《金新學(xué)案》安徽省高三物理一輪 第十一章 第一講 機械振動課件 選修34

第十一章機械振動機械波簡諧運動Ⅰ簡諧運動的公式和圖象Ⅱ單擺．周期公式Ⅰ受迫振動和共振Ⅰ機械波Ⅰ橫波和縱波Ⅰ橫波的圖象Ⅱ波速．波長和頻率(周期)的關(guān)系Ⅱ波的干涉和衍射現(xiàn)象Ⅰ多普勒效應(yīng)Ⅰ變化的電場產(chǎn)生磁場，變化的磁場產(chǎn)生電場，電磁波及其傳播Ⅰ電磁波的產(chǎn)生、發(fā)射及接收Ⅰ電磁波譜Ⅰ實驗：探究單擺的運動、用單擺測重力加速度第一講機械振動一、機械振動1．產(chǎn)生條件：有_______存在和_____足夠

小．2．回復(fù)力及其特征(1)回復(fù)力：使振動物體回到_________的力．回復(fù)力阻力平衡位置(2)特征：①回復(fù)力是效果力．②回復(fù)力總指向_____位置．③回復(fù)力可能是_____，也可能是某一個

力或某個力的分力．3．平衡位置：物體在振動過程中_______

_____的位置．平衡合力回復(fù)力為零二、簡諧運動1．簡諧運動的特征(1)受力特征：回復(fù)力F＝－kx(2)運動特征：加速度a＝－kx/m(3)負號的意義：式中負號表示回復(fù)力和加速度的方向與位移方向______．

相反2．簡諧諧運動動的圖圖象和和描述述物理理量(1)圖象橫軸表示時間t縱軸表示某一時刻質(zhì)點的位移x物理意義表示振動質(zhì)點的_____隨時間的變化規(guī)律圖象特點_____________曲線圖象位移正弦(或余弦)(2)描述簡簡諧運運動的的物理理量平衡位置所在位置位置最大距離強弱快慢完成一次全振動三、兩兩種典典型的的簡諧諧運動動模型型1．彈簧簧振子子(1)示意圖圖如下下圖所所示．．(2)簡諧運運動的的條件件①彈簧質(zhì)質(zhì)量_________②無摩擦擦等阻阻力③在彈性性限度度內(nèi)忽略不不計2．單擺擺(1)示意圖圖如右右圖所所示(2)簡諧運運動的的條件件①擺線為為_________的輕細細線②無空氣氣阻力力和其其他阻阻力③最大擺擺角_______不可伸長θ≤10°四、機機械振振動中中能量量的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化、、受迫迫振動動、共共振1．機械械振動動中能能量的的轉(zhuǎn)化化(1)振動的的能量量：振振動系系統(tǒng)各各時刻刻的_____和_____之和，，即振振動系系統(tǒng)的的總機機械能能；(2)能量的的轉(zhuǎn)化化①簡諧運運動：：振動動系統(tǒng)統(tǒng)中動動能、、勢能能相互互轉(zhuǎn)化化，_______守恒．．②阻尼振振動：：振動動系統(tǒng)統(tǒng)的機機械能能逐漸漸減小小，振振動的_____逐漸減減小．．動能勢能機械能振幅2．受迫迫振動動(1)定義：：物體體在外外界周周期性性_______作用下下的振動動．(2)振動特特征①頻率特特征：：振動動穩(wěn)定定后的的頻率率_____驅(qū)動力的頻頻率，，跟物物體_________無關(guān)．．驅(qū)動力等于固有頻率②振幅特特征：：a．驅(qū)動動力的的頻率率與物物體的的固有有頻率率相差差_____時，振振幅越越?。産．驅(qū)動動力的的頻率率與物物體的的固有有頻率率相差差_____時，振振幅越越大．．c．驅(qū)動動力的的頻率率與物物體的的固有有頻率率_____時，振振幅最最大．．越多越少相等3．共振振條件當________的頻率(或周期)跟物體的

