與名師對話·高三課標版物理X3-4-1振動波光.ppt

一、簡諧運動 1簡諧運動的兩種模型,切向分力,2.簡諧運動的表達式 (1)動力學表達式：Fkx，其中“”表示回復力與位移的方向相反 (2)運動學表達式： ，其中A代表振幅，2f表示簡諧運動的快慢，(t)代表簡諧運動的 ，叫做 ,xAsin(t),初相,相位,3簡諧運動的圖象 (1)從平衡位置開始計時，函數(shù)表達式為 ，圖象如圖甲所示 (2)從最大位移處開始計時，函數(shù)表達式為 ，圖象如圖乙所示,xAsint,xAcost,二、受迫振動和共振 1受迫振動 (1)概念：振動系統(tǒng)在周期性 作用下的振動 (2)特點：受迫振動的頻率等于 的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率 ,驅(qū)動力,驅(qū)動力,無關,2共振 (1)現(xiàn)象：當驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的 時，受迫振動的振幅最大 (2)條件：驅(qū)動力的頻率等于 (3)特征：共振時振幅 (4)共振曲線：如圖所示,固有頻率,固有頻率,最大,自由振動、受迫振動和共振的比較,解決振動圖象的最有效的方法是：先要明白振動圖象的物理意義，然后把振動圖象跟實際的簡諧運動情景有機結合起來(一般以水平方向彈簧振子的振動作為模型)養(yǎng)成“看到圖象想振動”的良好研究方法,A若規(guī)定狀態(tài)a時t0，則圖象為 B若規(guī)定狀態(tài)b時t0，則圖象為 C若規(guī)定狀態(tài)c時t0，則圖象為 D若規(guī)定狀態(tài)d時t0，則圖象為 思路啟迪 以a、b、c、d不同狀態(tài)定為t0，則t0時，這四個狀態(tài)速度方向怎樣？ 位移大小和方向怎樣？,嘗試解答 若規(guī)定狀態(tài)a時t0，則圖象中質(zhì)點的坐標應為(0,3 cm)，且速度沿x正方向，A選項正確； 若規(guī)定狀態(tài)b時t0，則圖象中質(zhì)點的坐標應為(0,2 cm)，且速度沿x負方向，B選項錯誤； 若規(guī)定狀態(tài)c時t0，則圖象中質(zhì)點的坐標應為(0，2 cm)，且速度沿x負方向，C選項錯誤； 若規(guī)定狀態(tài)d時t0，則圖象中質(zhì)點的坐標應為(0，4 cm)，且應在振幅處，D選項正確 答案 AD,圖象可直觀、形象地反映某一物理量隨另一物理量變化的規(guī)律，因此物理上常用圖象描述某些物理量的變化規(guī)律但同一物理量的規(guī)律變化圖象并不是一成不變的，如振動物體的位移時間圖象的形狀是由開始計時的時刻和正方向的選取共同決定的因此，認識物理圖象要認識其本質(zhì)，理解其物理意義，而不能只死記其形式或形狀,(2012寶山模擬)一質(zhì)點做簡諧運動的圖象如圖所示，則該質(zhì)點 ( ) A在0.015 s時，速度和加速度都為x方向 B在0.01 s至0.03 s內(nèi)，速度與加速度先反方向后同方向，且速度是先減小后增大，加速度是先增大后減小,C在第八個0.01 s內(nèi)，速度與位移方向相同，且都在不斷增大 D在每1 s內(nèi)，回復力的瞬時功率有100次為零 解析 在0.015 s時，從圖象中可以看出，速度方向沿x方向，而加速度方向沿x方向，A選項錯誤；在0.01 s至0.03 s時間內(nèi)，速度方向先沿x方向，后沿x方向，速度先減小后增大，所以B正確,答案 BD,做簡諧運動的物體，運動過程中各物理量關于平衡位置對稱以水平彈簧振子為例，振子通過關于平衡位置對稱的兩點，加速度、速度大小相等，動能相等，勢能相等對稱性還表現(xiàn)在過程量的相等上，如從某點到達最大位置和從最大位置再回到該點所需要的時間相等，質(zhì)點從某點向平衡位置運動時到達平衡位置的時間和它從平衡位置再運動到該點的對稱點所用的時間相等,思路啟迪 