《金新学案》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

第十一章机械振动机械波简谐运动Ⅰ简谐运动的公式和图象Ⅱ单摆．周期公式Ⅰ受迫振动和共振Ⅰ机械波Ⅰ横波和纵波Ⅰ横波的图象Ⅱ波速．波长和频率(周期)的关系Ⅱ波的干涉和衍射现象Ⅰ多普勒效应Ⅰ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Ⅰ电磁波的产生、发射及接收Ⅰ电磁波谱Ⅰ实验：探究单摆的运动、用单摆测重力加速度第一讲机械振动一、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)特征：①回复力是效果力．②回复力总指向_____位置．③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．平衡合力回复力为零二、简谐运动1．简谐运动的特征(1)受力特征：回复力F＝－kx(2)运动特征：加速度a＝－kx/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2．简谐谐运动动的图图象和和描述述物理理量(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)(2)描述简简谐运运动的的物理理量平衡位置所在位置位置最大距离强弱快慢完成一次全振动三、两两种典典型的的简谐谐运动动模型型1．弹簧簧振子子(1)示意图图如下下图所所示．．(2)简谐运运动的的条件件①弹簧质质量_________②无摩擦擦等阻阻力③在弹性性限度度内忽略不不计2．单摆摆(1)示意图图如右右图所所示(2)简谐运运动的的条件件①摆线为为_________的轻细细线②无空气气阻力力和其其他阻阻力③最大摆摆角_______不可伸长θ≤10°四、机机械振振动中中能量量的转转化、、受迫迫振动动、共共振1．机械械振动动中能能量的的转化化(1)振动的的能量量：振振动系系统各各时刻刻的_____和_____之和，，即振振动系系统的的总机机械能能；(2)能量的的转化化①简谐运运动：：振动动系统统中动动能、、势能能相互互转化化，_______守恒．．②阻尼振振动：：振动动系统统的机机械能能逐渐渐减小小，振振动的_____逐渐减减小．．动能势能机械能振幅2．受迫迫振动动(1)定义：：物体体在外外界周周期性性_______作用下下的振动动．(2)振动特特征①频率特特征：：振动动稳定定后的的频率率_____驱动力的频频率，，跟物物体_________无关．．驱动力等于固有频率②振幅特特征：：a．驱动动力的的频率率与物物体的的固有有频率率相差差_____时，振振幅越越小．．b．驱动动力的的频率率与物物体的的固有有频率率相差差_____时，振振幅越越大．．c．驱动动力的的频率率与物物体的的固有有频率率_____时，振振幅最最大．．越多越少相等3．共振振条件当________的频率(或周期)跟物体的

_________(或_________)相等时现象振幅A_____共振曲线驱动力固有频率固有周期最大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一、简简谐运运动的的五个个特征征1．受力力特征征：简简谐运运动的的回复复力满满足F＝－kx，位移移x与回复复力的的方向向相反反．由由牛顿顿第二二定律律知，，加速速度a与位移移大小小成正正比，，方向向相反反．2．运动特征征：当v、a同向(即v、F同向，也就就是v、x反向)时v一定增大；；当v、a反向(即v、F反向，也就就是v、x同向)时，v一定减小．．当物体靠靠近平衡位位置时，a、F、x都减小，v增大；当物物体远离平平衡位置时时，a、F、x都增大，v减小．三、自由振振动、受迫迫振动和共共振的关系系比较1.弹簧振子作作简谐运动动时，以下下说法正确确的是()A．振子通过过平衡位置置时，回复复力可能不不为零B．振子若做做减速运动动，加速度度一定在减减小C．振子向平平衡位置运运动时，加加速度一定定与速度方方向相反D．在平衡位位置两侧，，振子速率率相同的两两个位置是是相对平衡衡位置对称称的答案：D答案：B答案：C答案：C答案：B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(θ≤10°)机械工作时底座发生的振动共振筛，转速计等6.一个质点经经过平衡位位置O，在A、B间做简谐运运动，如下下图(a)所示，它的的振动图象象如图(b)所示，设向向右为正方方向，则(1)OB＝______cm.(2)第0.2s末质点的速速度方向是是______，加速度大大小为________．(3)第0.4s末质点的加加速度方向向是______；(4)第0.7s时，质点位位置在____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4s内完成______次全振动．．答案：(1)5(4)O

