高考物理一轮总复习 专题十二 第1讲 机械振动课件 新人教版.ppt

专题十二 机械振动 机械波 光 电磁波 相对论简介 第1讲机械振动 一 简谐运动1 定义 物体在跟位移大小成正比并且总是指向平衡位置 的 作用下的振动 回复力 2 平衡位置 物体在振动过程中回复力为 的位置 3 回复力 零 平衡位置 平衡位置 1 定义 使物体返回到 的力 2 方向 总是指向 3 来源 属于效果力 可以是某一个力 也可以是几个力的合力或某个力的分力 4 两个典型的简谐运动模型 基础检测 1 弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动 在振子向着平 衡位置运动的过程中 A 振子所受的回复力逐渐增大B 振子离开平衡位置的位移逐渐增大C 振子的速度逐渐增大D 振子的加速度逐渐增大答案 C 二 简谐运动的规律和图象1 从平衡位置开始计时 函数表达式为x 图象如图12 1 1甲所示 Asin t 图12 1 12 从最大位移处开始计时 函数表达式为x 图象如图乙所示 Acos t 3 图象的意义 反映了位移随时间的变化规律 随时间的延长而延伸 图象不是质点运动的轨迹 三 受迫振动和共振 1 受迫振动 驱动力 等于 大 1 定义 质点在 作用下的运动 2 特点 受迫振动的周期和频率 驱动力的周期和频率 2 共振 当驱动力的周期和频率等于物体的固有周期和频率时 受迫振动的振幅最 这种现象叫共振 基础检测 2 多选 2015年山东卷 如图12 1 2所示 轻弹簧上端固定 下端连接一小物块 物块沿竖直方向做简谐运动 以竖直向上为正方向 物块简谐运动的表达式为y 0 1sin 2 5 t m t 0时刻 一小球从距物块h高处自由落下 t 0 6s时 小球恰好与物块处于同一高度 取重力加速度的大小为g 10m s2 以下判断正确的 是 图12 1 2 A h 1 7mB 简谐运动的周期是0 8sC 0 6s内物块运动的路程是0 2mD t 0 4s时 物块与小球运动方向相反 答案 AB 考点1简谐运动的特征 重点归纳 1 力学特征 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与位移的大小成正比 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 3 能量特征 对弹簧振子和单摆来说 振幅越大 能量越大 在振动过程中 动能和势能相互转化 机械能守恒 5 对称性特征 1 速率的对称性 物体在关于平衡位置对称的两位置具有 相等的速率 2 时间的对称性 物体通过关于平衡位置对称的两段位移的时间相等 在振动过程中 物体通过任意两点A B的时间与逆向通过这两点的时间相等 3 加速度的对称性 物体在关于平衡位置对称的两位置具 有等大 反向的加速度 典例剖析 例1 2013年新课标卷 如图12 1 3所示 一轻弹簧一端固定 另一端连接一物块构成弹簧振子 该物块是由a b两个小物块粘在一起组成的 物块在光滑水平面上左右振动 振幅为A0 周期为T0 当物块向右通过平衡位置时 a b之间的粘胶脱开 以后小物块a振动的振幅和周期分别为A和T 则A A0 填 或 图12 1 3 思维点拨 由题意可知 a b脱离后 b做匀速直线运动 a做简谐运动 故简谐运动的能量减小 振幅减小 周期变小 答案 考点练透 1 多选 某质点做简谐运动 其位移随时间变化的关系式 A 第1s末与第3s末的位移相同B 第1s末与第3s末的速度相同C 第3s末至第5s末的位移方向都相同D 第3s末至第5s末的速度方向都相同 解析 答案 AD 和t 3s代入关系式中求得两时刻位移相同 A正确 图D51 如图D51所示 作出质点的振动图象 由图象可以看出 第1s末和第3s末的速度方向不同 B错误 由图象可知 第3s末至第4s末质点的位移方向与第4s末至第5s末质点的位移方向相反 而速度的方向相同 故C错误 D正确 考点2简谐运动图象的应用 重点归纳 由简谐运动的图象可读出以下信息 1 振幅 周期和频率 2 某时刻质点离开平衡位置的位移 3 某时刻质点回复力 加速度 速度的方向 4 比较不同时刻回复力 加速度的大小 5 比较不同时刻质点的动能 势能的大小 典例剖析例2 多选 2014年甘肃张掖三诊 如图12 1 4所示为同一地点的两单摆甲 乙的振动图象 则下列说法中正确的是 图12 1 4 A 甲 乙两单摆的摆长相等B 甲摆的振幅比乙摆大C 甲摆的机械能比乙摆大D 在t 0 5s时有正向最大加速度的是乙摆E 由图象可以求出当地的重力加速度 答案 ABD备考策略 物理图象是表示物理规律的重要方法 正确理解并运用物理图象解题可使解题过程简单 因此 在复习过程中 应对物理图象给予足够的重视 乙两单摆的摆长相等 但不知道摆长是多少 不能计算出重力加速度g 故A B正确 E错误 两单摆的质量未知 所以两单摆的机械能无法比较 故C错误 在t 0 5s时 乙摆有负向最大位移 即有正向最大加速度 而甲摆的位移为零 加速度为零 故D正确 故选ABD 考点练透 2 如图12 1 5甲所示 弹簧振子以O点为平衡位置 在A B两点之间做简谐运动 取向右为正方向 振子的位移x随时 间t的变化如图乙所示 下列说法正确的是 图12 1 5A t 0 8s时 振子的速度方向向左B t 0 2s时 振子在O点右侧6cm处C t 0 4s和t 1 2s时 振子的加速度完全相同D t 0 4s到t 0 8s的时间内 振子的速度逐渐减小答案 A