_________(或_________)相等時現(xiàn)象振幅A_____共振曲線驅(qū)動力固有頻率固有周期最大坐標軸的意義橫坐標：表示_________的頻率縱坐標：表示物體做_________

的振幅利用與防止利用：使驅(qū)動力頻率___________

固有頻率防止：使驅(qū)動力的頻率_____

固有頻率受迫振動受迫振動等于或接近遠離一、簡簡諧運運動的的五個個特征征1．受力力特征征：簡簡諧運運動的的回復(fù)復(fù)力滿滿足F＝－kx，位移移x與回復(fù)復(fù)力的的方向向相反反．由由牛頓頓第二二定律律知，，加速速度a與位移移大小小成正正比，，方向向相反反．2．運動特征征：當v、a同向(即v、F同向，也就就是v、x反向)時v一定增大；；當v、a反向(即v、F反向，也就就是v、x同向)時，v一定減?。斘矬w靠靠近平衡位位置時，a、F、x都減小，v增大；當物物體遠離平平衡位置時時，a、F、x都增大，v減?。⒆杂烧裾駝?、受迫迫振動和共共振的關(guān)系系比較1.彈簧振子作作簡諧運動動時，以下下說法正確確的是()A．振子通過過平衡位置置時，回復(fù)復(fù)力可能不不為零B．振子若做做減速運動動，加速度度一定在減減小C．振子向平平衡位置運運動時，加加速度一定定與速度方方向相反D．在平衡位位置兩側(cè)，，振子速率率相同的兩兩個位置是是相對平衡衡位置對稱稱的答案：D答案：B答案：C答案：C答案：B振動能量無阻尼自由振動物體的機械能不變由產(chǎn)生驅(qū)動力的物體提供振動物體獲得的能量最大常見例子彈簧振子或單擺(θ≤10°)機械工作時底座發(fā)生的振動共振篩，轉(zhuǎn)速計等6.一個質(zhì)點經(jīng)經(jīng)過平衡位位置O，在A、B間做簡諧運運動，如下下圖(a)所示，它的的振動圖象象如圖(b)所示，設(shè)向向右為正方方向，則(1)OB＝______cm.(2)第0.2s末質(zhì)點的速速度方向是是______，加速度大大小為________．(3)第0.4s末質(zhì)點的加加速度方向向是______；(4)第0.7s時，質(zhì)點位位置在____點與____點之間．(5)質(zhì)點從O運動到B再運動到A所需時間t＝____s.(6)在4s內(nèi)完成______次全振動．．答案：(1)5(4)O