B

(5)0.6

(6)5

简谐运动的的描述(1)求振子的振振幅和周期期；(2)在上图中作作出该振子子的位移—时间图象；；(3)写出振子的的振动方程程．1－1：(2011·泉州模拟)弹簧振子以以O点为平衡位位置，在B、C两点间做简简谐运动，，在t＝0时刻，振子子从O、B间的P点以速度v向B点运动；在在t＝0.20s时，振子速速度第一次次变为－v；在t＝0.50s时，振子速速度第二次次变为－v.(1)求弹簧振子子振动周期期T.(2)若B、C之间的距离离为25cm，求振子在在4.00s内通过的路路程．(3)若B、C之间的距离离为25cm.从平衡位位置计时时，写出出弹簧振振子位移移表达式式，并画画出弹簧簧振子的的振动图图象．答案：(1)1s(2)200cm(3)12.5sin2πtcm图象如下下图如右图所所示单摆摆做简谐谐运动的的图象，，以向右右为正方方向，则则由图可可知：(1)单摆是从从______开始起振振．(2)摆长l＝________.(3)摆球从起起振经过过9s，通过的路路程是________．(4)摆球在t＝63s末的位移是________．求解振动动问题时时，要根根据振动动模型，，结合振振动图象象进行分分析，振振动的振振幅、周周期，以以及各时时刻的位位移大小小和方向向可以由由振动图图象确定定，某段段时间内内质点运运动的路路程的求求解，要要注意一一个周期期内质点点运动四四个振幅幅，半个个周期运运动两个个振幅，，而四分分之一个个周期运运动的路路程可能能大于、、小于或或等于一一个振幅幅，与起起始位置置有关．．对简谐运运动进行行分析可可知，在在振子到到达平衡衡位置时时位移为为零，速速度最大大；在振振子到达达最大位位移处时时，速度度为零，，从图象象中可以以看出，，在振子子甲到达达最大位位移处时时，振子子乙恰到到达平衡衡位置，，所以C正确．答案：C答案：D3－1：将一单单摆向左左拉至水水平标志志线上，，从静止止释放，，当摆球球运动到到最低点点时，摆摆线碰到到障碍物物，摆球球继续向向右摆动动．用频频闪照相相机拍到到如下图图所示的的单摆运运动过程程的频闪闪照片，，以下说说法正确确的是()①摆线碰到到障碍物物前后的的摆长之之比为9∶4②摆线碰到到障碍物物前后的的摆长之之比为3∶2③摆线经过过最低点点时，线线速度不不变，半半径减小小，摆线线张力变变大④摆线经过过最低点点时，角角速度变变大，半半径减小小，摆线线张力不不变A．①③B．①④C．②③D．②④答案：A一砝码和和一轻质质弹簧构构成弹簧簧振子，，如右图图甲所示示的装置置可用于于研究该该弹簧振振子的受受迫振动动．匀速速转动把把手时，，曲杆给给弹簧振振子以驱驱动力，，使振子子做受迫迫振动．．若保持持把手不不动，给给砝码一一向下的的初速度度，砝码码便做简简谐运动动，振动动图线如如图乙所所示．当当把手以以某一速速度匀速速转动，，受迫振振动达到到稳定时时，砝码码的振动动图线如如图丙所所示．若用T0表示弹簧簧振子的的固有周周期，T表示驱动动力的周周期，Y表示受迫迫振动达达到稳定定后砝码码振动的的振幅，，则()A．由图线线可知T0＝4sB．由图线线可知T0＝8sC．当T在4s附近时，，Y显著增大大；当T比4s小得多或或大得多多时，Y很大D．当T在8s附近时，，Y显著增大大；当T比8s小得多或或大得多多时，Y很小答案：A物体做受受迫振动动的振幅幅由驱动动力频率率和物体体的固有有频率共共同决定定：两者者越接近近，受迫迫振动的的振幅越越大，两两者相差差越大，，受迫振振动的振振幅越小小．答案：25∶45∶61.简谐运动动的平衡衡位置是是指()A．速度为为零的位位置B．回复力力为零的的位置C．加速度度为零的的位置D．位移最最大的位位置解析：简谐运动动的物体体，平衡衡位置是是回复力力为零的的位置，，而合外外力是否否为零，，不同的的系统是是不同的的，因此此加速度度不一定定为零，，比如单单摆在平平衡位置置时存在在向心加加速度．．简谐运运动的物物体经过过平衡位位置时速速度最大大，位移移为零．．答案：B2．某振动动系统的的固有频频率为f0，在周期期性驱动动力的作作用下做做受迫振振动，驱驱动力的的频率为为f.若驱动力力的振幅幅保持不不变，下下列说法法正确的的是()A．当f<f0时，该振振动系统统的振幅幅随f增大而减减小B．当f>f0时，该振振动系统统的振幅幅随f减小而减减小C．该振动动系统的的振动稳稳定后，，振动的的频率等等于f0D．该振动动系统的的振动稳稳定后，，振动的的频率等等于f答案：D3．如下图图所示为为某质点点做简谐谐运动的的图象，，则下列列说法中中正确的的是()A．由图可可知，振振动质点点运动的的轨迹是是正弦曲曲线B．振动质质点在3.5s时的位移移大于1.5s时的位移移C．质点振振动的振振幅为10cmD．质点在在第1s内和第4s内速度的的方向相相同答案：D答案：C(1)为什么必必须匀速速拖动纸纸带？(2)刚开始计计时时，，振子处