第11章_1简谐运动的特点__振动图象.ppt

1、本章内容是历年高考的必考内容，命题频率较高的知识点是：波的形成，横波的图象，波长、频率和波速的关系，以及单摆的简谐运动及周期公式和运动的图象等题型多以选择题形式出现，一道题往往考查多个概念和规律，特别是通过波的图象考查对波的理解能力、推理能力和空间想象能力,高考对光学的考查在折射率、全反射现象的分析、光的干涉、衍射和偏振现象等知识点命题频率较高，其次是波长、波速和频率的关系，以及几何光学和物理光学的综合应用，常见的题型是选择题,简谐运动的复习，要通过抓住振动所具有的周期性、对称性这一特征，掌握在简谐运动中回复力、加速度、位移、速度这四个矢量的变化规律，进而联想到表示该过程的振动图象；波动问题要

2、深刻理解波的形成过程，波动中各质点都在平衡位置附近做周期性运动，后一质点的振动总是落后于前一质点的振动，这种后一质点的落后性、重复性决定了波的周期性,几何光学除用实验法、公式法研究光学现象外，主要依据光路图运用几何知识来研究光现象用光路图可以形象、直观地展现光的传播过程、像及其成像范围以及光线的几何关系，所以光路图是解决几何光学问题的基础应熟练掌握光学规律、一些重要的思维方法(如假设物点、光路可逆)以及相关几何知识，正确画出光路图并利用其解答相关问题,几何光学的核心概念是折射率，光的本性的核心概念是频率通过这两个概念可联系光的折射现象(全反射现象、光的色散)、光的波动性(干涉、衍射)、电磁波(

3、电磁振荡、无线电波、电磁波谱)等知识也可联系光速、波长、临界角等概念复习中可以将这两个概念以核心分类对比记忆,机 械 振 动,一般机械振动,平衡位置：物体在振动方向上受力平衡的位置 位移：由平衡位置指向物体所在位置的有向线段 回复力：总是试图把物体拉到平衡位置的力,简谐运动,回复力特点：F=-kx,实例,水平方向的弹簧振子，回复力就是弹力 单摆：回复力为重力沿切向的分力,描述简谐运动的量：振幅、周期（频率）、相位,单摆做简谐运动的（固有）周期公式： 简谐运动位移公式：x=Asin(t+0),与振动图象联系更好理解 受迫振动、共振、振动能量,机械波,机械波的形成：先振动的质点带动后振动的质点（受

4、迫振动） 机械波传播的是：波源的振动形式、能量、信息 机械波的种类：横波与纵波 简谐横波的图象为正弦图象，注意与简谐运动图象的区别,机械振动,描述简谐横 波的物理量,波长：描述波的空间周期性由介质和波源共同确定 频率：由波源决定，与周期成倒数关系 周期：描述波的时间周期性 波速：由介质决定 关系式：v=f=/T,机械波 的特点,叠加原理：质点位移为两列波引起的位移矢量和 独立传播原理：离开叠加区域后的行为好像从没相遇过 衍射：绕过障碍物的现象.当小孔或障碍物尺寸与波长差不多时发生明显的衍射现象 干涉：形成稳定的干涉图样需要相干波源,多普勒效应：观察者与波源存在相对运动时发生的现象，即观察者感觉

5、到的频率与波源的频率出现差别,机 械 波,1 简谐运动的特点 振动图象,机械振动 机械波 光,第十一章,1.简谐运动的周期性和对称性 两块质量分别为m1、m2的木块，被一根劲度系数为k的轻弹簧连在一起，并在m1板上加压力F，如图11-1-2所示，撤去F后，m1板将做简谐运动.为了使得撤去F后，m1跳起时恰好能带起m2板，则所加压力F的最小值是( ) A.m1g B.2m1g C.(m1+m2)g D.2(m1+m2)g,图11-1-2,撤去F后，m1板将做简谐运动，其平衡位置是不加压力F时m1板的静止位置设为a，如下图所示，则此位置离弹簧上端自然长度为x0=m1g/k,m1板做简谐运动的振幅等

