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Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,考 纲 要 求,三 年 考 情,热点考向,考点,要求,2007年,2008年,2009年,弹,簧振子，简谐运动，简谐运动的振幅、周期和频率，简谐运动的位移时间图象,四川理综,(T,17,选择),上海物理,(T,2B,填空),山东理综,(T,37,选择),宁夏理综,(T,30,计算),海南物理,(T,18,填空),四川理综,(T,17,选择),重庆理综,(T,20,选择),重庆理综,(T,22,实验),上海物理,(T,17,上海),浙江卷,(T,22,实验),重庆卷,(T,22,实验),2009年高考对简谐运动的考查很少，只有浙江、重庆对单摆实验进行考查预计在2011年的高考中，振动图象的有关内容应是热点，题目的难度将以中等或中等偏下为主题型一般是选择题.,单摆在小振幅条件下做简谐运动，周期公式,振动中的能量转化,自由振动和受迫振动受迫振动的振动频率共振及其常见的应用,第七章 机械振动和机械波,第1课时 简谐运动及其图象 受迫振动,第一页，编辑于星期一：十四点 七分。,第一页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,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,第二页，编辑于星期一：十四点 七分。,第二页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,(2)特征：,回复力是效果力,回复力总指向,位置,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,简谐运动的物体的平衡位置就是受力平衡的位置吗？,平衡,合力,回复力为零,提示：,平衡位置是回复力为零的位置，但合外力并不一定为零所以物体,的平衡位置不一定是受力平衡的位置,第三页，编辑于星期一：十四点 七分。,第三页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,1,关于回复力，下列说法正确的是(),A回复力是指物体受到的指向平衡位置的合力,B回复力是指向圆心的力,C回复力实质上就是向心力,D回复力一定是物体所受的合外力,答案：,A,第四页，编辑于星期一：十四点 七分。,第四页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,1简谐运动的定义,物体在跟位移大小成,，方向总是指向,的回复力作用下的振动,2描述简谐运动的物理量,(1),位移,(,x,)：,由,位置指向振动质点所在处的有向线段其最大值等于振,幅,正比,平衡位置,平衡,第五页，编辑于星期一：十四点 七分。,第五页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,(2)振幅(,A,)：振动物体离开,位置的最大距离，等于振动位移的最大值它反映了振动的,振幅是标量,(3)周期(,T,)和频率(,f,)：描述振动,的物理量其大小由振动系统本身的性质决定，所以又叫固有周期和固有频率,二者关系：,.,强弱,平衡,快慢,第六页，编辑于星期一：十四点 七分。,第六页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,3简谐运动的两种基本模型,(1),弹簧振子,弹簧振子是一种理想化的物理模型,其回复力由,提供，,F,k,x,，,k,为弹簧的劲度系数,(2)单摆(理想化模型),用细线悬挂一小球，上端固定，如果悬挂小球的细线的形变和质量可以,忽略，线长又比球的直径大得多，这样的装置叫做单摆单摆是实际摆的,的物理模型,弹簧弹力,理想化,第七页，编辑于星期一：十四点 七分。,第七页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,回复力为摆球重力沿,方向的分力单摆做简谐运动的条件是最大角,.,周期公式,T,；单摆的等时性是指周期与,无关,小于10,圆弧切线,振幅,第八页，编辑于星期一：十四点 七分。,第八页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,简谐运动有哪些基本特征？,1受力特征：,简,谐运动的回复力满足,F,kx,，位移,x,与回复力的方向相,反由牛顿第二定律知，加速度,a,与位移大小成正比，方向相反,2,运动特征：,当,v,、,a,同向(即,v,、,F,同向，也就是,v,、,x,反向)时，,v,一定增大；,当,v,、,a,反向(即,v,、,F,反向，也就是,v,、,x,同向)时，,v,一定减小当物体靠近,平衡位置时，,a,、,F,、,x,都减小，,v,增大；当物体远离平衡位置时，,a,、,F,、,x,都增大，,v,减小,第九页，编辑于星期一：十四点 七分。,第九页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,3能量特征：,对,单摆和弹簧振子来说，振幅越大，能量越大在运动过程,中，动能和势能相互转化，机械能守恒,4,周期性特征：,物,体做简谐运动时，其位移、回复力、加速度、速度、动量,等矢量都随时间做周期性的变化，它们的变化周期就是简谐运动的周期，,物体的动能和势能也随时间周期性变化，其变化周期为 .,第十页，编辑于星期一：十四点 七分。,第十页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,5对称性特征,图711,(1)如图711所示，振子经过关于平衡位置,O,对称(,OP,OP,)的两点,P,、,P,时，速度的大小、动能、势能相等相对于平衡位置的位移大小相等,(2)振子由,P,到,O,所用时间等于由,O,到,P,所用时间即,t,PO,t,OP,.,(3)振子往复过程中通过同一段路程(如,OP,段)所用时间相等即,t,OP,t,PO,.,第十一页，编辑于星期一：十四点 七分。,第十一页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,2关于简谐运动的位移、速度和加速度，下列说法中正确的是(),A物体的位移减小时，速度减小，加速度变小,B物体离开平衡位置的位移方向总是与加速度方向相反，与速度方向相同,C物体向平衡位置运动时，速度方向与位移方向相同,D物体离开平衡位置运动时，速度方向与位移方向相同,第十二页，编辑于星期一：十四点 七分。,第十二页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,解析：,对,于简谐运动的位移、回复力、加速度、速度这四个物理量来说，回复力、加速度的大小与位移大小成正比，方向相反，速度大小的变化与这三者变化的步调相反，即速度增大时，位移、回复力、加速度减小，速度方向可以与位移、回复力、加速度方向相同，也可以相反，如当物体向平衡位置运动时，速度方向与位移方向相反，但当物体离开平衡位置时，两者方向相同，故D正确,答案：,D,第十三页，编辑于星期一：十四点 七分。