高二物理人教版4《機(jī)械振動(dòng)》復(fù)習(xí)教學(xué)-課件

《機(jī)械振動(dòng)》一、彈簧振子－－理想化模型1.平衡位置2.位移的概念、路程的概念二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的定義如果質(zhì)點(diǎn)的位移與時(shí)間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動(dòng)圖像（x-t圖像）是一條正弦曲線，這樣的振動(dòng)叫做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。三、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的公式和圖像1、公式：x=Asin(t+0)其中A是振幅=2ft+0表示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)在t時(shí)刻的相位0表示在t=0時(shí)刻的相位，叫初相（1）位移-時(shí)間（x-t）圖像是正弦（或余弦）曲線（2）物理意義：表示一個(gè)質(zhì)點(diǎn)在某段時(shí)間內(nèi)各個(gè)時(shí)刻對(duì)平衡位置的位移（3）從圖像中可以讀出的信息2、圖像：四、描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量1、位移（x）振動(dòng)物體相對(duì)于平衡位置的位移2、振幅（A）振動(dòng)物體離開(kāi)平衡位置的最大距離3、周期（T）完成一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間頻率（f）單位時(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)關(guān)系T=1/f4、相位：周期性運(yùn)動(dòng)在各個(gè)時(shí)刻所處的不同的狀態(tài)五.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)條件1.如果質(zhì)點(diǎn)所受的回復(fù)力與它偏離平衡位移的大小成正比，并且總是指向平衡位置，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。F=-kx即a=-kx/m2.判斷物體是否做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的方法：（1）根據(jù)物體的振動(dòng)圖像去判斷（2）根據(jù)回復(fù)力的規(guī)律F=-kx去判斷六、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)位移、速度、回復(fù)力、能量的變化規(guī)律OAA－OO－BB－O

O—A

x

vF動(dòng)能和勢(shì)能總機(jī)械能向左減小向右增大向右減小向左增大向右增大向右減小向左增大向左減小向右減小向左增大向左減小向右增大動(dòng)能增大勢(shì)能減小動(dòng)能減小勢(shì)能增大動(dòng)能增大勢(shì)能減小動(dòng)能減小勢(shì)能增大不變不變不變不變B簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性【例1】一個(gè)在水平方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的彈簧振子的振動(dòng)周期是0.025s，當(dāng)振子從平衡位置開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，在0.17s時(shí)刻，振子的運(yùn)動(dòng)情況是（）A．正在向左做減速運(yùn)動(dòng)B．正在向右做加速運(yùn)動(dòng)C．加速度正在減小D．動(dòng)能正在減少【例2】質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，O為平衡位置，質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)O點(diǎn)向P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)3s后第一次到達(dá)P點(diǎn)，再經(jīng)2s第二次到達(dá)P點(diǎn)，則再經(jīng)過(guò)____________s它將第三次到達(dá)P點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率是____________Hz．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性【例3】一沿水平方向振動(dòng)的彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，周期為T，下述正確的是A.若t時(shí)刻和(t+△t)振子運(yùn)動(dòng)位移的大小相等，方向相反，則△t一定等于T的整數(shù)倍。B.若t時(shí)刻和(t+△t)振子運(yùn)動(dòng)速度大小相等，方向相反，則△t一定等于的整數(shù)倍。C.若△t=T,則在t時(shí)刻和(t+△t)時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)的加速度一定相等。D.若△t＝,則在t時(shí)刻和(t+△t)時(shí)刻彈簧長(zhǎng)度一定相等

E.若△t＝，則彈力在△t內(nèi)做的功一定為零簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性練習(xí)：一個(gè)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，它的振幅是4cm，頻率是2Hz.該質(zhì)點(diǎn)從平衡位置開(kāi)始經(jīng)過(guò)1s時(shí)，位移的大小和所通過(guò)的路程分別為()A.0cm，16cmB.4cm，32cmC.0，32cmD.4cm，16cm加深題：若把上題的條件改為周期為8s，其他條件不變，則結(jié)果如何？簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的證明【例1】如圖所示，彈簧振子的質(zhì)量為M，彈簧勁度系數(shù)為k,在振子上放一質(zhì)量為m的木塊，使兩者一起振動(dòng)。木塊的回復(fù)力是振子對(duì)木塊的摩擦力，也滿足，x是彈簧的伸長(zhǎng)（或壓縮）量，那么為（）A．B．C．D．

【例1】圖(1)是演示簡(jiǎn)諧振動(dòng)圖像的裝置.當(dāng)盛砂漏斗下面的薄木板N被勻速地拉出時(shí),擺動(dòng)著的漏斗中漏出的砂在板上形成的曲線顯示出擺的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系,板上的直線OO1代表時(shí)間軸.

