2024年高考物理一輪總復習第八章機械振動與機械波第1講機械振動課件

第1講機械振動課

程

標

準1.通過實驗，掌握簡諧運動的特征，能用公式和圖像描述簡諧運動．2．通過實驗，探究單擺的周期與擺長的定量關系，知道單擺的周期與擺長、重力加速度的關系．會用單擺測量重力加速度的大小．3．通過實驗，認識受迫振動的特點，了解產(chǎn)生共振的條件及其應用．

素

養(yǎng)

目

標物理觀念：理解簡諧運動的概念及描述，認識單擺和彈簧振子．科學思維：從動力學和能量兩個方面認識簡諧運動規(guī)律，能解釋彈簧振子、單擺等生活中的情境，嘗試解讀其在生活中的應用．必備知識·自主落實關鍵能力·精準突破必備知識·自主落實一、簡諧運動1．簡諧運動：如果物體在運動方向上所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比，并且總是指向____________，質(zhì)點的運動就是簡諧運動．2．平衡位置：物體在振動過程中__________為零的位置．3．回復力

效果力(1)定義：使物體返回到__________的力．(2)方向：總是指向_________．(3)來源：可以是某一個力，也可以是幾個力的________或某個力的________．平衡位置回復力平衡位置平衡位置合力分力4．兩種模型(1)彈簧振子

理想物理模型①水平方向：如圖甲所示，回復力由彈簧的彈力提供．②豎直方向：如圖乙所示，回復力由________和彈簧________的合力提供．重力彈力

垂直細線方向重心

相位圓頻率

位移三、受迫振動和共振1．受迫振動

周期性外力(1)概念：系統(tǒng)在驅(qū)動力作用下的振動．(2)振動特征：物體做受迫振動達到穩(wěn)定后，物體振動的頻率等于________的頻率，與物體的固有頻率________．驅(qū)動力無關2．共振(1)概念：當驅(qū)動力的頻率等于________時，物體做受迫振動的振幅最大的現(xiàn)象．(2)共振的條件：驅(qū)動力的頻率等于____________．(3)共振的特征：共振時________最大．(4)共振曲線：如圖所示．f＝f0時，A＝________，f與f0差別越大，物體做受迫振動的振幅________．固有頻率固有頻率振幅Am越小走進生活惠更斯利用擺的等時性發(fā)明了帶擺的計時器，叫擺鐘．擺鐘運行時克服摩擦所需的能量由重錘勢能提供，運動的速率由鐘擺控制．旋轉(zhuǎn)鐘擺下端的螺母可以使鐘擺上的圓盤沿擺桿上下移動，如圖所示．(1)擺錘的運動是簡諧運動．(

)(2)擺錘的運動是勻變速運動．(

)(3)擺錘運動的周期與小球的質(zhì)量成反比．(

)(4)擺錘振動是受迫振動．(

)(5)擺錘振動的固有頻率隨擺的增長而變大．(

)(6)擺錘通過最低點時回復力為零，動能最大．(

)(7)擺錘通過最低點時合力為零，勢能為零．(

)√××√×√×關鍵能力·精準突破考點一簡諧運動的特點簡諧運動的重要特征受力特征回復力

F＝－kx，F(xiàn)(或a)的大小與x的大小成正比，方向相反運動特征靠近平衡位置時，a、F、x都減小，v增大；遠離平衡位置時，a、F、x都增大，v減小能量特征振幅越大，則能量越大，在運動過程中，系統(tǒng)的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機械能守恒周期性特征對稱性特征關于平衡位置O對稱的兩點，速度的大小、動能、勢能，相對平衡位置的位移大小相等，由對稱點向平衡位置O運動時用時相等

答案：B

2.下端附著重物的粗細均勻木棒，豎直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿豎直方向做頻率為1Hz的簡諧運動；與此同時，木棒在水平方向上隨河水做勻速直線運動，如圖(a)所示．以木棒所受浮力F為縱軸，木棒水平位移x為橫軸建立直角坐標系，浮力F隨水平位移x的變化如圖(b)所示．已知河水密度為ρ，木棒橫截面積為S，重力加速度大小為g.

