高考物理大一輪復(fù)習(xí)-第1講-機(jī)械振動(dòng)課件-新人教版選修34

第一頁(yè)，共46頁(yè)。第1講機(jī)械振動(dòng)第二頁(yè)，共46頁(yè)。1．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) (1)定義：物體在跟位移大小成正比并且總是指向__________的回復(fù)力作用下的振動(dòng)． (2)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征 ①動(dòng)力學(xué)特征：F回＝. ②運(yùn)動(dòng)學(xué)特征：x、v、a均按正弦或余弦規(guī)律發(fā)生(fāshēng)周期性變化(注意v、a的變化趨勢(shì)相反)． ③能量特征：系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，振幅A不變．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)單擺、單擺的周期(zhōuqī)公式(考綱要求Ⅰ)平衡位置－kx第三頁(yè)，共46頁(yè)。2．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(jiǎnxiéyùndònɡ)的兩種模型第四頁(yè)，共46頁(yè)。彈力(tánlì)重力(zhònglì)原長(zhǎng)

第五頁(yè)，共46頁(yè)。 判斷正誤，正確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“×”．(1)周期、頻率是表征物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(yùndòng)快慢程度的物理量． ()(2)振幅等于振子運(yùn)動(dòng)(yùndòng)軌跡的長(zhǎng)度． ()(3)彈簧振子每次經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)，位移為零、動(dòng)能為零． ()(4)振動(dòng)物體在平衡位置時(shí)所處的狀態(tài)一定是平衡狀態(tài)． ()答案(1)√(2)×(3)×(4)×第六頁(yè)，共46頁(yè)。1.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式 (1)動(dòng)力學(xué)表達(dá)式：F＝，其中(qízhōng)“－”表示回復(fù)力與位移的方向相反． (2)運(yùn)動(dòng)學(xué)表達(dá)式：x＝，其中(qízhōng)A代表振幅，ω＝2πf表示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的快慢，(ωt＋φ)代表簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的相位，φ叫做．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的公式(gōngshì)和圖象(考綱要求Ⅱ)－kxAsin(ωt＋φ)初相第七頁(yè)，共46頁(yè)。2．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象 (1)從開(kāi)始(kāishǐ)計(jì)時(shí)，函數(shù)表達(dá)式為x＝Asinωt，圖象如圖1－1甲所示． (2)從開(kāi)始(kāishǐ)計(jì)時(shí)，函數(shù)表達(dá)式為x＝Acosωt，圖象如圖1－1乙所示.圖1－1平衡位置最大位移(wèiyí)處第八頁(yè)，共46頁(yè)。1.自由(zìyóu)振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振的比較受迫振動(dòng)和共振(gòngzhèn)(考綱要求Ⅰ)振動(dòng)類形項(xiàng)目自由振動(dòng)受迫振動(dòng)共振受力情況僅受回復(fù)力周期性驅(qū)動(dòng)力作用周期性驅(qū)動(dòng)力作用振動(dòng)周期或頻率由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定，即固有周期或固有頻率由驅(qū)動(dòng)力的周期或頻率決定，即T＝T驅(qū)或f＝f驅(qū)T驅(qū)＝T固或f驅(qū)＝f固第九頁(yè)，共46頁(yè)。振動(dòng)類形項(xiàng)目自由振動(dòng)受迫振動(dòng)共振振動(dòng)能量振動(dòng)物體的機(jī)械能不變由產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的物體提供，機(jī)械能不守恒振動(dòng)物體獲得的能量最大常見(jiàn)例子彈簧振子或單擺(擺角θ<10°)機(jī)械工作時(shí)底座發(fā)生的振動(dòng)共振篩、轉(zhuǎn)速計(jì)等第十頁(yè)，共46頁(yè)。2.共振(gòngzhèn)曲線 如圖1－2所示，橫坐標(biāo)為驅(qū)動(dòng)力頻率f驅(qū)，縱坐標(biāo)為振幅A.它直觀地反映了驅(qū)動(dòng)力頻率對(duì)受迫振動(dòng)振幅的影響，由圖可知，f驅(qū)與f固越接近，振幅A越大，當(dāng)f驅(qū)＝f固時(shí)，振幅A最大．