人教版安徽省高三物理一轮 第十一章 第一讲 机械振动课件 选修34

1、12022/7/30 星期六第十一章机械振动机械波22022/7/30 星期六简谐运动简谐运动的公式和图象 单摆周期公式 受迫振动和共振 机械波 横波和纵波 32022/7/30 星期六横波的图象 波速波长和频率(周期)的关系 波的干涉和衍射现象 多普勒效应 变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，电磁波及其传播 42022/7/30 星期六电磁波的产生、发射及接收 电磁波谱 实验：探究单摆的运动、用单摆测重力加速度52022/7/30 星期六第一讲机械振动62022/7/30 星期六一、机械振动1产生条件：有_存在和_足够小2回复力及其特征(1)回复力：使振动物体回到_的力回复力阻力平衡位置

2、72022/7/30 星期六(2)特征：回复力是效果力回复力总指向_位置回复力可能是_，也可能是某一个力或某个力的分力3平衡位置：物体在振动过程中_的位置平衡合力回复力为零82022/7/30 星期六92022/7/30 星期六二、简谐运动1简谐运动的特征(1)受力特征：回复力Fkx(2)运动特征：加速度akx/m(3)负号的意义：式中负号表示回复力和加速度的方向与位移方向_ 相反102022/7/30 星期六2简谐运动的图象和描述物理量(1)图象横轴表示时间t纵轴表示某一时刻质点的位移x物理意义表示振动质点的_随时间的变化规律图象特点_曲线图象位移正弦(或余弦)112022/7/30 星期六

3、(2)描述简谐运动的物理量平衡位置所在位置位置最大距离强弱122022/7/30 星期六快慢完成一次全振动132022/7/30 星期六三、两种典型的简谐运动模型1弹簧振子(1)示意图如下图所示142022/7/30 星期六(2)简谐运动的条件弹簧质量_无摩擦等阻力在弹性限度内忽略不计152022/7/30 星期六2单摆(1)示意图如右图所示162022/7/30 星期六(2)简谐运动的条件摆线为_的轻细线无空气阻力和其他阻力最大摆角_不可伸长10172022/7/30 星期六四、机械振动中能量的转化、受迫振动、共振1机械振动中能量的转化(1)振动的能量：振动系统各时刻的_和_之和，即振动系统

4、的总机械能；(2)能量的转化简谐运动：振动系统中动能、势能相互转化，_守恒阻尼振动：振动系统的机械能逐渐减小，振动的_逐渐减小动能势能机械能振幅182022/7/30 星期六2受迫振动(1)定义：物体在外界周期性_作用下的振动(2)振动特征频率特征：振动稳定后的频率_驱动力的频率，跟物体_无关驱动力等于固有频率192022/7/30 星期六振幅特征：a驱动力的频率与物体的固有频率相差_时，振幅越小b驱动力的频率与物体的固有频率相差_时，振幅越大c驱动力的频率与物体的固有频率_时，振幅最大越多越少相等202022/7/30 星期六3共振条件当_的频率(或周期)跟物体的_(或_)相等时现象振幅A_

5、共振曲线驱动力固有频率固有周期最大212022/7/30 星期六坐标轴的意义横坐标：表示_的频率纵坐标：表示物体做_的振幅利用与防止利用：使驱动力频率_固有频率防止：使驱动力的频率_固有频率受迫振动受迫振动等于或接近远离222022/7/30 星期六一、简谐运动的五个特征1受力特征：简谐运动的回复力满足Fkx，位移x与回复力的方向相反由牛顿第二定律知，加速度a与位移大小成正比，方向相反2运动特征：当v、a同向(即v、F同向，也就是v、x反向)时v一定增大；当v、a反向(即v、F反向，也就是v、x同向)时，v一定减小当物体靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v增大；当物体远离平衡位置时，a、F、x

6、都增大，v减小 232022/7/30 星期六242022/7/30 星期六252022/7/30 星期六262022/7/30 星期六272022/7/30 星期六三、自由振动、受迫振动和共振的关系比较282022/7/30 星期六1.弹簧振子作简谐运动时，以下说法正确的是()A振子通过平衡位置时，回复力可能不为零B振子若做减速运动，加速度一定在减小C振子向平衡位置运动时，加速度一定与速度方向相反D在平衡位置两侧，振子速率相同的两个位置是相对平衡位置对称的答案：D292022/7/30 星期六302022/7/30 星期六答案：B312022/7/30 星期六322022/7/30 星期六答

7、案：C332022/7/30 星期六342022/7/30 星期六答案：C352022/7/30 星期六362022/7/30 星期六372022/7/30 星期六答案：B382022/7/30 星期六振动能量无阻尼自由振动物体的机械能不变由产生驱动力的物体提供振动物体获得的能量最大常见例子弹簧振子或单摆(10)机械工作时底座发生的振动共振筛，转速计等392022/7/30 星期六6.一个质点经过平衡位置O，在A、B间做简谐运动，如下图(a)所示，它的振动图象如图(b)所示，设向右为正方向，则402022/7/30 星期六(1)OB_ cm.(2)第0.2 s末质点的速度方向是_，加速度大小为

