《山西省忻州市第一中学高中物理 第十一章 复习课教学简案 新人教版选修3-4》由会员分享,可在线阅读,更多相关《山西省忻州市第一中学高中物理 第十一章 复习课教学简案 新人教版选修3-4(5页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、复 习 课 【教学目标】1了解机械振动的理想化模型,简述各自的受力特点和振动规律。2写出单摆的周期公式,理解摆长l的意义,搞清何为等效摆长,理解g的意义。3能够简述用单摆测定重力加速度的原理。会测定单摆的摆长、单摆振动的周期。4理解什么叫做阻尼振动,阻尼振动中的能量怎样转化。5掌握什么叫做受迫振动,受迫振动的频率取决于什么。6基本掌握什么叫做共振,共振的条件是什么。【教学过程】知识聚焦一、机械振动1.机械振动的意义物体(或物体的一部分)在某一中心位置两侧所做的往复运动.回复力:振动物体所受的总是指向平衡位置的合外力.它是根据作用效果命名的,类似于向心力.2.描述振动的物理量(1)位移x:由平衡
2、位置指向振动质点所在位置的有向线段,是矢量.(2)振幅A:振动物体离开平衡位置的最大距离,是标量.表示振动的强弱.(3)周期T和频率f:物体完成一次全振动所需的时间叫周期,而频率则等于单位时间内完成全振动的次数.它们是表示振动快慢的物理量.二者互为倒数关系:T.当和f是由振动系统本身的性质决定时(非受迫振动),则叫做固有周期和固有频率.二、简谐运动1.简谐运动的特征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.(1)受力特征:回复力Fkx.(2)运动特征:加速度akx/m,方向与位移方向相反,总指向平衡位置.简谐运动是一种变加速运动.在平衡位置时,速度最大,加速度为零;在最
3、大位移处,速度为零,加速度最大.判断一个振动是否为简谐运动,依据就是看它是否满足上述受力特征或运动特征.(3)振动能量:对于两种典型的简谐运动单摆和弹簧振子,其振动能量与振幅有关,振幅越大,能量越大.简谐运动过程中动能和势能相互转化,机械能守恒.(4)物体做简谐运动时,其位移、回复力、加速度、速度等矢量都随时间做周期性变化,它们的变化周期就是简谐运动的周期T.物体的动能和势能也随时间周期性变化,其变化周期为T.2.单摆(1)单摆:在一条不可伸长、忽略质量的细线下端拴一可视为质点的小球,上端固定,构成的装置叫单摆.(2)单摆振动可看作简谐运动的条件:摆角10(3)周期公式:T=2其中摆长l指悬点
4、到小球重心的距离,重力加速度为单摆所在处的测量值.(4)单摆的等时性:在振幅很小的条件下,单摆的振动周期跟振幅无关.(单摆的振动周期跟振子的质量也没关系)(5)单摆的应用:A.计时器(摆钟是靠调整摆长而改变周期,使摆钟与标准时间同步)B.测重力加速度:g=.3.简谐运动的图象(1)如图711所示为一弹簧振子做简谐运动的图象.它反映了振子的位移随时间变化的规律,而其轨迹并非正弦曲线.图711(2)根据简谐运动的规律,利用该图象可以得出以下判定:振幅A、周期T以及各时刻振子的位置.各时刻回复力、加速度、速度、位移的方向.某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况.某段时间内振子的路
5、程.三、受迫振动和共振1.受迫振动:物体在周期性驱动力作用下的振动.做受迫振动的物体,它的周期或频率等于驱动力的周期或频率,而与物体的固有周期或频率无关.2.共振:做受迫振动的物体,它的固有频率与驱动力的频率越接近,其振幅就越大,当二者相等时,振幅达到最大,这就是共振现象.疑难解析1.弹簧振子的周期和频率只取决于弹簧的劲度系数和振子的质量,与其放置的环境和放置的方式无任何关系.如某一弹簧振子做简谐运动时的周期为T,不管把它放在地球上、月球上还是卫星中;是水平放置、倾斜放置还是竖直放置;振幅是大还是小,只要还是该振子,那么它的周期就还是T.2.单摆的周期公式T2是惠更斯从实验中总结出来的.单摆的
6、回复力是重力沿圆弧切线方向并且指向平衡位置的分力,偏角越大回复力越大,加速度(gsin)越大,由于摆球的轨迹是圆弧,所以除最高点外,摆球的回复力并不等于合外力.在有些振动系统中l不一定是绳长,g也不一定为9.8 m/s2,因此出现了等效摆长和等效重力加速度的问题.图712(1)等效摆长:在图712中,三根等长的绳l1、l2、l3共同系住一密度均匀的小球m,球直径为d.l2、l3与天花板的夹角30.若摆球在纸面内做小角度的左右摆动,则摆动圆弧的圆心在O1处,故等效摆长为l1,周期T12;若摆球做垂直纸面的小角度摆动,则摆动圆弧的圆心在O处,故等效摆长为l1l2sin,周期T22. (2)等效重力
7、加速度:公式中的g由单摆所在的空间位置决定.由Gg知,g随地球表面不同位置、不同高度而变化,在不同星球上也不相同,因此应求出单摆所在处的等效值g代入公式 ,即g不一定等于9. m/s2.【典型范例】1做简谐振动的单摆摆长不变,若摆球质量增加为原来的4倍,摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2,则单摆振动的( C )A频率、振幅都不变B频率、振幅都改变C频率不变、振幅改变D频率改变、振幅不变2某振动系统的固有频率为f0,在周期性驱动力的作用下做受迫振动,驱动力的频率为f,若驱动力的振幅保持不变,下列说法正确的是( BD )A当ff0时,该振动系统的振幅随f增大而减小B当ff0时,该振动系统的振
8、幅随f减小而增大C该振动系统的振动稳定后,振动的频率等于f0D该振动系统的振动稳定后,振动的频率等于f3(1)在“探究单摆周期与摆长的关系”实验中,两位同学用游标卡尺测量小球的直径如图甲、乙所示。测量方法正确的是_乙_(选填“甲”或“乙”)。(2)实验时,若摆球在垂直纸面的平面内摆动,为了将人工记录振动次数改为自动记录振动次数,在摆球运动最低点的左、右两侧分别放置一激光光源与光敏电阻与某一自动记录仪相连,该仪器显示的光敏电阻阻值R随时间t变化图线如图乙所示,则该单摆的振动周期为 2t0 。若保持悬点到小球顶点的绳长不变,改用直径是原小球直径2倍的另一小球进行实验,则该单摆的周期将 变大 (填“变大”、“不变”或“变小”),图乙中的t将 变大 (填“变大”、“不变”或“变小”)。tROt1tttt1+t0t1+2t0一元线性回归模型的基本出发点就是两个变量之间存在因果关系,认为解释变量是影响被解释变量变化的主要因素,而这种变量关系是否确实存在或者是否明显,会在回归系数1的估计值中反映出来。5