圖1－2第十一頁(yè)，共46頁(yè)。 判斷正誤，正確的劃“√”，錯(cuò)誤的劃“×”．(1)由圖象可以判定物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)速度、加速度的方向． ()(2)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象描述的是振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)(zhìdiǎn)的軌跡． ()(3)物體做受迫振動(dòng)時(shí)，其振動(dòng)頻率與固有頻率無(wú)關(guān)． ()答案(1)√(2)×(3)√第十二頁(yè)，共46頁(yè)。1．關(guān)于振幅的各種說(shuō)法中，正確的是 ()．A．振幅是振子離開(kāi)平衡位置的最大距離B．位移是矢量，振幅是標(biāo)量，位移的大小等于振幅C．振幅等于振子運(yùn)動(dòng)軌跡的長(zhǎng)度D．振幅越大，表示振動(dòng)(zhèndòng)越強(qiáng)，周期越長(zhǎng)解析振幅是振子離開(kāi)平衡位置的最大距離，它是表示振動(dòng)(zhèndòng)強(qiáng)弱的物理量，振幅越大，振動(dòng)(zhèndòng)越強(qiáng)，但振幅的大小與周期無(wú)關(guān)．答案A基礎(chǔ)(jīchǔ)自測(cè)第十三頁(yè)，共46頁(yè)。2．對(duì)于做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，下列說(shuō)法(shuōfǎ)中正確的是()．A．速度大小改變，動(dòng)能改變B．速度大小改變，動(dòng)能不變C．速度大小不變，動(dòng)能改變D．動(dòng)能、速度大小都不變解析做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，從平衡位置向最大位移運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，速度大小逐漸減小，動(dòng)能逐漸減??；從最大位移向平衡位置運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，速度大小逐漸增大，動(dòng)能逐漸增大．答案A第十四頁(yè)，共46頁(yè)。3．如圖1－3所示，彈簧(tánhuáng)振子在B、C間振動(dòng)，O為平衡位置，BO＝OC＝5cm，若振子從B到C的運(yùn)動(dòng)時(shí)間是1s，則下列說(shuō)法正確的是 ()．圖1－3第十五頁(yè)，共46頁(yè)。A．振子從B經(jīng)O到C完成一次全振動(dòng)(zhèndòng)B．振動(dòng)(zhèndòng)周期是1s，振幅是10cmC．經(jīng)過(guò)兩次全振動(dòng)(zhèndòng)，振子通過(guò)的路程是20cmD．從B開(kāi)始經(jīng)過(guò)3s，振子通過(guò)的路程是30cm解析振子從B→O→C僅完成了半次全振動(dòng)(zhèndòng)，所以周期T＝2×1s＝2s，振幅A＝BO＝5cm.彈簧振子在一次全振動(dòng)(zhèndòng)過(guò)程中通過(guò)的路程為4A＝20cm，所以兩次全振動(dòng)(zhèndòng)中通過(guò)路程為40cm,3s的時(shí)間為1.5T，所以振子通過(guò)的路程為30cm.答案D第十六頁(yè)，共46頁(yè)。第十七頁(yè)，共46頁(yè)。答案(dáàn)AD第十八頁(yè)，共46頁(yè)。5．如圖1－4所示，A球振動(dòng)后，通過(guò)水平細(xì)繩迫使B、C振動(dòng)，振動(dòng)達(dá)到(dádào)穩(wěn)定時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是 ()． A．只有A、C振動(dòng)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(dòng)周期相等圖1－4第十九頁(yè)，共46頁(yè)。答案(dáàn)CD第二十頁(yè)，共46頁(yè)。6．一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)(zhèndòng)圖象如圖1－5所示， (1)該質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)(zhèndòng)的振幅是________cm，周期是________s，初相是________． (2)寫出該質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式，并求出當(dāng)t＝1s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的位移．圖1－5第二十一頁(yè)，共46頁(yè)。1．五個(gè)概念 (1)回復(fù)力：使振動(dòng)(zhèndòng)物體返回平衡位置的力． (2)平衡位置：物體在振動(dòng)(zhèndòng)過(guò)程中回復(fù)力為零的位置． (3)位移x：由平衡位置指向振動(dòng)(zhèndòng)質(zhì)點(diǎn)所在位置的有向線段，是矢量． (4)振幅A：振動(dòng)(zhèndòng)物體離開(kāi)平衡位置的最大距離，表示振動(dòng)(zhèndòng)的強(qiáng)弱，是標(biāo)量．