧振子的振动周期可能为 A.32 s B.16 s C.8 s D.4 s,答案,解析如图所示，a、b为最大位移处. 弹簧振子离开O点后，若向着P点运动，即OP历时3 s，之后PbP历时2 s，由对称性可知，Pb历时1 s，故有OPb历时4 s，所以T16 s，B正确；,A.振子从B经O到C完成一次全振动 B.振动周期是2 s，振幅是5 cm C.经过两次

7、全振动，振子通过的路程是20 cm D.从B开始经过3 s，振子通过的路程是30 cm,变式2(多选)如图6所示， 弹簧振子在B、C间振动，O为平衡位置，BOOC5 cm，若振子从B到C的运动时间是1 s，则下列说法中正确的是,答案,图6,解析振子从BOC仅完成了半次全振动，所以周期T21 s2 s，振幅ABO5 cm，故A错误，B正确； 振子在一次全振动中通过的路程为4A20 cm，所以两次全振动中通过的路程为40 cm,3 s的时间为1.5T，所以振子通过的路程为30 cm，故C错误，D正确.,A.质点做简谐运动的振幅为10 cm B.质点做简谐运动的周期为4 s C.在t4 s时质点的速

8、度最大 D.在t4 s时质点的位移最大,答案,t4 s时，x0，速度最大，故C正确，D错误.,1.振动图象提供的信息 (1)由图象可以看出质点振动的振幅、周期. (2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移. (3)可以确定各时刻质点的振动方向. (4)可以确定某时刻质点的回复力、加速度和速度的方向. (5)能够比较不同时刻质点的速度、加速度的大小.,命题点二简谐运动的图象,2.振动图象的分析方法 (1)首先，要理解位移时间图象的意义，明确切线斜率的大小等于速度的大小，切线斜率的正负表示速度的方向. (2)其次，要把位移时间图象与质点的实际振动过程联系起来，图象上的一个点表示振动中的一个状态(位

9、置、振动方向等)，图象上的一段对应振动的一个过程. (3)解题关键是判断好平衡位置、最大位移及振动方向，读出振幅、周期，算出简谐运动的路程和位移.,例2(多选)(2016浙江4月选考15)摆球质量相等的甲、乙两单摆悬挂点高度相同，其振动图象如图7所示.选悬挂点所在水平面为重力势能的参考面，由图可知 A.甲、乙两单摆的摆长之比是 B.ta时刻甲、乙两单摆的摆角相等 C.tb时刻甲、乙两单摆的势能差最大 D.tc时刻甲、乙两单摆的速率相等,图7,变式4(多选)(2018嘉兴市期末)如图8所示为一质点的振动图象，曲线满足正弦变化规律，则下列说法中正确的是 A.该振动为简谐运动 B.该振动的振幅为10

10、 cm C.前0.08 s内，质点发生的位移为20 cm D.0.04 s末，质点的振动方向沿x轴负方向,答案,图8,解析题图图象表示质点的位移随时间变化的规律，是简谐运动，故A正确； 由题图知，振幅为5 cm，故B错误； 由题图知周期T0.08 s，故在0.08 s末，质点又回到平衡位置.前0.08 s内，质点发生的位移为0 cm，故C错误； 由振动规律知，0.04 s末质点的振动方向沿x轴负方向，故D正确.,变式5(多选)如图9是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移时间图象(水平方向为x轴，竖直方向为t轴)，下列关于该图象的说法正确的是,答案,图9,A.该图象的坐标原点是建立在弹簧振子小球

11、的平衡位置 B.从图象可以看出小球在振动过程中是沿t轴方向移动的 C.为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，让底片沿垂直x 轴方向匀速运动 D.图象随时间的推移而发生平移,解析由题图看出，弹簧振子在x轴方向做简谐运动，小球并不是沿t轴方向移动，由对称性可知，该图象的坐标原点是建立在弹簧振子小球的平衡位置，故A正确，B错误； 类似于沙摆实验，为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，让底片沿垂直x轴方向匀速运动，故C正确； 图象反映了小球的位移随时间变化的情况，图象不随时间的推移而发生平移，故D错误.,变式6(多选)小明在实验室做单摆实验时得到如图10甲所示的单摆振动情形，O是它的平衡位置，

12、B、C是摆球所能到达的左右最远位置.小明根据实验情况绘制了单摆的振动图象如图乙所示，若图中单摆向右摆动为正方向，g2 m/s2，则下列选项正确的是,答案,图10,A.此单摆的振动频率是0.5 Hz B.根据图乙可知开始计时时摆球在C点 C.图中P点向正方向振动 D.根据已知数据可以求得此单摆的摆长 为1.0 m,由题图乙可知，t0时刻摆球在负向最大位移处，所以开始时摆球在B点，所以B错误； 根据振动图象可知P点应该向负方向振动，所以C错误；,1.共振曲线 如图11所示，横坐标为驱动力频率f，纵坐标为振幅A， 它直观地反映了驱动力频率对某固有频率为f0的振动系 统受迫振动振幅的影响，由图可知，f

