版高中物理期末復习课件选修第讲机械振动.pptVIP

第1讲　机械振动;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回复力作用下的振动． (2)简谐运动的特征 ①动力学特征：F回＝－kx. ②运动学特征：x、v、a均按正弦或余弦规律发生周期性变化 (注意v、a的变化趋势相反)． ③能量特征：系统的机械能守恒，振幅A不变． ;简谐运动的两种模型 ;模型;1．五个概念 (1)回复力：使振动物体返回平衡位置的力． (2)平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置． (3)位移x：由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段，是矢量． (4)振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离，表示振动的强弱，是标量． (5)周期T和频率f：表示振动快慢的物理量． ;2．三个特征 (1)受力特征：F＝－kx. ;简谐运动的表达式 (1)动力学表达式：F＝－kx，其中“－”表示回复力与位移的方向相反． (2)运动学表达式：x＝Asin(ωt＋φ)，其中A代表振幅，ω＝2πf表示简谐运动的快慢，(ωt＋φ)代表简谐运动的相位，φ叫做初相． ;简谐运动的图象 (1)从平衡位置开始计时，函数表达式为x＝Asin ωt，图象如图甲所示． (2)从最大位移处开始计时，函数表达式为x＝Acos ωt，图象如图乙所示． ;自由振动、受迫振动和共振的比较 ;共振曲线 如图1－1－1所示，横坐标为驱动力频率f驱，纵坐标为振幅A.它直观地反映了驱动力频率对受迫振动振幅的影响，由图可知，f驱与f固越接近，振幅A越大，当f驱＝f固时，振幅A最大. ;实验:探究用单摆测定重力加速度;悬线顶端不能晃动，需用夹子夹住，保证顶点固定． 强调在同一平面内振动且摆角小于10°. 选择在摆球摆到平衡位置处时开时计时，并数准全振动的次数． 小球自然下垂时，用毫米刻度尺量出悬线长l，用游标卡尺测量小球的直径，然后算出摆球的半径r，则摆长L＝l＋r. 选用一米左右的细线． ;弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动，在振子向平衡位置运动的过程中 (　　)． A．振子所受的回复力逐渐增大 B．振子的位移逐渐增大 C．振子的速度逐渐减小 D．振子的加速度逐渐减小 解析　分析这类问题，关键是首先抓住回复力与位移的关系，然后运用牛顿运动定律逐步分析． ???振子向平衡位置运动的过程中，振子的位移逐渐减小，因此，振子所受回复力逐渐减小，加速度逐渐减小，但加速度方向与速度方向相同，故速度逐渐增大． 答案　D ;一质点做简谐运动时，其振动图象如图 1－1－2所示．由图可知，在t1和t2时刻，质点运动的 (　　)． A．位移相同 B．回复力相同 C．速度相同 D．加速度相同 ;图1－1－3为一弹簧振子的振动图象，由此可知 (　　)． A．在t1时刻，振子的动能最大，所受 的弹性力最大 B．在t2时刻，振子的动能最大，所受 的弹性力最小 ;解析　从图象的横坐标和纵坐标可以知道此图是机械振动图象，将它与机械波的图象区分开，它所描述的是一个质点在不同时刻的位置，t2和t4是在平衡位置处，t1和t3是在最大位移处，头脑中应出现一幅弹簧振子振动的实物图象，根据弹簧振子振动的特征，弹簧振子在平衡位置时的速度最大，加速度为零，即弹性力为零；在最大位移处，速度为零，加速度最大，即弹性力为最大，所以B正确． 答案　B;如图1－1－4所示，在曲轴上悬挂一个弹簧振子，曲轴不动时让其上下振动，振动周期为T1.现使把手以周期T2匀速转动，T2T1，当其运动达到稳定后，则 (　　)． A．弹簧振子的振幅周期为T1 B．弹簧振子的振动周期为T2 C．要使弹簧振子的振幅增大，可以减小把 手的转速 ;解析　弹簧振子做受迫振动，其振动周期与驱动力的周期(把手匀速转动的周期T2)相同，为T2.弹簧振子的固有周期为T1，把手的转速越大，转动的周期T2越小，当T2＝T1时，弹簧振子发生共振，振幅达到最大，因此选项B、D正确． 答案　BD ;一质点简谐运动的振动图象如图1－1－5所示． (1)该质点振动的振幅是________ cm.周期是_________ s. 初相是________． (2)写出该质点简谐运动的表达式，并求出当t＝1 s时质点的位移． ;如图1－1－6所示为一单摆及其振动图象，由图回答： ;(1)若摆球从E指向G为正方向，α为最大摆角，则图象中O、A、B、C点分别对应单摆中的________点. 一周期内加速度为正且减小，并与速度同方向的时间范围是________，势能增加且速度为正的时间范围是________． (2)单摆摆球多次通过同一位置时，下述物理量变化的是________． A．位移　B．速度　C．加速度　D．动能