熱點(diǎn)一簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(jiǎnxiéyùndònɡ)的基本特征及應(yīng)用第二十二頁(yè)，共46頁(yè)。第二十三頁(yè)，共46頁(yè)。3．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性 (1)如圖1－6所示，振子經(jīng)過(guò)關(guān)于平衡位置O對(duì)稱(OP＝OP′)的兩點(diǎn)P、P′時(shí)，速度的大小(dàxiǎo)、動(dòng)能、勢(shì)能相等，相對(duì)于平衡位置的位移大小(dàxiǎo)相等．圖1－6第二十四頁(yè)，共46頁(yè)。(2)振子由P到O所用時(shí)間等于由O到P′所用時(shí)間，即tPO＝tOP′.(3)振子往復(fù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中通過(guò)(tōngguò)同一段路程(如OP段)所用時(shí)間相等，即tOP＝tPO.第二十五頁(yè)，共46頁(yè)?！镜淅?】[2013·課標(biāo)Ⅱ，34(1)]如圖1－7，一輕彈簧一端固定(gùdìng)，另一端連接一物塊構(gòu)成彈簧振子，該物塊是由a、b兩個(gè)小物塊粘在一起組成的．物塊在光滑水平面上左右振動(dòng)，振幅為A0，周期為T0.當(dāng)物塊向右通過(guò)平衡位置時(shí)，a、b之間的粘膠脫開(kāi)；以后小物塊a振動(dòng)的振幅和周期分別為A和T，則A________A0(填“>”、“<”或“＝”),T________T0(填“>”、“<”或“＝”)．圖1－7第二十六頁(yè)，共46頁(yè)。答案(dáàn)<<第二十七頁(yè)，共46頁(yè)。反思總結(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的易錯(cuò)點(diǎn)剖析(1)對(duì)物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件認(rèn)識(shí)不足而出錯(cuò)．(2)對(duì)物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的物理(wùlǐ)過(guò)程分析不到位而出錯(cuò)．(3)對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性、周期性理解不透而出錯(cuò)．第二十八頁(yè)，共46頁(yè)?！靖櫠逃?xùn)】1．(2013·上海單科，4)做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物體，當(dāng)它每次經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)，可能不同的物理量是 ()． A．位移 B．速度(sùdù) C．加速度(sùdù) D．回復(fù)力 解析做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物體，經(jīng)過(guò)同一位置時(shí)，位移、回復(fù)力和加速度(sùdù)是確定不變的，而速度(sùdù)的方向可能不同，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確． 答案B第二十九頁(yè)，共46頁(yè)。2．如圖1－8所示，彈簧振子(zhènzǐ)在振動(dòng)過(guò)程中，振子(zhènzǐ)從a到b歷時(shí)0.2s，振子(zhènzǐ)經(jīng)a、b兩點(diǎn)時(shí)速度相同，若它從b再回到a的最短時(shí)間為0.4s，則該振子(zhènzǐ)的振動(dòng)頻率為 ()． A．1Hz B．1.25Hz C．2Hz D．2.5Hz圖1－8第三十頁(yè)，共46頁(yè)。答案(dáàn)B第三十一頁(yè)，共46頁(yè)。圖象信息(1)由圖象可以看出質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅、周期．(2)可以確定某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移．(3)可以確定某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的回復(fù)力、加速度和速度的方向．(4)比較(bǐjiào)不同時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度、加速度的大?。疅狳c(diǎn)二簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象(túxiànɡ)中相關(guān)信息的理解第三十二頁(yè)，共46頁(yè)?！镜淅?】(2012·北京理綜，17)一個(gè)彈簧振子沿x軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，取平衡位置O為x軸坐標(biāo)原點(diǎn)．