2021-2022高中創(chuàng)新設計物理教科版選修3-4課件：專題1 機械振動的理解和應用

1、模塊專題復習,專題一機械振動的理解和應用,一、簡諧運動與圖像問題的綜合 1描述簡諧運動的物理量有幾個重要的矢量(F、a、x、v)，分析這些矢量在運動過程中的變化時，可以根據題意作出運動簡圖，把振子的運動過程表示出來，再來分析各個量的變化 2簡諧運動的圖像能夠反映簡諧運動的規(guī)律： (1)由圖像可以知道振動的周期； (2)讀出不同時刻的位移； (3)確定速度的大小、方向的變化趨勢； (4)根據位移的變化判斷加速度的變化、質點的動能和勢能的變化情況,復習過關 1如圖1所示為一彈簧振子的振動圖像，規(guī)定向右的方向為正方向，試根據圖像分析以下問題： (1)如圖2所示，振子振動的起始位置是_，從起始位置開始

2、，振子向_(填“右”或“左”)運動,2)在圖2中，找出圖1中的O、A、B、C、D各點對應振動過程中的哪個位置？即O對應_，A對應_，B對應_，C對應_，D對應_ (3)在t2 s時，振子的速度的方向與t0時振子的速度的方向_ (4)振子在前4 s內的位移等于_,解析(1)由xt圖像知，在t0時，振子在平衡位置，故起始位置為E；從t0時，振子向正的最大位移處運動，即向右運動(2)由xt圖像知：O點、B點、D點對應平衡位置的E點，A點在正的最大位移處，對應G點；C點在負的最大位移處，對應F點(3)t2 s時，圖線斜率為負，即速度方向為負方向；t0時，圖線斜率為正，即速度方向為正方向，故兩時刻速度方

3、向相反(4)4 s末振子回到平衡位置，故振子在前4 s內的位移為零 答案(1)E右(2)EGEFE(3)相反(4)0,2質點做簡諧運動，其xt關系如圖3.以x軸正向為速度v的正方向，該質點的vt關系是(,二、簡諧運動的周期性和對稱性 1周期性 做簡諧運動的物體在完成一次全振動后，再次振動時則是重復上一個全振動的形式，所以做簡諧運動的物體經過同一位置可以對應不同的時刻，做簡諧運動的物體具有周期性,2對稱性 (1)速率的對稱性：振動物體在關于平衡位置對稱的兩位置具有相等的速率 (2)加速度和回復力的對稱性：振動物體在關于平衡位置對稱的兩位置具有等大反向的加速度和回復力 (3)時間的對稱性：振動物體

4、通過關于平衡位置對稱的兩段位移的時間相等；振動過程中通過任意兩點A、B的時間與逆向通過的時間相等,復習過關 3如圖4所示，質量為m的物體放在彈簧上，與彈簧一起在豎直方向上做簡諧運動，當振幅為A時，物體對彈簧的最大壓力是物重的1.5倍，則物體對彈簧的最小壓力是_要使物體在振動中不離開彈簧，振幅不能超過_,由以上可以得出振幅為A時最大回復力為0.5mg，所以有kA0.5mg 欲使物體在振動中不離開彈簧，則最大回復力可為mg，所以有kAmg 由兩式聯(lián)立解得A2A,4一水平彈簧振子做簡諧運動，周期為T，則(,三、單擺周期公式的應用,復習過關 5如圖5所示，固定曲面AC是一段半徑為4.0 m的光滑圓弧形

5、成的，圓弧與水平方向相切于A點，AB10 cm，現(xiàn)將一小物體先后從斜面頂端C和斜面圓弧部分中點D處由靜止釋放，到達斜曲面底端時速度分別為v1和v2，所需時間為t1和t2，以下說法正確的是() Av1v2t1t2 Bv1v2t1t2 Cv1t2,6正在修建的房頂上固定的一根不可伸長的細線垂到三樓窗沿下，某同學應用單擺原理測量窗的上沿到房頂?shù)母叨龋葘⒕€的下端系上一個小球，發(fā)現(xiàn)當小球靜止時，細線恰好與窗子上沿接觸且保持豎直，他打開窗子，讓小球在垂直于墻的豎直平面內擺動，如圖6所示，從小球第1次通過圖中的B點開始計時，第21次通過B點時用30.0 s；球在最低點B時，球心到窗上沿的距離為1.0 m，

6、當?shù)刂亓铀俣萭取2 m/s2；根據以上數(shù)據可得小球運動的周期T_ s；房頂?shù)酱吧涎氐母叨萮_ m,7有兩個同學利用假期分別去參觀北京大學和浙江大學的物理實驗室，并各自在那里利用先進的DIS系統(tǒng)較準確地探究了“單擺的周期T與擺長l的關系”，他們通過校園網交換實驗數(shù)據，并由計算機繪制了T2l圖像，如圖7甲所示，去北大的同學所測實驗結果對應的圖線是_(填“A”或“B”)另外，在浙大做探究的同學還利用計算機繪制了兩種單擺的振動圖像(如圖乙)，由圖可知，兩單擺擺長之比lalb_,8有一單擺，其擺長l1.02 m，擺球的質量m0.10 kg，已知單擺做簡諧運動，單擺振動30次用的時間t60.8 s，試求

7、： (1)當?shù)氐闹亓铀俣龋?(2)如果將這個擺改為秒擺，擺長應怎樣改變？改變多少？(秒擺的周期為2 s,四、阻尼振動、受迫振動及共振 1阻尼振動系統(tǒng)的周期決定于振動系統(tǒng)自身的性質，與振幅無關阻尼振動過程中，振幅減小，周期不變 2受迫振動的系統(tǒng)振動頻率等于驅動力的頻率，與物體的固有頻率無關 3當系統(tǒng)做受迫振動時，如果驅動力的頻率十分接近系統(tǒng)的固有頻率，系統(tǒng)的振幅會很大當驅動力的頻率f等于系統(tǒng)的固有頻率f0時，受迫振動的振幅最大，這種現(xiàn)象叫做共振,復習過關 9上端固定的一根細線下面懸掛一擺球，擺球在空氣中擺動，擺動的幅度越來越小，對此現(xiàn)象下列說法正確的是() A能量正在消失 B擺球機械能守恒 C擺球的振動周期在逐漸變小 D總能量守恒，擺球的機械能正在減少，減少的機械能轉化為內能,解析根據能量守恒定律可知，能量不會消失，故A錯誤；由題意可知，擺球的機械能由于阻力做功越來越小，故機械能不再守恒；減少的機械能轉化為周圍的內能，故D正確，B、C錯誤 答案D,10如圖8所示，曲軸上掛一個彈簧振子，轉動搖把曲軸可帶動彈簧振子上下振動開始時不轉動搖把，讓振子自由振動，測得其頻率為2 Hz.現(xiàn)勻速轉動搖把，轉速為240 r/min.則(,A當振子穩(wěn)定