B

(5)0.6

(6)5

簡諧運動的的描述(1)求振子的振振幅和周期期；(2)在上圖中作作出該振子子的位移—時間圖象；；(3)寫出振子的的振動方程程．1－1：(2011·泉州模擬)彈簧振子以以O(shè)點為平衡位位置，在B、C兩點間做簡簡諧運動，，在t＝0時刻，振子子從O、B間的P點以速度v向B點運動；在在t＝0.20s時，振子速速度第一次次變?yōu)椋璿；在t＝0.50s時，振子速速度第二次次變?yōu)椋璿.(1)求彈簧振子子振動周期期T.(2)若B、C之間的距離離為25cm，求振子在在4.00s內(nèi)通過的路路程．(3)若B、C之間的距離離為25cm.從平衡位位置計時時，寫出出彈簧振振子位移移表達式式，并畫畫出彈簧簧振子的的振動圖圖象．答案：(1)1s(2)200cm(3)12.5sin2πtcm圖象如下下圖如右圖所所示單擺擺做簡諧諧運動的的圖象，，以向右右為正方方向，則則由圖可可知：(1)單擺是從從______開始起振振．(2)擺長l＝________.(3)擺球從起起振經(jīng)過過9s，通過的路路程是________．(4)擺球在t＝63s末的位移是________．求解振動動問題時時，要根根據(jù)振動動模型，，結(jié)合振振動圖象象進行分分析，振振動的振振幅、周周期，以以及各時時刻的位位移大小小和方向向可以由由振動圖圖象確定定，某段段時間內(nèi)內(nèi)質(zhì)點運運動的路路程的求求解，要要注意一一個周期期內(nèi)質(zhì)點點運動四四個振幅幅，半個個周期運運動兩個個振幅，，而四分分之一個個周期運運動的路路程可能能大于、、小于或或等于一一個振幅幅，與起起始位置置有關(guān)．．對簡諧運運動進行行分析可可知，在在振子到到達平衡衡位置時時位移為為零，速速度最大大；在振振子到達達最大位位移處時時，速度度為零，，從圖象象中可以以看出，，在振子子甲到達達最大位位移處時時，振子子乙恰到到達平衡衡位置，，所以C正確．答案：C答案：D3－1：將一單單擺向左左拉至水水平標志志線上，，從靜止止釋放，，當擺球球運動到到最低點點時，擺擺線碰到到障礙物物，擺球球繼續(xù)向向右擺動動．用頻頻閃照相相機拍到到如下圖圖所示的的單擺運運動過程程的頻閃閃照片，，以下說說法正確確的是()①擺線碰到到障礙物物前后的的擺長之之比為9∶4②擺線碰到到障礙物物前后的的擺長之之比為3∶2③擺線經(jīng)過過最低點點時，線線速度不不變，半半徑減小小，擺線線張力變變大④擺線經(jīng)過過最低點點時，角角速度變變大，半半徑減小小，擺線線張力不不變A．①③B．①④C．②③D．②④答案：A一砝碼和和一輕質(zhì)質(zhì)彈簧構(gòu)構(gòu)成彈簧簧振子，，如右圖圖甲所示示的裝置置可用于于研究該該彈簧振振子的受受迫振動動．勻速速轉(zhuǎn)動把把手時，，曲桿給給彈簧振振子以驅(qū)驅(qū)動力，，使振子子做受迫迫振動．．若保持持把手不不動，給給砝碼一一向下的的初速度度，砝碼碼便做簡簡諧運動動，振動動圖線如如圖乙所所示．當當把手以以某一速速度勻速速轉(zhuǎn)動，，受迫振振動達到到穩(wěn)定時時，砝碼碼的振動動圖線如如圖丙所所示．若用T0表示彈簧簧振子的的固有周周期，T表示驅(qū)動動力的周周期，Y表示受迫迫振動達達到穩(wěn)定定后砝碼碼振動的的振幅，，則()A．由圖線線可知T0＝4sB．由圖線線可知T0＝8sC．當T在4s附近時，，Y顯著增大大；當T比4s小得多或或大得多多時，Y很大D．當T在8s附近時，，Y顯著增大大；當T比8s小得多或或大得多多時，Y很小答案：A物體做受受迫振動動的振幅幅由驅(qū)動動力頻率率和物體體的固有有頻率共共同決定定：兩者者越接近近，受迫迫振動的的振幅越越大，兩兩者相差差越大，，受迫振振動的振振幅越小小．答案：25∶45∶61.簡諧運動動的平衡衡位置是是指()A．速度為為零的位位置B．回復(fù)力力為零的的位置C．加速度度為零的的位置D．位移最最大的位位置解析：簡諧運動動的物體體，平衡衡位置是是回復(fù)力力為零的的位置，，而合外外力是否否為零，，不同的的系統(tǒng)是是不同的的，因此此加速度度不一定定為零，，比如單單擺在平平衡位置置時存在在向心加加速度．．簡諧運運動的物物體經(jīng)過過平衡位位置時速速度最大大，位移移為零．．答案：B2．某振動動系統(tǒng)的的固有頻頻率為f0，在周期期性驅(qū)動動力的作作用下做做受迫振振動，驅(qū)驅(qū)動力的的頻率為為f.若驅(qū)動力力的振幅幅保持不不變，下下列說法法正確的的是()A．當f<f0時，該振振動系統(tǒng)統(tǒng)的振幅幅隨f增大而減減小B．當f>f0時，該振振動系統(tǒng)統(tǒng)的振幅幅隨f減小而減減小C．該振動動系統(tǒng)的的振動穩(wěn)穩(wěn)定后，，振動的的頻率等等于f0D．該振動動系統(tǒng)的的振動穩(wěn)穩(wěn)定后，，振動的的頻率等等于f答案：D3．如下圖圖所示為為某質(zhì)點點做簡諧諧運動的的圖象，，則下列列說法中中正確的的是()A．由圖可可知，振振動質(zhì)點點運動的的軌跡是是正弦曲曲線B．振動質(zhì)質(zhì)點在3.5s時的位移移大于1.5s時的位移移C．質(zhì)點振振動的振振幅為10cmD．質(zhì)點在在第1s內(nèi)和第4s內(nèi)速度的的方向相相同答案：D答案：C(1)為什么必必須勻速速拖動紙紙帶？(2)剛開始計計時時，，振子處