高考物理總復習 第12章 第1講 機械振動課件 新人教版.pptVIP

第十二章機械振動機械波 第一講機械振動 知識點一簡諧運動1 簡諧運動振動質(zhì)點的位移與時間的關系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律 即它的振動圖象是一條的曲線 2 簡諧運動的描述 1 描述簡諧運動的物理量 位移x 由指向的有向線段表示振動位移 是矢量 按正弦規(guī)律變化 平衡位置 振動質(zhì)點所在位置 振幅a 振動物體離開平衡位置的 是標量 表示振動的強弱 周期t和頻率f 做簡諧運動的物體完成所需要的時間叫周期 而頻率則等于單位時間內(nèi)完成 它們是表示振動快慢的物理量 二者互為倒數(shù)關系 2 簡諧運動的表達式動力學表達式 f kx運動學表達式 x asin t 最大距離 一次全振動 全振動的次數(shù) 3 簡諧運動的圖象 1 振動圖象表示的是簡諧運動的質(zhì)點的位移與時間的關系 是一條正弦 或余弦 曲線 如圖所示 偏離平行位置 2 由振動圖象可以確定質(zhì)點振動的和周期 以及任意時刻質(zhì)點的位移 振動方向和加速度的方向 如圖所示 t1時刻質(zhì)點p的運動方向沿 振幅 x軸負方向 簡諧運動的基本特征及其規(guī)律應用1 受力特征 簡諧運動的回復力滿足f kx 回復力與位移的方向相反 由牛頓第二定律知 加速度a與位移大小成正比 方向相反 2 運動特征 當物體靠近平衡位置時 x a都減小 v增大 當物體運離平衡位置時 x a都增大 v減小 5 對稱性特征 1 如圖所示 振子經(jīng)過關于平衡位置o對稱的兩點p p 時 op op 速度的大小 動能 勢能相等 相對于平衡位置的位移大小相等 2 振子由p到o所用時間等于由o到p 所用時間 即tpo top 3 振子往復過程中通過同一段路程 如op段 所用時間相等 即top tpo 1 如圖所示為彈簧振子p在0 4s內(nèi)的振動圖象 從t 0開始 a 再過1s 該振子的位移是正的最大b 再過1s 該振子的速度方向沿正方向c 再過1s 該振子的加速度方向沿正方向d 再過1s 該振子的加速度最大 解析 振動圖象描述質(zhì)點在各個時刻離開平衡位置的位移的情況 依題意 再經(jīng)過1s 將振動圖象延伸到正x最大處 這時振子的位移為正的最大 因為回復力與位移成正比且方向與位移方向相反 所以此時回復力最大且方向為負方向 故振動物體的加速度最大且方向為負方向 此時振動物體的速度為零 無方向可談 所以正確的選項為a d 答案 ad 知識點二受迫振動與共振1 受迫振動 1 概念 系統(tǒng)在的外力 驅(qū)動力 作用下的振動 2 振動特征 受迫振動的頻率等于的頻率 與系統(tǒng)的固有頻率無關 周期性 驅(qū)動力 2 共振 1 概念 驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的時 受迫振動的振幅最大的現(xiàn)象 2 共振條件 驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的 3 特征 共振時最大 4 共振曲線 如圖所示 固有頻率 固有頻率 振幅 自由振動 受迫振動和共振的比較 2 如圖所示 a球振動后 通過水平細繩迫使b c振動 振動達到穩(wěn)定時 下列說法正確的是 a 只有a c振動周期相等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的振動周期相等 答案 cd 2 實驗器材中心有小孔的金屬小球 長約1米的細線 鐵架臺 帶鐵夾 秒表 刻度尺 游標卡尺 3 實驗步驟 1 做單擺 讓細線的一端穿過小球的小孔 并打一個比小孔大一些的結(jié) 然后把線的另一端用鐵夾固定在鐵架臺上 并把鐵架臺放實驗桌邊 使鐵夾伸到桌面以外 讓擺球自然下垂 且在單擺平衡位置處作標記 如圖所示 2 注意事項 1 選擇材料時應選擇細 輕又不易伸長的線 長度一般在1m左右 小球應選用密度較大的金屬球 直徑應較小 最好不超過2cm 2 單擺懸線的上端不可隨意卷在鐵夾的桿上 應夾緊在鐵夾中 以免擺動時發(fā)生擺線下滑 