解答本題關鍵把握以下三點： (1)根據(jù)簡諧運動的對稱性特點確定周期 (2)若時間tnT，則路程s4nA. (3)從平衡位置計時，xAsint，其圖象為正弦曲線 嘗試解答 (1)畫出彈簧振子簡諧運動示意圖如圖 由對稱性可得：T0.52 s1 s,答案 (1)1 s (2)200 cm (3)12.5sin2t cm,某時刻物體恰好以大小為v的速度經(jīng)過C點并向上運動則以此時刻開始半個周期的時間內(nèi)，對質(zhì)量為m的物體，下列說法正確的是 ( ) A重力勢能減少了2mgh B回復力做功為2mgh C速度的變化量的大小為2v D通過A點時回復力的大小為kh,易錯分析 錯解一：在確定A項正確的基礎上，與水平放置的彈簧振子類比，認為回復力是彈簧的彈力，彈簧振子受到重力和回復力兩個力，半個周期內(nèi)振子動能的變化為零，由動能定理知回復力做的功與重力做的功的代數(shù)和為零，即W2mgh0，因此錯選B項漏選C項 錯解二：對回復力與彈簧振子相對平衡位置的位移的關系不明確，將C點當作振動的平衡位置而錯選D項,正確解答 作彈簧振子的振動圖象如右圖所示，由于振動的周期性和對稱性，在半個周期內(nèi)彈簧振子將運動到D點，C、D兩點相對平衡位置對稱，因此彈簧振子的高度降低了2h，重力做功2mgh，故彈簧振子的重力勢能減少了2mgh，A項正確；,回復力是該振子所受的合外力，由對稱關系知，彈簧振子過D點的速度大小與過C點時相等，方向豎直向下，因此回復力做的功等于彈簧振子動能的改變量為零，而速度的變化為vv(v)2v，B錯C對；彈簧振子通過A點時相對平衡位置的位移為2h，因此回復力Fkx2kh，D項錯答案為AC.,(2012濟寧模擬)一質(zhì)點做簡諧運動，其位移和時間關系如圖所示 (1)求t0.25102 s時的位移； (2)在t1.5102 s到2102 s的振動過程中，質(zhì)點的位移、回復力、速度、動能、勢能如何變化？ (3)在t0到8.5102 s時間內(nèi)，質(zhì)點的路程、位移各多大？,(2)由圖可知在1.5102 s2102 s內(nèi)，質(zhì)點的位移變大，回復力變大，速度變小，動能變小，勢能變大 (3)從t0至8.5102 s的時間內(nèi)質(zhì)點的路程為s17A34 cm，位移為2 cm.,(對應學生用書P234) 1(2011上海卷)兩個相同的單擺靜止于平衡位置，使擺球分別以水平初速v1、v2(v1v2)在豎直平面內(nèi)做小角度擺動，它們的頻率與振幅分別為f1、f2和A1、A2，則 ( ) Af1f2，A1A2 Bf1A2 Df1f2，A1A2,答案 AD,3某振動系統(tǒng)的固有頻率為f0，在周期性驅(qū)動力的作用下做受迫振動，驅(qū)動力的頻率為f.下列說法中正確的是( ) A當ff0時，該振動系統(tǒng)的振幅隨f減小而增大 C該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f0 D該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f,解析 受迫振動的振幅A隨驅(qū)動力頻率的變化規(guī)律如圖所示，顯然A錯，B對振動穩(wěn)定時系統(tǒng)的頻率等于驅(qū)動力的頻率，即C錯D對 答案 BD,4(2012南寧二中)如圖為一彈簧振子的振動圖象，試完成以下要求： (1)寫出該振子簡諧運動的表達式 (2)在第2 s末到第3 s末這段時間內(nèi)彈簧振子的加速