6、于施加压力后弹簧增加的压缩量，即A=x1=F/k 此时m1板的位置设为b，如上图所示. 撤去F后，m1板跳起，设弹簧比原长伸长x2时刚好能提起m2板(处于c位置)，如上图所示，则由：kx2=m2g，可得：x2=m2g/k 根据m1做简谐运动时的对称性，位置b、c必在平衡位置a的对称两侧，故有：x1=x0+x2，即： 所以解得：F=(m1+m2)g,点评：弹簧振子的运动是简谐运动，简谐运动具有时间和空间的对称性，解题时通常要借助这种特征,如图11-1-3所示，物体A放在物体B上，B与弹簧相连，它们在光滑水平面上一起做简谐运动.当弹簧伸长到最长时开始计时(t=0),取向右为正方向，A所受静摩擦力f

7、随时间t变化的图象正确的是( ),图11-1-3,答案：D,2.简谐运动的图象 (2010北京海淀期中)如图1114甲所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图象，由图可知下列说法中正确的是(),图11-1-4,A在t=0.2s时，弹簧振子的加速度为正向最大 B在t=0.1s与t=0.3s两个时刻，弹簧振子在同一位置 C从t=0到t=0.2s时间内，弹簧振子做加速度减小的加速运动 D在t=0.6s时，弹簧振子有最小的弹性势能,从图乙可以看出，t=0.2s时，弹簧振子的位移为正向最大值，而弹簧振子的加速度与位移大小成正比，方向与位移方向相反，选项A错误

8、；从图乙中可以看出，在t=0.1s与t=0.3s两个时刻，弹簧振子的位移相同，即在同一位置，选项B正确；从t=0到t=0.2s时间内，弹簧振子从平衡位置向最大位移运动，位移逐渐增大，加速度逐渐增大，,加速度方向与速度方向相反，做加速度增大的减速运动，选项C错误；从图乙中可以看出，在t=0.6s时，弹簧振子的位移最大，即弹簧的形变最大，弹簧振子的弹性势能最大，选项D错误 答案：B,点评：根据振动图象可以直接得出各个时刻的位移，根据振动图象可以看出，各个时刻质点的运动情况，若质点正在从正最大位移向负最大位移运动，质点的速度为负，若质点正在从负最大位移向正最大位移运动，质点的速度为正,如图11-1-

9、5所示是甲、乙两个质量相等的振子分别做简谐运动的图象，那么( ) A.甲、乙两振子的振幅分别是2cm、1cm B.甲的振动频率比乙小 C.前2s内甲、乙两 振子加速度均为正 D.第2s末甲的速度 最大，乙的加速度最大,图11-1-5,AD,3.求简谐运动的质点的位移和路程 (2009江苏南通调研)如图1116所示，一弹簧振子在MN间沿光滑水平杆做简谐运动，O为平衡位置，C为ON中点，振幅A=4cm.从小球经过图中N点时开始计时，到第一次经过C点的时间为0.2s，则小球的振动周期为_s，振动方程的表达式为_cm.,图1116,如图11-1-6所示，弹簧振子在A、B之间做简谐运动，O为平衡位置，A

10、、B间的距离为20cm，由A运动到B的最短时间为1s，则下述说法正确的是( ),图11-1-6,答案：D,A.从O到A再到O振子完成一次全振动 B.振子的周期是1s，振幅是20cm C.振子完成两次全振动所通过的路程是40cm D.从O开始经过2s时，振子对平衡位置的位移为零,易错题：如图1118所示，AO、OB是倾角分别为a和b的光滑轨道，两轨道在O点由一段与两者都相切的光滑圆弧连接今将一小球自轨道上A点由静止释放，小球运动到O点后沿轨道上升的最高点为B，关于小球运动的说法，正确的是() A是简谐运动 B如果有a=b，那么是简谐运动 C不管是否有a=b，都不是简谐运动 D以上说法均不对,图1118,错解：B 错题分析：误认为：因轨道光滑，由机械能守恒定律知，小球将在O点两侧往复运动，如果a=b，则OA=OB，小球在左右两侧运动的最远点关于平衡位置O点对称，则小球就做简谐运动因此，本题选B.显然，该解法由于对简谐运动的条件把握不准而导致错误,正解：小球尽管在O点两侧往复运动，是机械振动，但不是简谐运动因为小球在AO间运动时，回复力为mgsina，小球在OB间运动