第四章C.機(jī)械的振動(dòng)

1、輔導(dǎo)科目：物理年級：高一課題機(jī)械振動(dòng)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1. 知道什么是機(jī)械運(yùn)動(dòng)。2. 知道簡諧運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)以及F=-kx公式的物理意義。3. 理解簡諧運(yùn)動(dòng)的定義。4. 知道簡諧運(yùn)動(dòng)中位移、速度、加速度、回復(fù)力、動(dòng)能、勢能在一次振動(dòng)中的變化規(guī)律，用運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的觀點(diǎn)來分析彈簧振子的運(yùn)動(dòng)?！局R點(diǎn)1】知道機(jī)械振動(dòng)1 .定義：2.平衡位置：【知識點(diǎn)2】知道簡諧運(yùn)動(dòng)1 .定義：3 .回復(fù)力：O2.振動(dòng)過程分析振子的運(yùn)動(dòng)AAt OOCT aaA、C'CT a位移的 方向、大小回復(fù)力的 方向、大小加速度的 方向、大小速度的 方向、大小3簡諧運(yùn)動(dòng)的力學(xué)特征(1)受力特征：F = k

2、x式中F為回復(fù)力，x為偏離平衡位置的位移，k是常數(shù)。簡諧運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征是判斷 物體是否為簡諧運(yùn)動(dòng)的依據(jù)。(2) 運(yùn)動(dòng)學(xué)特征：a= k/m x加速度的大小與振動(dòng)物體相對平衡位置的位移成正比，方向始終與位移方向相反，總 指向平衡位置。簡諧運(yùn)動(dòng)加速度的大小和方向都在變化，是一種變加速運(yùn)動(dòng)。簡諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征 也可用來判斷物體是否為簡諧運(yùn)動(dòng)。(3) 對k的理解：對一般簡諧運(yùn)動(dòng)，k是一個(gè)比例常數(shù)，不同的簡諧運(yùn)動(dòng)，k值不同，k是由振動(dòng)系統(tǒng)本身結(jié)構(gòu)決定的物理量。在彈簧振子中，k是彈簧的勁度系數(shù)。(4)說明：a簡諧振動(dòng)是最簡單的、最基本的機(jī)械振動(dòng)，是一種理想化的運(yùn)動(dòng)模型b判斷一個(gè)振動(dòng)是否為簡諧運(yùn)動(dòng)的依據(jù)是

3、看該振動(dòng)是否滿足上述受力特征或運(yùn)動(dòng)特征c簡諧運(yùn)動(dòng)中涉及的位移、速率、加速度的參考點(diǎn)都是平衡位置d簡諧運(yùn)動(dòng)是一種變加速運(yùn)動(dòng)4.簡諧運(yùn)動(dòng)的對稱性做簡諧振動(dòng)的物體，在通過以平衡位置為中心兩側(cè)相對稱的某兩點(diǎn)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的回復(fù)力、 位移、加速度大小相等，方向相反；速率、動(dòng)能、機(jī)械能相等?！局R點(diǎn)3】描述簡諧振動(dòng) 周期T (S)和頻率f(Hz):表示振動(dòng)快慢的物理量，T=1/f, T=2 nVm/k 振幅A(m):振動(dòng)物體離開平衡位置的最大距離，標(biāo)量，表示振動(dòng)的強(qiáng)弱(能量)。 全振動(dòng)：振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)從某位置出發(fā)再次回到該位置，并保持與出發(fā)時(shí)相同的運(yùn)動(dòng)方向的過程。振動(dòng)物體在一次全振動(dòng)中經(jīng)過的路程為4倍振幅。【知識點(diǎn)