擺長改變的現(xiàn)象 3 擺動時注意控制擺線偏離豎直方向不超過10 可通過估算振幅的辦法掌握 4 擺球振動時 要使之保持在同一個豎直平面內(nèi) 不要形成圓錐擺 5 計算單擺的振動次數(shù)時 應從擺球通過最低位置時開始計時 為便于計時 可在擺球平衡位置的正下方作一標記 以后擺球每次從同一方向通過最低位置時進行計數(shù) 且在數(shù) 零 的同時按下秒表 開始計時計數(shù) 3 誤差分析 1 本實驗的系統(tǒng)誤差主要來源于單擺模型本身是否符合要求 即 懸點是否固定 球 線是否符合要求 振動是圓錐擺還是在同一豎直平面內(nèi)的振動等 2 本實驗的偶然誤差主要來自時間的測量 因此 要從擺球通過平衡位置時開始計時 不能多計或漏計振動次數(shù) 答案 b 作出質(zhì)點的振動圖象 由圖象可以看出 第1s末和第3s末的速度方向不同 b錯 由圖象可知 3s末至4s末質(zhì)點的位移方向與4s末至5s末質(zhì)點的位移方向相反 而速度的方向都相同 故c錯 d對 答案 ad 根據(jù)簡諧運動表達式判斷質(zhì)點的位移 速度 加速度 回復力 動能 勢能的變化情況時 可將表達式的描述轉(zhuǎn)化為振動圖象進行分析 變式訓練 1 2012 北京高考 一個彈簧振子沿x軸做簡諧運動 取平衡位置o為x軸坐標原點 從某時刻開始計時 經(jīng)過四分之一的周期 振子具有沿x軸正方向的最大加速度 能正確反映振子位移x與時間t關系的圖象是 解析 經(jīng)過四分之一的周期 振子運動到 x最大位移處 具有沿x軸正方向的最大加速度 能正確反映振子位移x與時間t關系的圖象是a 答案 a 一質(zhì)點做簡諧運動 先后以相同的速度依次通過a b兩點 歷時1s 質(zhì)點通過b點 后再經(jīng)過1s又第二次通過b點 在這兩秒鐘內(nèi)質(zhì)點通過的總路程為12cm 求 1 質(zhì)點的振動周期和頻率 2 質(zhì)點的振幅 3 質(zhì)點12s內(nèi)通過的路程 設質(zhì)點以o點為平衡位置振動 先后以相同的速度依次通過a b兩點 說明a b兩點關于o點對稱 且沿a o b路徑運動 然后由b運動到最大位移處再返回b 根據(jù)運動的對稱性即可求解周期和振幅 答案 1 4s0 25hz 2 6cm 3 72cm 簡諧運動的對稱性 周期性是解決相關問題的突破口 根據(jù)題意 正確畫出示意圖 可達到事半功倍的效果 答案 ac 19分 2012 大綱全國高考 一單擺在地面處的擺動周期與在某礦井底部擺動周期的比值為k 設地球的半徑為r 假定地球的密度均勻 已知質(zhì)量均勻分布的球殼對殼內(nèi)物體的引力為零 求礦井的深度d 1 聯(lián)系單擺運動的周期t和礦井深度d的物理量為重力加速度 2 在深度d處地球?qū)ξ矬w的吸引力相當于和地球密度相同 半徑為r d的球?qū)ξ矬w的吸引力 答案 r 1 k2 變式訓練 3 如圖所示 三根細線于o點處打結(jié) 兩根細線的另一端均固定在同一水平面上相距l(xiāng)的a b兩點上 使 aob成直角三角形 bao 30 已知oc線長也為l 下端c點系著一個小球 半徑忽略不計 下列說法正確的是 答案 a 某同學想在家里做用單擺測定重力加速度的實驗 但沒有合適的擺球 他只好找到一塊大小為3cm左右 外形不規(guī)則的大理石塊代替小球 實驗步驟是a 石塊用細尼龍線系好 結(jié)點為m 將尼龍線的上端固定于o點b 用刻度尺測量om間尼龍線的長度l作為擺長c 將石塊拉開一個大約 30 的角度 然后由靜止釋放 1 你認為該同學在以上實驗步驟中有重大錯誤的是哪些步驟 為什么 2 該同學用om的長作為擺長 這樣做引起的系統(tǒng)誤差將使重力加速度的測量值比真實值偏大還是偏小 你認為用何方法可以解決擺長無法準確測量的困難 解析 1 實驗步驟中有重大錯誤的是 b 大理石重心到懸掛點間的距離才是擺長c 最大偏角不能超過10 d 應在擺球經(jīng)過平衡位置時計時 答案 見解析 變式訓練 4 2011 福建高考 某實驗小組在利用單擺測定當?shù)刂亓铀俣鹊膶嶒炛?1 用游標卡尺測定擺球的直徑 測量結(jié)果如