13、与f0越接近，振幅 A越大；当ff0时，振幅A最大. 2.受迫振动中系统能量的转化 做受迫振动的系统的机械能不守恒，系统与外界时刻进行能量交换.,命题点三外力作用下的振动,图11,例3(多选)(2018金华十校联考)如图12所示为一个单摆在地面上做受迫振动的共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)，则 A.此单摆的固有周期约为2 s B.此单摆的摆长约为1 m C.若摆长增大，单摆的固有频率增大 D.若摆长增大，共振曲线的峰将右移,答案,图12,解析单摆做受迫振动，振动频率与驱动力频率相等；当驱动力频率等于固有频率时，发生共振，则固有频率为0.5 Hz，周期为2 s，故A正确；,若摆长增大，单摆

14、的固有周期增大，则固有频率减小，故C错误； 若摆长增大，则固有频率减小，所以共振曲线的峰将向左移动，故D错误.,变式7(多选)如图13所示是单摆做阻尼运动的位移时间图线，下列说法中正确的是 A.摆球在P与N时刻的势能相等 B.摆球在P与N时刻的速度方向相同 C.摆球在P与N时刻的机械能相等 D.摆球在运动过程中机械能越来越小,答案,图13,解析摆球在P与N时刻位移大小相等即单摆所处高度相同，则重力势能相同，故A正确； 摆球在P与N时刻都是向平衡位置运动，速度的方向相反，故B错误； 由于阻力影响，单摆要克服阻力做功，在运动过程中机械能一直逐渐减小，故N时刻的机械能小于P时刻的机械能，C错误，D正

15、确.,变式8(多选)蜘蛛会根据丝网的振动情况感知是否有昆虫“落网”，若丝网的固有频率为200 Hz，下列说法正确的是 A.“落网”昆虫翅膀振动的频率越大，丝网的振幅越大 B.当“落网”昆虫翅膀振动的频率低于200 Hz时，丝网不振动 C.当“落网”昆虫翅膀振动的周期为0.005 s时，丝网的振幅最大 D.昆虫“落网”时，丝网振动的频率由“落网”昆虫翅膀振动的频率决定,答案,解析根据共振的条件可知，系统的固有频率等于驱动力的频率时，系统达到共振，振幅达到最大，故A、B错误；,受迫振动的频率等于驱动力的频率，所以昆虫“落网”时，丝网振动的频率由“落网”昆虫翅膀振动的频率决定，故D正确.,返回,答案

16、,变式9(多选)如图14所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动.开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2 Hz.现匀速转动摇把，转速为240 r/min.则 A.当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5 s B.当振子稳定振动时，它的振动频率是4 Hz C.当转速增大时，弹簧振子的振幅增大 D.当转速减小时，弹簧振子的振幅增大,图14,解析由240 r/min4 r/s知，T0.25 s，则f4 Hz，当振子稳定振动时，它的振动周期及频率均与驱动力的周期及频率相等，A错误，B正确. 当转速减小时，其频率将更接近振子的固有频率2 Hz，弹簧振子的振幅将增大，C错误

17、，D正确.,课时作业,1.(多选)(2018书生中学月考)对做简谐运动的物体，下列说法正确的是 A.每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同 B.通过平衡位置时，速度为零，加速度最大 C.每次通过平衡位置时，加速度相同，速度也一定相同 D.若位移为负值，则速度不一定为正值，加速度一定为正值,答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,解析物体每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同，A正确； 物体通过平衡位置时，速度最大，加速度为零，B错误； 物体每次通过平衡位置时，加速度为零，速度不一定相同，C错误；,1,2,3,4,5,6

18、,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,2.做简谐运动的单摆摆长不变，若摆球质量减小为原来的 摆球经过平衡位置时速度增大为原来的2倍，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,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,3.(多选)物体做阻尼振动过程中，它的 A.周期越来越小 B.振幅越来越小 C.机械能越来越小 D.频率越来越小,答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,解析周期和频率是由物体本身的性质决定的，即使做阻尼振动，周期和频率也不变，故A、D错误； 由题意可知，物体做阻尼振动，即振子振动的幅度逐渐减小，根据能量守恒定律可知，由于存在阻力做功，所以机械能越来越小，故B、C正确.,4.(多选)一弹簧振子A的位移y随时间t变化的关系式为y0.1sin (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0.2 m B.弹簧振子的周期为1.25 s C.在t0.2 s时，振子的运动速度为零 D.质点在0.1 s末与0.3 s末的位移相同,答案,