4、4】描述簡諧振動(dòng)的圖像 意義：表示振動(dòng)物體位移隨時(shí)間變化的規(guī)律，注意振動(dòng)圖像不是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡 特點(diǎn)：簡諧運(yùn)動(dòng)的圖像是正弦(或余弦)曲線.ylA 十 應(yīng)用：可直觀地讀取振幅 A、周期T以及各時(shí)刻的位移 X,判定回復(fù)力、加速度方向，判定某段時(shí)間內(nèi)位移、回復(fù)力、加速度、速度、動(dòng)能、勢能的變化情況.【例1】一彈簧振子振動(dòng)過程中的某段時(shí)間內(nèi)其加速度數(shù)值越來越大，則在這段時(shí)間內(nèi)( ) 振子速度越來越大 振子正在向平衡位置運(yùn)動(dòng) 振子的速度方向與加速度方向一致 以上說法都不正確A. B. C. D. 【例2】 如圖，一彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng)，取向右方向?yàn)檎?A、A'兩處為最大位移處，0為 平衡位置，C為

5、A'O間某一位置，則振子()A. 從At O時(shí)，位移是正值，加速度是正值B. 從CHA時(shí)，位移是正值，速度是正值C. 運(yùn)動(dòng)至C處時(shí)，位移是負(fù)值，加速度是正值，速度可能是正值D. 運(yùn)動(dòng)至C處時(shí)，位移是正值，加速度是負(fù)值，速度可能是正值?！纠?】如圖所示，質(zhì)量為 m的物體A放置在質(zhì)量為 M的物體B上, B與彈簧相連，它們一 起在光滑水平面上做簡諧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)過程中A、B之間無相對運(yùn)動(dòng)，設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為 k,當(dāng)物體離開平衡位置的位移為A 0B k xx時(shí)，A B間摩擦力的大小等于()m-kxC M 'mM m-kxA1B【例4】彈簧振子以0點(diǎn)為平衡位置在 B C兩點(diǎn)之間做簡諧運(yùn)動(dòng)，B

6、 C相距20 cm.某時(shí)刻振子處于B點(diǎn)，經(jīng)過0.5 s，振子首次到達(dá) C點(diǎn)，求：(1) 振動(dòng)的周期和頻率；(2) 振子在5 s內(nèi)通過的路程及5 s末的位移大小； 振子在B點(diǎn)的加速度大小跟它距 O點(diǎn)4 cm處P點(diǎn)的加速度大小的比值【例5】如圖甲所示是一個(gè)單擺振動(dòng)的情形，O是它的平衡位置，B C是擺球所能到達(dá)的最遠(yuǎn)位置設(shè)擺球向右方向運(yùn)動(dòng)為正方向圖乙所示是這個(gè)單擺的振動(dòng)圖象根據(jù)圖象回答：2(取n = 10)(1) 單擺振動(dòng)的頻率、振幅？(2) 開始時(shí)刻擺球在何位置？ 當(dāng)t=0.6s時(shí)，對質(zhì)點(diǎn)的x、F、v、a進(jìn)行分析練習(xí)A1 .下列運(yùn)動(dòng)是簡諧運(yùn)動(dòng)的是 ()A. 手拍乒乓球的運(yùn)動(dòng)B. 彈簧的下端懸掛一個(gè)

7、鋼球，上端固定組成的振動(dòng)系統(tǒng)C. 搖擺的樹枝D. 從高處下落到光滑水泥地面上的小鋼球的運(yùn)動(dòng)2. 簡諧振動(dòng)是下列哪一種運(yùn)動(dòng)：A. 勻變速運(yùn)動(dòng)；B. 勻速直線運(yùn)動(dòng)；C. 變加速運(yùn)動(dòng)；D. 勻加速直線運(yùn)動(dòng)。3. 物體作簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)：()A. 平衡位置是指合力最大的位置；B. 物體通過平衡位置時(shí)，回復(fù)力為零；C. 物體通過平衡位置時(shí)回復(fù)力不一定為零；D. 物體所受合力是變力。4.作簡諧運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它每次經(jīng)過同一位置時(shí)，一定相同的物理量:A. 速度；B.位移；C.回復(fù)力；D.加速度。5簡諧運(yùn)動(dòng)的物體每次通過平衡位置時(shí)A. 位移為零，動(dòng)能為零；C.速度最大，振動(dòng)加速度為零；6. 物體做簡諧運(yùn)動(dòng)的過程中，有