8、_(3)第0.4 s末质点的加速度方向是_；(4)第0.7 s时，质点位置在_点与_点之间(5)质点从O运动到B再运动到A所需时间t_s.(6)在4 s内完成_次全振动 答案：(1)5(2)OA0(3)AO(4)OB(5)0.6(6)5 412022/7/30 星期六简谐运动的描述422022/7/30 星期六(1)求振子的振幅和周期；(2)在上图中作出该振子的位移时间图象；(3)写出振子的振动方程432022/7/30 星期六442022/7/30 星期六452022/7/30 星期六11：(2011泉州模拟)弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点间做简谐运动，在t0时刻，振子从O、B间的P

9、点以速度v向B点运动；在t0.20 s时，振子速度第一次变为v；在t0.50 s时，振子速度第二次变为v.(1)求弹簧振子振动周期T.(2)若B、C之间的距离为25 cm，求振子在4.00 s内通过的路程(3) 若B、C之间的距离为25 cm.从平衡位置计时，写出弹簧振子位移表达式，并画出弹簧振子的振动图象 462022/7/30 星期六答案：(1)1 s(2)200 cm(3)12.5 sin2t cm图象如下图472022/7/30 星期六如右图所示单摆做简谐运动的图象，以向右为正方向，则由图可知：(1)单摆是从_开始起振(2)摆长l_.(3)摆球从起振经过9 s，通过的路程是_(4)摆球

10、在t63 s末的位移是_482022/7/30 星期六492022/7/30 星期六502022/7/30 星期六求解振动问题时，要根据振动模型，结合振动图象进行分析，振动的振幅、周期，以及各时刻的位移大小和方向可以由振动图象确定，某段时间内质点运动的路程的求解，要注意一个周期内质点运动四个振幅，半个周期运动两个振幅，而四分之一个周期运动的路程可能大于、小于或等于一个振幅，与起始位置有关512022/7/30 星期六522022/7/30 星期六532022/7/30 星期六对简谐运动进行分析可知，在振子到达平衡位置时位移为零，速度最大；在振子到达最大位移处时，速度为零，从图象中可以看出，在振

11、子甲到达最大位移处时，振子乙恰到达平衡位置，所以C正确答案：C542022/7/30 星期六552022/7/30 星期六562022/7/30 星期六答案：D572022/7/30 星期六31：将一单摆向左拉至水平标志线上，从静止释放，当摆球运动到最低点时，摆线碰到障碍物，摆球继续向右摆动用频闪照相机拍到如下图所示的单摆运动过程的频闪照片，以下说法正确的是()582022/7/30 星期六摆线碰到障碍物前后的摆长之比为94摆线碰到障碍物前后的摆长之比为32摆线经过最低点时，线速度不变，半径减小，摆线张力变大摆线经过最低点时，角速度变大，半径减小，摆线张力不变ABC D592022/7/30

12、星期六答案：A602022/7/30 星期六一砝码和一轻质弹簧构成弹簧振子，如右图甲所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图乙所示当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图线如图丙所示612022/7/30 星期六622022/7/30 星期六若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则()A由图线可知T04 sB由图线可知T08 sC当T在4 s附近时，Y显著增大；当T比4 s小得多或大得多时，Y很大D当

13、T在8 s附近时，Y显著增大；当T比8 s小得多或大得多时，Y很小632022/7/30 星期六答案：A642022/7/30 星期六物体做受迫振动的振幅由驱动力频率和物体的固有频率共同决定：两者越接近，受迫振动的振幅越大，两者相差越大，受迫振动的振幅越小652022/7/30 星期六662022/7/30 星期六答案：25456672022/7/30 星期六1.简谐运动的平衡位置是指()A速度为零的位置B回复力为零的位置C加速度为零的位置 D位移最大的位置解析：简谐运动的物体，平衡位置是回复力为零的位置，而合外力是否为零，不同的系统是不同的，因此加速度不一定为零，比如单摆在平衡位置时存在向心

14、加速度简谐运动的物体经过平衡位置时速度最大，位移为零答案：B682022/7/30 星期六2某振动系统的固有频率为f0，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f.若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是()A当ff0时，该振动系统的振幅随f减小而减小C该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0D该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f 692022/7/30 星期六答案：D702022/7/30 星期六3如下图所示为某质点做简谐运动的图象，则下列说法中正确的是()A由图可知，振动质点运动的轨迹是正弦曲线B振动质点在3.5 s时的位移大于1.5 s时的位移C质点振动的振幅为10 cmD质点在第1 s内和第4 s内速度的方向相同712022/7/30 星期六答案：D722022/7/30 星期六732022/7/30 星期六答案：C742022/7/30 星期六752022/7/30 星期六762022/7/30 星期六(1)为什么必须匀速拖动纸带？(2)刚开始计时时，振子处在什么位置？t17 s时振子相对平衡位置的位移是多少？(3)若纸带运动的速度为2 cm/s，振动图线上1、3两点间的距离是多少？(4)振子在_ s末负方向速度最大；