第11章_1簡諧運(yùn)動的特點(diǎn)__振動圖象.ppt

1、本章內(nèi)容是歷年高考的必考內(nèi)容，命題頻率較高的知識點(diǎn)是：波的形成，橫波的圖象，波長、頻率和波速的關(guān)系，以及單擺的簡諧運(yùn)動及周期公式和運(yùn)動的圖象等題型多以選擇題形式出現(xiàn)，一道題往往考查多個概念和規(guī)律，特別是通過波的圖象考查對波的理解能力、推理能力和空間想象能力,高考對光學(xué)的考查在折射率、全反射現(xiàn)象的分析、光的干涉、衍射和偏振現(xiàn)象等知識點(diǎn)命題頻率較高，其次是波長、波速和頻率的關(guān)系，以及幾何光學(xué)和物理光學(xué)的綜合應(yīng)用，常見的題型是選擇題,簡諧運(yùn)動的復(fù)習(xí)，要通過抓住振動所具有的周期性、對稱性這一特征，掌握在簡諧運(yùn)動中回復(fù)力、加速度、位移、速度這四個矢量的變化規(guī)律，進(jìn)而聯(lián)想到表示該過程的振動圖象；波動問題要

2、深刻理解波的形成過程，波動中各質(zhì)點(diǎn)都在平衡位置附近做周期性運(yùn)動，后一質(zhì)點(diǎn)的振動總是落后于前一質(zhì)點(diǎn)的振動，這種后一質(zhì)點(diǎn)的落后性、重復(fù)性決定了波的周期性,幾何光學(xué)除用實(shí)驗(yàn)法、公式法研究光學(xué)現(xiàn)象外，主要依據(jù)光路圖運(yùn)用幾何知識來研究光現(xiàn)象用光路圖可以形象、直觀地展現(xiàn)光的傳播過程、像及其成像范圍以及光線的幾何關(guān)系，所以光路圖是解決幾何光學(xué)問題的基礎(chǔ)應(yīng)熟練掌握光學(xué)規(guī)律、一些重要的思維方法(如假設(shè)物點(diǎn)、光路可逆)以及相關(guān)幾何知識，正確畫出光路圖并利用其解答相關(guān)問題,幾何光學(xué)的核心概念是折射率，光的本性的核心概念是頻率通過這兩個概念可聯(lián)系光的折射現(xiàn)象(全反射現(xiàn)象、光的色散)、光的波動性(干涉、衍射)、電磁波(

3、電磁振蕩、無線電波、電磁波譜)等知識也可聯(lián)系光速、波長、臨界角等概念復(fù)習(xí)中可以將這兩個概念以核心分類對比記憶,機(jī) 械 振 動,一般機(jī)械振動,平衡位置：物體在振動方向上受力平衡的位置 位移：由平衡位置指向物體所在位置的有向線段 回復(fù)力：總是試圖把物體拉到平衡位置的力,簡諧運(yùn)動,回復(fù)力特點(diǎn)：F=-kx,實(shí)例,水平方向的彈簧振子，回復(fù)力就是彈力 單擺：回復(fù)力為重力沿切向的分力,描述簡諧運(yùn)動的量：振幅、周期（頻率）、相位,單擺做簡諧運(yùn)動的（固有）周期公式： 簡諧運(yùn)動位移公式：x=Asin(t+0),與振動圖象聯(lián)系更好理解 受迫振動、共振、振動能量,機(jī)械波,機(jī)械波的形成：先振動的質(zhì)點(diǎn)帶動后振動的質(zhì)點(diǎn)（受

4、迫振動） 機(jī)械波傳播的是：波源的振動形式、能量、信息 機(jī)械波的種類：橫波與縱波 簡諧橫波的圖象為正弦圖象，注意與簡諧運(yùn)動圖象的區(qū)別,機(jī)械振動,描述簡諧橫 波的物理量,波長：描述波的空間周期性由介質(zhì)和波源共同確定 頻率：由波源決定，與周期成倒數(shù)關(guān)系 周期：描述波的時間周期性 波速：由介質(zhì)決定 關(guān)系式：v=f=/T,機(jī)械波 的特點(diǎn),疊加原理：質(zhì)點(diǎn)位移為兩列波引起的位移矢量和 獨(dú)立傳播原理：離開疊加區(qū)域后的行為好像從沒相遇過 衍射：繞過障礙物的現(xiàn)象.當(dāng)小孔或障礙物尺寸與波長差不多時發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 干涉：形成穩(wěn)定的干涉圖樣需要相干波源,多普勒效應(yīng)：觀察者與波源存在相對運(yùn)動時發(fā)生的現(xiàn)象，即觀察者感覺

5、到的頻率與波源的頻率出現(xiàn)差別,機(jī) 械 波,1 簡諧運(yùn)動的特點(diǎn) 振動圖象,機(jī)械振動 機(jī)械波 光,第十一章,1.簡諧運(yùn)動的周期性和對稱性 兩塊質(zhì)量分別為m1、m2的木塊，被一根勁度系數(shù)為k的輕彈簧連在一起，并在m1板上加壓力F，如圖11-1-2所示，撤去F后，m1板將做簡諧運(yùn)動.為了使得撤去F后，m1跳起時恰好能帶起m2板，則所加壓力F的最小值是( ) A.m1g B.2m1g C.(m1+m2)g D.2(m1+m2)g,圖11-1-2,撤去F后，m1板將做簡諧運(yùn)動，其平衡位置是不加壓力F時m1板的靜止位置設(shè)為a，如下圖所示，則此位置離彈簧上端自然長度為x0=m1g/k,m1板做簡諧運(yùn)動的振幅等