答案：D

考點二簡諧運動的表達式和圖像由圖像可獲取的五個信息(1)判定振動的振幅A和周期T.(如圖所示)(2)判定振動物體在某一時刻的位移．(3)判定某時刻質(zhì)點的振動方向：①下一時刻位移若增加，質(zhì)點的振動方向是遠離平衡位置；②下一時刻位移若減小，質(zhì)點的振動方向是指向平衡位置．(4)判定某時刻質(zhì)點的加速度(回復力)的大小和方向．(5)比較不同時刻質(zhì)點的勢能和動能的大小．質(zhì)點的位移越大，它所具有的勢能越大，動能則越?。?/p>

考向1簡諧運動圖像的理解和應用例1某質(zhì)點做簡諧運動的振動圖像如圖所示，則(

)A．t＝0.2s時，質(zhì)點的速度方向向上B．0.2～0.4s內(nèi)質(zhì)點的速度一直減小C．t＝0.2s時，質(zhì)點的加速度方向向下D．0.2～0.4s內(nèi)質(zhì)點的加速度一直增大答案：C解析：在t＝0.2s時，質(zhì)點位于最大位置處，故它的速度為0，故A錯誤；在0.2～0.4s內(nèi)質(zhì)點在由最大位置處向平衡位置移動，故它的速度在增大，故B錯誤；在t＝0.2s時，質(zhì)點在最大位置處，受到指向平衡位置的力，即向下的力，所以它的加速度方向是向下的，故C正確；在0.2～0.4s內(nèi)質(zhì)點的加速度一直減小，故D錯誤．

答案：BC

答案：BC

答案：B

例3(多選)小明在實驗室做單擺實驗時得到如圖甲所示的單擺振動情形，O是它的平衡位置，B、C是擺球所能到達的左右最遠位置．小明通過實驗測得當?shù)刂亓铀俣葹間＝9.8m/s2，并且根據(jù)實驗情況繪制了單擺的振動圖像如圖乙所示．若圖甲中單擺向右擺動為正方向，g＝π2m/s2，下列選項正確的是(

)A.此單擺的振動頻率是0.5HzB．根據(jù)圖乙可知開始計時時擺球在C點C．圖中P點向正方向振動D．根據(jù)已知數(shù)據(jù)可以求得此單擺的擺長為1.0m答案：AD

針

對

訓

練5．兩個質(zhì)量相等的彈性小球分別掛在l1＝1m，l2＝0.25m的細繩上，兩球重心等高，如圖所示．現(xiàn)將B球偏一個很小的角度后放開，從B球開始運動時計算，經(jīng)過4s兩球相碰的次數(shù)為(

)A．3次 B．4次C．5次 D．6次答案：C

考點四受迫振動和共振1．自由振動、受迫振動和共振的比較振動類型自由振動受迫振動共振受力情況僅受回復力受驅(qū)動力受驅(qū)動力振動周期或頻率由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定，即固有周期T0或固有頻率f0由驅(qū)動力的周期或頻率決定，即T＝T驅(qū)或f＝f驅(qū)T驅(qū)＝T0或f驅(qū)＝f0振動能量系統(tǒng)的機械能不變由產(chǎn)生驅(qū)動力的物體提供振動物體獲得的能量最大常見例子彈簧振子或單擺(θ≤5°)機械工作時底座發(fā)生的振動共振篩、聲音的共鳴2.受迫振動中系統(tǒng)能量的轉(zhuǎn)化做受迫振動的系統(tǒng)的機械能不守恒，系統(tǒng)與外界時刻進行能量交換．針

對

訓

練6.(多選)如圖甲所示，在一條張緊的繩子上掛幾個擺，a、c擺的擺長相同且小于b擺的擺長．當a擺振動的時候，通過張緊的繩子給其他各擺施加驅(qū)動力，使其余各擺也振動起來．圖乙是c擺穩(wěn)定以后的振動圖像，重力加速度為g，不計空氣阻力，則(

)A．a(chǎn)、b、c單擺的固有周期關系為Ta＝Tc<TbB．b、c擺振動達到穩(wěn)定時，c擺振幅較大C．達到穩(wěn)定時b擺的振幅最大D．由圖乙可知，此時b擺的周期小于t0答案：AB

7．為了交通安全，常在公路上設置如圖所示的減速帶，減速帶使路面稍微拱起以達到使車輛減速的目的．一排等間距設置的減速帶，可有效降低車速，稱為