,第十三页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,3一个质点做简谐运动，先后以相同的动量依次通过,A,、,B,两点，历时1 s，,质点通过,B,点后再经过1 s又第二次通过,B,点，在这2 s内，质点通过的总路,程为12 cm，则质点振动的周期和振幅分别是(),A3 s,6 cm B4 s,6 cm C4 s,9 cm D2 s,8 cm,解析：,根据简谐运动在时间和空间上的对称性可知周期,T,4,s4 s；,振幅,A,cm6 cm.,答案：,B,第十四页，编辑于星期一：十四点 七分。,第十四页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,横轴,表示时间,t,纵轴,表示某一时刻质点的位置,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),第十五页，编辑于星期一：十四点 七分。,第十五页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,应用简谐运动的图象可以获得哪些信息？,1,振幅,A,、,周期,T,(,注意单位,),2,某一时刻振动质点离开平衡位置的位移,3,某时刻质点的回复力、加速度和速度的方向的判定方法,：,(1),回复力和加速度的方向：因回复力总是指向平衡位置，故回复力和加,速度在图象上总是指向,t,轴,第十六页，编辑于星期一：十四点 七分。,第十六页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,(2)速度的方向：速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判定，下一时,刻位移如增加，振动质点的速度方向就是远离,t,轴，下一时刻位移如减小，,振动质点的速度方向就是指向,t,轴,4某段时间内质点的位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况,第十七页，编辑于星期一：十四点 七分。,第十七页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,4,(2009湖南师大附中模拟),如,图712为某个弹簧振子做简谐运动的图,象，由图象可知(),图712,第十八页，编辑于星期一：十四点 七分。,第十八页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,A由于在0.1 s末振幅为零，所以振子的振动能量为零,B在0.2 s末振子具有最大势能,C在0.4 s末振子具有的能量尚未达到最大值,D在0.4 s末振子的动能最大,答案：,B,第十九页，编辑于星期一：十四点 七分。,第十九页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,1机械振动中能量的转化,(1)振动的能量：,振动系统各时刻的,和,之和，即振动系统的总机械能,(2)能量的转化：,简谐运动：,振动系统中动能、势能相互转化，,守恒,阻尼振动：,振动系统的机械能逐渐减小，振动的,逐渐减小,动能,势能,机械能,振幅,第二十页，编辑于星期一：十四点 七分。,第二十页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,2受迫振动,(1)定义：,物体在外界周期性,作用下的振动,(2)振动特征：,频率特征：,振动稳定后的频率,驱动力的频率，跟物体,无关,振幅特征：,a,驱动力的频率与物体的固有频率相差,时，振幅越小,b,驱动力的频率与物体的固有频率相差,时，振幅越大,c,驱动力的频率与物体的固有频率,时，振幅最大,驱动力,固有频率,等于,越多,越少,相等,第二十一页，编辑于星期一：十四点 七分。,第二十一页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,3共振,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,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,驱动力,固有频率,固有周期,最大,受迫振动,受迫振动,等于或接近,远离,第二十二页，编辑于星期一：十四点 七分。,第二十二页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,1影响简谐运动中的能量大小的因素有哪些？,简谐运动中的能量跟振幅有关，振幅越大，振动的能量就越大对于确定的振动系统，物体在最大位移处的势能即等于系统的总机械能，所以振幅越大，系统的总机械能也就越大,第二十三页，编辑于星期一：十四点 七分。,第二十三页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,2自由振动、受迫振动和共振的关系比较,振动类型,项目,自由振动,受迫振动,共振,受力情况,仅受回复力,周期性驱动力作用,周期性驱动力作用,振动周期,或频率,由系统本身性质决定，即固有周期或固有频率,由驱动力的周期或频率决定，即,T,T,驱,或,f,f,驱,T,驱,T,固,或,f,驱,f,固,振动能量,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(,10),机械工作时底座发生的振动,共振筛、转速计等,第二十四页，编辑于星期一：十四点 七分。,第二十四页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,5如图713所示是单摆做阻尼运动的位移时间图线，下列说法中正确的是(),A摆球在,P,与,N,时刻的势能相等,B摆球在,P,与,N,时刻的动能相等,C摆球在,P,与,N,时刻的机械能相等,D摆球在,P,时刻的机械能小于,N,时刻的机械能,图713,解析：,由,于摆球的势能大小由其位移和摆球质量共同决定，,P,、,N,两时刻位移大小相同，所以关于平衡位置对称，所以势能相等，A正确；由于系统机械能在减少，,P,、,N,势能相同，则,P,处动能大于,N,处动能，所以B、C、D错,答案：,A,第二十五页，编辑于星期一：十四点 七分。,第二十五页，编辑于星期四：二十点 三十七分。,6如图714所示，是一个单摆的共振曲线(,g,取10 m/s,2,)(),A此单摆的摆长约为2.8 m,B此单摆的周期约为0.3 s,C若摆长增大，共振曲线的峰值向上
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