從某時(shí)刻(shíkè)開(kāi)始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)四分之一周期，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(shí)間t關(guān)系的圖象是 ()．第三十三頁(yè)，共46頁(yè)。答案(dáàn)A第三十四頁(yè)，共46頁(yè)。反思總結(jié)解決簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(jiǎnxiéyùndònɡ)圖象問(wèn)題應(yīng)注意三點(diǎn)(1)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)(jiǎnxiéyùndònɡ)的圖象不是振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的軌跡，它表示的是振動(dòng)物體的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律；(2)因回復(fù)力總是指向平衡位置，故回復(fù)力和加速度在圖象上總是指向t軸；(3)速度方向可以通過(guò)下一個(gè)時(shí)刻位移的變化來(lái)判定，下一個(gè)時(shí)刻位移如果增加，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的速度方向就遠(yuǎn)離t軸，下一個(gè)時(shí)刻的位移如果減小，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的速度方向就指向t軸．第三十五頁(yè)，共46頁(yè)?！靖櫠逃?xùn)】3．如圖1－9所示為某彈簧(tánhuáng)振子在0～5s內(nèi)的振動(dòng)圖象，由圖可知，下列說(shuō)法中正確的是 ()．

A．振動(dòng)周期為5s，振幅為8cm B．第2s末振子的速度為零，加速度為負(fù)向的最大值 C．第3s末振子的速度為正向的最大值 D．從第1s末到第2s末振子在做加速運(yùn)動(dòng)圖1－9第三十六頁(yè)，共46頁(yè)。解析根據(jù)題圖象可知，彈簧振子的周期T＝4s，振幅A＝8cm，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；第2s末振子到達(dá)波谷位置，速度為零，加速度最大，且沿x軸正方向(fāngxiàng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；第3s末振子經(jīng)過(guò)平衡位置，速度達(dá)到最大，且向x軸正方向(fāngxiàng)運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確；從第1s末到第2s末振子經(jīng)過(guò)平衡位置向下運(yùn)動(dòng)到達(dá)波谷位置，速度逐漸減小，選項(xiàng)D錯(cuò)誤．答案C第三十七頁(yè)，共46頁(yè)。4．如圖1－10甲所示，彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置，在A、B兩點(diǎn)之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．取向右為正方向，振子的位移x隨時(shí)間t的變化如圖乙所示，下列(xiàliè)說(shuō)法正確的是 ()．圖1－10第三十八頁(yè)，共46頁(yè)。A．t＝0.8s時(shí)，振子的速度方向向左B．t＝0.2s時(shí)，振子在O點(diǎn)右側(cè)(yòucè)6cm處C．t＝0.4s和t＝1.2s時(shí)，振子的加速度完全相同D．t＝0.4s到t＝0.8s的時(shí)間內(nèi)，振子的速度逐漸減小第三十九頁(yè)，共46頁(yè)。t＝0.4s到t＝0.8s的時(shí)間內(nèi)，振子的位移逐漸變小(biànxiǎo)，故振子逐漸靠近平衡位置，其速度逐漸變大，故D錯(cuò)．答案A第四十頁(yè)，共46頁(yè)。附：對(duì)應(yīng)高考題組1．(2012·重慶(zhònɡqìnɡ)理綜，14)裝有砂粒的試管豎直靜浮于水面，如圖所示．將試管豎直提起少許，然后由靜止釋放并開(kāi)始計(jì)時(shí)，在一定時(shí)間內(nèi)試管在豎直方向近似做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．若取豎直向上為正方向，則以下描述試管振動(dòng)的圖象中可能正確的是 ()．第四十一頁(yè)，共46頁(yè)。第四十二頁(yè)，共46頁(yè)。解析試管在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，平衡位置是在重力與浮力相等的位置，開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí)向上提起的距離，就是其偏離(piānlí)平衡位置的位移，為正向最大位移，因此應(yīng)選D.答案D第四十三頁(yè)，共46頁(yè)。2．(2011·上海單科，5)兩個(gè)相同的單擺靜止于平衡位置，使擺球分別以水平(shuǐpíng)初速度v1、v2(v1＞v2)在豎直