6、于施加壓力后彈簧增加的壓縮量，即A=x1=F/k 此時m1板的位置設(shè)為b，如上圖所示. 撤去F后，m1板跳起，設(shè)彈簧比原長伸長x2時剛好能提起m2板(處于c位置)，如上圖所示，則由：kx2=m2g，可得：x2=m2g/k 根據(jù)m1做簡諧運(yùn)動時的對稱性，位置b、c必在平衡位置a的對稱兩側(cè)，故有：x1=x0+x2，即： 所以解得：F=(m1+m2)g,點(diǎn)評：彈簧振子的運(yùn)動是簡諧運(yùn)動，簡諧運(yùn)動具有時間和空間的對稱性，解題時通常要借助這種特征,如圖11-1-3所示，物體A放在物體B上，B與彈簧相連，它們在光滑水平面上一起做簡諧運(yùn)動.當(dāng)彈簧伸長到最長時開始計(jì)時(t=0),取向右為正方向，A所受靜摩擦力f

7、隨時間t變化的圖象正確的是( ),圖11-1-3,答案：D,2.簡諧運(yùn)動的圖象 (2010北京海淀期中)如圖1114甲所示為以O(shè)點(diǎn)為平衡位置，在A、B兩點(diǎn)間做簡諧運(yùn)動的彈簧振子，圖乙為這個彈簧振子的振動圖象，由圖可知下列說法中正確的是(),圖11-1-4,A在t=0.2s時，彈簧振子的加速度為正向最大 B在t=0.1s與t=0.3s兩個時刻，彈簧振子在同一位置 C從t=0到t=0.2s時間內(nèi)，彈簧振子做加速度減小的加速運(yùn)動 D在t=0.6s時，彈簧振子有最小的彈性勢能,從圖乙可以看出，t=0.2s時，彈簧振子的位移為正向最大值，而彈簧振子的加速度與位移大小成正比，方向與位移方向相反，選項(xiàng)A錯誤

8、；從圖乙中可以看出，在t=0.1s與t=0.3s兩個時刻，彈簧振子的位移相同，即在同一位置，選項(xiàng)B正確；從t=0到t=0.2s時間內(nèi)，彈簧振子從平衡位置向最大位移運(yùn)動，位移逐漸增大，加速度逐漸增大，,加速度方向與速度方向相反，做加速度增大的減速運(yùn)動，選項(xiàng)C錯誤；從圖乙中可以看出，在t=0.6s時，彈簧振子的位移最大，即彈簧的形變最大，彈簧振子的彈性勢能最大，選項(xiàng)D錯誤 答案：B,點(diǎn)評：根據(jù)振動圖象可以直接得出各個時刻的位移，根據(jù)振動圖象可以看出，各個時刻質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動情況，若質(zhì)點(diǎn)正在從正最大位移向負(fù)最大位移運(yùn)動，質(zhì)點(diǎn)的速度為負(fù)，若質(zhì)點(diǎn)正在從負(fù)最大位移向正最大位移運(yùn)動，質(zhì)點(diǎn)的速度為正,如圖11-1-

9、5所示是甲、乙兩個質(zhì)量相等的振子分別做簡諧運(yùn)動的圖象，那么( ) A.甲、乙兩振子的振幅分別是2cm、1cm B.甲的振動頻率比乙小 C.前2s內(nèi)甲、乙兩 振子加速度均為正 D.第2s末甲的速度 最大，乙的加速度最大,圖11-1-5,AD,3.求簡諧運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)的位移和路程 (2009江蘇南通調(diào)研)如圖1116所示，一彈簧振子在MN間沿光滑水平桿做簡諧運(yùn)動，O為平衡位置，C為ON中點(diǎn)，振幅A=4cm.從小球經(jīng)過圖中N點(diǎn)時開始計(jì)時，到第一次經(jīng)過C點(diǎn)的時間為0.2s，則小球的振動周期為_s，振動方程的表達(dá)式為_cm.,圖1116,如圖11-1-6所示，彈簧振子在A、B之間做簡諧運(yùn)動，O為平衡位置，A

10、、B間的距離為20cm，由A運(yùn)動到B的最短時間為1s，則下述說法正確的是( ),圖11-1-6,答案：D,A.從O到A再到O振子完成一次全振動 B.振子的周期是1s，振幅是20cm C.振子完成兩次全振動所通過的路程是40cm D.從O開始經(jīng)過2s時，振子對平衡位置的位移為零,易錯題：如圖1118所示，AO、OB是傾角分別為a和b的光滑軌道，兩軌道在O點(diǎn)由一段與兩者都相切的光滑圓弧連接今將一小球自軌道上A點(diǎn)由靜止釋放，小球運(yùn)動到O點(diǎn)后沿軌道上升的最高點(diǎn)為B，關(guān)于小球運(yùn)動的說法，正確的是() A是簡諧運(yùn)動 B如果有a=b，那么是簡諧運(yùn)動 C不管是否有a=b，都不是簡諧運(yùn)動 D以上說法均不對,圖1118,錯解：B 錯題分析：誤認(rèn)為：因軌道光滑，由機(jī)械能守恒定律知，小球?qū)⒃贠點(diǎn)兩側(cè)往復(fù)運(yùn)動，如果a=b，則OA=OB，小球在左右兩側(cè)運(yùn)動的最遠(yuǎn)點(diǎn)關(guān)于平衡位置O點(diǎn)對稱，則小球就做簡諧運(yùn)動因此，本題選B.顯然，該解法由于對簡諧運(yùn)動的條件把握不準(zhǔn)而導(dǎo)致錯誤,正解：小球盡管在O點(diǎn)兩側(cè)往復(fù)運(yùn)動，是機(jī)械振動，但不是簡諧運(yùn)動因?yàn)樾∏蛟贏O間運(yùn)動時，回復(fù)力為mgsina，小球在OB間運(yùn)動