8、兩點(diǎn)A. 在A點(diǎn)和A點(diǎn)的位移相同B. 在兩點(diǎn)處的速度可能相同C. 在兩點(diǎn)處的加速度可能相同D. 在兩點(diǎn)處的動(dòng)能一定相同B. 動(dòng)能最大，勢能最??；D.速度最大，振動(dòng)加速度不一定為零。A、A關(guān)于平衡位置對稱，則物體 （）7. 彈簧振子作簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，以下說法正確的是：（）A. 振子通過平衡位置時(shí)，回復(fù)力一定為零；B. 振子作減速運(yùn)動(dòng)，加速度卻在增大；C. 振子向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度方向與速度方向相反；D. 振子遠(yuǎn)離平衡運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度方向與速度方向相反。& 當(dāng)一彈簧振子在豎直方向上做簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是A. 振子在振動(dòng)過程中，速度相同時(shí)，彈簧的長度一定相等B. 振子從最低點(diǎn)向平衡位置

9、運(yùn)動(dòng)過程中，彈簧彈力始終做負(fù)功C. 振子在振動(dòng)過程中的回復(fù)力由彈簧的彈力和振子的重力的合力提供D. 振子在振動(dòng)過程中，系統(tǒng)的機(jī)械能一定守恒09.如圖所示，輕質(zhì)彈簧下端掛重為30 N的物體A時(shí)，彈簧伸長了3 cm，再掛重為20 Nm的小球，彈簧的勁度系數(shù)的物體B時(shí)又伸長了 2 cm,若將連接A和B的連線剪斷，使 A在豎直面內(nèi)振動(dòng)，則 A所受最大回復(fù)力是10.如圖所示，一輕彈簧上端系于天花板上，下端掛一質(zhì)量為 k。將小球從彈簧為自由長度時(shí)的豎直位置放手，則：（1）小球從放手運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)，下降的高度為多少？小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的加速度的大小是多少？課后作業(yè)i關(guān)于簡諧運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是oA. 位移

10、的方向總是指向平衡位置B. 加速度的方向總是跟位移的方向相反C. 位移的方向總是跟速度的方向相反D. 速度的方向總是跟位移的方向相同2.一彈簧振子做簡諧運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是（）A. 若位移為負(fù)值，則速度一定為正值，加速度也一定為正值B. 振子通過平衡位置時(shí)，速度為零，加速度最大C. 振子每次經(jīng)過平衡位置時(shí)，加速度相同，速度也一定相同D. 振子每次通過同一位置時(shí)，其速度不一定相同，但加速度一定相同3如圖所示，彈簧下端懸掛一鋼球，上端固定，它們組成一個(gè)振動(dòng)的系統(tǒng)。用手把鋼球向上托起一段距離，然后釋放，鋼球便上下振動(dòng)起來，下列說法正確的是A. 鋼球的最低處為平衡位置B. 鋼球的最高處為平衡位置C. 鋼球速度為零處為平衡位置D. 鋼球原來靜止時(shí)的位置為平衡位置4.如圖1 1 2所示，在光滑的水平桌面上有一彈簧振子，彈簧的勁度系數(shù)為k。開始時(shí)則在這個(gè)過程中振子的平均速度為（）A. 0振子被拉到平衡位置 0的右側(cè)A處，此時(shí)拉力大小為 F,然后輕輕釋放振子，振子從初速 度為零的狀態(tài)開始向左運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間t后第一次到達(dá)平衡位置處，此時(shí)振子的速度為v。D*不為零的某值'但由題設(shè)條件無法求出5.在圖中，振子在水平方向上做簡諧運(yùn)動(dòng)，當(dāng)振子由A向平衡位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，