高中物理专题1机械振动的理解和应用VIP

专题一机械振动了解和应用1/30一、简谐运动与图像问题综合1．描述简谐运动物理量有几个主要矢量(F、a、x、v)，分析这些矢量在运动过程中改变时，能够依据题意作出运动简图，把振子运动过程表示出来，再来分析各个量改变．2．简谐运动图像能够反应简谐运动规律： (1)由图像能够知道振动周期； (2)读出不一样时刻位移； (3)确定速度大小、方向改变趋势； (4)依据位移改变判断加速度改变、质点动能和势能改变情况．2/30[复习过关]1．如图1所表示为一弹簧振子振动图像，要求向右方向为正方向，试依据图像分析以下问题： (1)如图2所表示，振子振动起始位置是________，从起始位置开始，振子向________(填“右”或“左”)运动．3/30(2)在图2中，找出图1中O、A、B、C、D各点对应振动过程中哪个位置？即O对应________，A对应______，B对应________，C对应________，D对应______．(3)在t＝2s时，振子速度方向与t＝0时振子速度方向________．(4)振子在前4s内位移等于________．4/30解析(1)由xt图像知，在t＝0时，振子在平衡位置，故起始位置为E；从t＝0时，振子向正最大位移处运动，即向右运动．(2)由xt图像知：O点、B点、D点对应平衡位置E点，A点在正最大位移处，对应G点；C点在负最大位移处，对应F点．(3)t＝2s时，图线斜率为负，即速度方向为负方向；t＝0时，图线斜率为正，即速度方向为正方向，故两时刻速度方向相反．(4)4s末振子回到平衡位置，故振子在前4s内位移为零．答案(1)E右(2)E

G

E

F

E(3)相反(4)05/302．质点做简谐运动，其xt关系如图3.以x轴正向为速度v正方向，该质点vt关系是()6/307/30二、简谐运动周期性和对称性1．周期性 做简谐运动物体在完成一次全振动后，再次振动时则是重复上一个全振动形式，所以做简谐运动物体经过同一位置能够对应不一样时刻，做简谐运动物体含有周期性．8/302．对称性 (1)速率对称性：振动物体在关于平衡位置对称两位置含有相等速率． (2)加速度和回复力对称性：振动物体在关于平衡位置对称两位置含有等大反向加速度和回复力． (3)时间对称性：振动物体经过关于平衡位置对称两段位移时间相等；振动过程中经过任意两点A、B时间与逆向经过时间相等．9/30[复习过关]

3．如图4所表示，质量为m物体放在弹簧上，与弹簧一起在竖直方向上做简谐运动，当振幅为A时，物体对弹簧最大压力是物重1.5倍，则物体对弹簧最小压力是________．要使物体在振动中不离开弹簧，振幅不能超出________．10/3011/30由以上能够得出振幅为A时最大回复力为0.5mg，所以有kA＝0.5mg③欲使物体在振动中不离开弹簧，则最大回复力可为mg，所以有kA′＝mg④由③④两式联立解得A′＝2A．12/304．一水平弹簧振子做简谐运动，周期为T，则()13/3014/30三、单摆周期公式应用15/30[复习过关]5．如图5所表示，固定曲面AC是一段半径为4.0m光滑圆弧形成，圆弧与水平方向相切于A点，AB＝10cm，现将一小物体先后从斜面顶端C和斜面圆弧部分中点D处由静止释放，抵达斜曲面底端时速度分别为v1和v2，所需时间为t1和t2，以下说法正确是() A．v1>v2

t1＝t2

B．v1>v2

t1>t2 C．v1<v2

t1＝t2

D．v1<v2

t1>t216/3017/306．正在修建房顶上固定一根不可伸长细线垂到三楼窗沿下，某同学应用单摆原理测量窗上沿到房顶高度，先将线下端系上一个小球，发觉当小球静止时，细线恰好与窗子上沿接触且保持竖直，他打开窗子，让小球在垂直于墙竖直平面内摆动，如图6所表示，从小球第1次经过图中B点开始计时，第21次经过B点时用30.0s；球在最低点B时，球心到窗上沿距离为1.0m，当地重力加速度g取π2m/s2；依据以上数据可得小球运动周期T＝________s；房顶到窗上沿高度h＝________m.18/3019/307．有两个同学利用假期分别去参观北京大学和浙江大学物理试验室，并各自在那里利用先进DIS系统较准确地探究了“单摆周期T与摆长l关系”，他们经过校园网交换试验数据，并由计算机绘制了T2l图像，如图7甲所表示，去北大同学所测试验结果对应图线是________(填“A”或“B”)．另外，在浙大做探究同学还利用计算机绘制了两种单摆振动图像(如图乙)，由图可知，两单摆摆长之比la∶lb＝________.20/3021/3022/308．有一单摆，其摆长l＝1.02m，摆球质量m＝0.10kg，已知单摆做简谐运动，单摆振动30次用时间t＝60.8s，试求： (1)当地重力加速度； (2)假如将这个摆改为秒摆，摆长应怎样改变？改变多少？(秒摆周期为2s)23/3024/30四、阻尼振动、受迫振动及共振1．阻尼振动系统周期决定于振动系统本身性质，与振幅无关．阻尼振动过程中，振幅减小，周期不变．2．受迫振动系统振动频率等于驱动力频率，与物体固有频率无关．3．当系统做受迫振动时，假如驱动力频率十分靠近系统固有频率，系统振幅会很大．当驱动力频率f等于系统固有频率f0时，受迫振动振幅最大，这种现象叫做共振．25/30[复习过关]9．上端固定一根细线下面悬挂一摆球，摆球在空气中摆动，摆动幅度越来越小，对此现象以下说法正确是() A．能量正在消失 B．摆球机械能守恒 C．摆球振动周期在逐步变小 D．总能量守恒，摆球机械能正在降低，降低机械能转化为内能26/30解析依据能量守恒定律可知，能量不会消失，故A错误；由题意可知，摆球机械能因为阻力做功越来越小，故机械能不再守恒；降低机械能转化为周围内能，故D正确，B、C错误．答案D27/3010．如图8所表示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把曲轴可带动弹簧振子上下振动．开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2Hz.现匀速转动摇把，转速为240r/min