圖(2)是兩個(gè)擺中的砂在各自木板上形成的曲線,若板N1和板N2拉動(dòng)的速度v1和v2的關(guān)系為v2=2v1,則板N1、N2上曲線所代表的振動(dòng)的周期T1和T2的關(guān)系為().AT2=T1BT2=2T1C

T2=4T1

D

T2=T1N2N1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象【例2】一彈簧振子沿軸x振動(dòng)，振幅為4cm，振子的平衡位置位于x軸上的0點(diǎn)，圖1中的為四個(gè)不同的振動(dòng)狀態(tài)；黑點(diǎn)表示振子的位置，黑點(diǎn)上的箭頭表示運(yùn)動(dòng)的方向，圖2給出的①②③④四條振動(dòng)圖線，可用于表示振子的振動(dòng)圖象。（）

A．若規(guī)定狀態(tài)a時(shí)t=0，則圖象為①

B．若規(guī)定狀態(tài)b時(shí)t=0，則圖象為②

C．若規(guī)定狀態(tài)c時(shí)t=0，則圖象為③

D．若規(guī)定狀態(tài)d時(shí)t=0，則圖象為④

t/sx/cm④③40-5-4-3-2-1012345x/cmdabct/sx/cm①40②【例3】一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其離開(kāi)平衡位置的位移與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示，由圖可知（）A．質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率為4HzB．質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅為2cmC．在t=3s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)的速率最大D．在t=4s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)所受的合力為零

練習(xí)1：水平放置的彈簧振子，質(zhì)量是0.2kg，當(dāng)它做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)到平衡位置左側(cè)2cm時(shí)，受到的回復(fù)力是4N，當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到平衡位置右側(cè)4cm時(shí)，它的加速度的大小和方向分別是()A.20m/s2，向右B.20m/s2，向左

C.40m/s2，向左D.40m/s2，向右練習(xí)2：一個(gè)質(zhì)點(diǎn)作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的位移與時(shí)間的關(guān)系圖象如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（）A.振動(dòng)周期為4sB.振動(dòng)頻率為0.25HzC.質(zhì)點(diǎn)在8s內(nèi)通過(guò)的路程為40cmD.5s末質(zhì)點(diǎn)的位移為零.

如圖所示,一個(gè)彈簧懸掛著一個(gè)小球,當(dāng)彈簧伸長(zhǎng)使小球在位置O時(shí)處于平衡狀態(tài),現(xiàn)將小球向下拉動(dòng)一段距離后釋放,小球在豎直線上做簡(jiǎn)諧振動(dòng),則（）A．小球運(yùn)動(dòng)到位置O時(shí),回復(fù)力為0B．當(dāng)彈簧恢復(fù)到原長(zhǎng)時(shí)小球速度最大C．當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),彈簧一定被壓縮D．在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,彈簧的最大彈力大于小球的重力O總結(jié)1、位移與速度大小變化情況相反；方向可能相同，也可能相反。位移與回復(fù)力大小變化情況相同；方向相反。加速度與回復(fù)力的大小變化情況相同；方向相同。2、在忽略摩擦和阻力的理想情況下，動(dòng)能和勢(shì)能周期性地相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒。求兩個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的相位差寫出兩個(gè)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移對(duì)時(shí)間的函數(shù)關(guān)系式1.彈簧振子作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，以下說(shuō)法正確的是：A．振子通過(guò)平衡位置時(shí)，回復(fù)力一定為零B．振子做減速運(yùn)動(dòng)，加速度卻在增大C．振子向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度方向與速度方向相反D．振子遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度方向與速度方向相反3.一個(gè)彈簧振子在光滑的水平面上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),其中有兩個(gè)時(shí)刻彈簧振子的彈力大小相等,但方向相反,則這兩個(gè)時(shí)刻振子的A．速度一定大小相等,方向相反B．加速度一定大小相等,方向相反C．位移一定大小相等,但方向不一定相反D．以上三項(xiàng)都不一定大小相等方向相反

2.如圖所示，是一彈簧振子，設(shè)向右方向?yàn)檎琌為平衡位置，則：A．A→O位移為負(fù)值，速度為正值B．O→B時(shí)，位移為正值，加速度為負(fù)值C．B→O時(shí)，位移為負(fù)值，速度為負(fù)值D．O→A時(shí)，位移為負(fù)值，加速度為正值A(chǔ)BO1.做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)每相鄰兩次經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)，一定相同的物理量是（）A．速度B.位移C.動(dòng)能D.加速度2.對(duì)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體來(lái)說(shuō)，當(dāng)它通過(guò)平衡位置時(shí)，具有最大值的是()A.加速度B.勢(shì)能C.動(dòng)能D.回復(fù)力3.一水平方向的彈簧振子，以平衡位置O點(diǎn)為中心，在A、B兩點(diǎn)間作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，則（）A．振子在O點(diǎn)的速度和加速度都達(dá)到最大B．振子的速度減小時(shí)，位移就增大C．振子的加速度減小時(shí)，速率一定變小D．振子的速度方向與加速度方向可能相同，可能相反4

一質(zhì)點(diǎn)在平衡位置O點(diǎn)附近作簡(jiǎn)諧振動(dòng)，它離開(kāi)O點(diǎn)經(jīng)2.5s第一次通過(guò)M點(diǎn)（M點(diǎn)在O點(diǎn)右側(cè)），再經(jīng)過(guò)1s第二次通過(guò)M點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)

s第三次通過(guò)M點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期