《物理新学考一轮增分（浙江专）实用课件：第十二章 机械振动和机械波30 .pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理新学考一轮增分（浙江专）实用课件：第十二章 机械振动和机械波30 .pptx（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第30讲 机械振动 考点一考点四实验 16 考点一考点四实验 16 考点一 3 基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升 简谐运动 简谐运动的回复力和能量 1 简谐运动的定义 质点的位移随时间按照 规 律变化的振动 2 简谐运动的表达式 x 其中 表示振幅 表 示角速度 表示初相位 3 简谐运动所受的回复力 1 公式 F 2 方向 总是指向 3 来源 属于 力 可以是某一个力 也可是几个力的 或 某个力的 正弦函数 Asin t A kx 平衡位置 效果 合力 分力 考点一考点四实验 16 考点一 4 基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升 位移 平衡位置 最大 零 零 最大
2、 周期性 考点一考点四实验 16 考点一 5 基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升 3 对称性特征 如图所示 振子经过关于平衡位置O对称的两点P P OP OP 时 速度的大小 动能 势能 相对于平衡位置的位移大 小 振子由P到O所用时间 由O到P 所用时间 即tPO tOP 5 简谐运动中 和 相互转化 总的机械能保持不 变 简谐运动的最大能量等于物体运动过程中的最大动能 也等于 物体运动过程中的最大势能 相等 相等 等于 势能 动能 考点一考点四实验 16 考点一 6 基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升 1 右图为一弹簧振子 O为平衡位置 振子在B C之间做简谐运
3、 动 设向右为正方向 则振子 A 由C向O运动时 位移为正值 速度为正值 加速度为正值 B 由O向B运动时 位移为正值 速度为正值 加速度为负值 C 由B向O运动时 位移为负值 速度为正值 加速度为正值 D 由O向C运动时 位移为负值 速度为负值 加速度为负值 B 解析 由C向O运动时 位移为负值 速度为正值 A错误 由O向B运 动时 速度为正值 位移为正值 回复力为负值 加速度为负值 B正确 由B向O运动时 位移为正值 速度 加速度为负值 C错误 由O向C运 动时 位移为负值 速度为负值 加速度为正值 D错误 考点一考点四实验 16 考点一 7 基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提
4、升 2 多选 物体A做简谐运动的振动方程是xA 3sin 100t m 物体B做 简谐运动的振动方程是xB 5sin 100t m 比较A B的运动 A 振幅是矢量 A的振幅是6 m B的振幅是10 m B 周期是标量 A B周期相等 都为100 s C A振动的频率fA等于B振动的频率fB D A B的周期都为6 28 10 2 s CD 考点一考点四实验 16 考点一 8 基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升 1 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 2 速度的方向可通过下一时刻位移的变化来判定 若下一时刻位 移增加 振动质点的速度方向就是远离t轴
5、若下一时刻位移减小 振 动质点的速度方向就是指向t轴 考点一考点四实验 16 考点二 9 基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升 简谐运动的图象 1 意义 振动图象表示了振动物体的 的 规律 2 形状 从平衡位置开始计时 函数表达式为x 图象 如图甲所示 从最大位移处开始计时 函数表达式为x 图象如图乙所示 位移随时间变化 Asin t Acos t 考点一考点四实验 16 考点二 10 基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升 1 某弹簧振子沿x轴的简谐运动图象如图所示 下列描述正确的 是 A t 1 s时 振子的速度为零 加速度为负的最大值 B t 2 s时 振子的速度为
6、负 加速度为正的最大值 C t 3 s时 振子的速度为负的最大值 加速度为零 D t 4 s时 振子的速度为正 加速度为负的最大值 A 考点一考点四实验 16 考点二 11 基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升 2 多选 图甲是利用沙摆演示简谐运动的装置 当盛沙的漏斗下 面的薄木板被水平匀速拉出时 做简谐运动的漏斗漏出的沙在板上 显示出图乙所示的曲线 已知木板水平速度为0 20 m s 图乙所示 一段木板的长度为0 60 m g取 2 则 A 沙摆的周期大约为1 5 s B 沙摆的摆长大约为0 30 m C 图乙可表示沙摆的振动图象 D 图乙可表示沙摆的波动图象 AC 考点一考点四
7、实验 16 考点二 12 基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升 简谐运动图象表示了振动物体的位移随时间变化的规律 可直观地 读取振幅A 周期T以及各时刻的位移x 判定各时刻的回复力 加 速度方向 判定某段时间内位移 回复力 加速度 速度 动能 势能的变化情况等 振动图象不是质点的运动轨迹 考点一考点四实验 16 考点三 13 基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升 单摆模型 1 定义 如果细线的质量与小球相比可以忽略 球的直径与线的长 度相比也可以忽略 这样的装置就叫单摆模型 单摆的回复力 F 当偏角很小时 单 摆做 运动 2 单摆的周期 T 单摆的周期与 及 无关 应用
8、 只要测出单摆的摆长l和周期T 就可以根据T 求出当地的重力加速度 mgsin 简谐 振幅 摆球质量 考点一考点四实验 16 考点三 14 基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升 1 多选 摆球质量相等的甲 乙两单摆悬挂点高度相同 其振动 图象如图所示 选悬挂点所在水平面为重力势能的参考面 由图可 知 A 甲 乙两单摆的摆长之比是4 9 B ta时刻甲 乙两单摆的摆角相等 C tb时刻甲 乙两单摆的重力势能差最大 D tc时刻甲 乙两单摆的速率相等 AC 解析 由题图可知甲 乙两单摆周期之比为2 3 根据单摆周期公 式 摆长之比是4 9 A正确 ta时刻两单摆位移相等 但由于摆长不同
9、 所以两单摆的摆角不等 B错误 tb时刻甲 乙两单摆的重力势能差 最大 C正确 tc时刻两单摆都处于平衡位置 速率最大 但由于最大重 力势能不同 故它们的速率不等 考点一考点四实验 16 考点三 15 基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升 2 多选 将一个电动传感器接到计算机上 就可以测量快速变化 的力 用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力的大小随时间变 化的曲线如图所示 某同学由此图象提供的信息作出的下列判断 中 正确的是 A t 0 2 s时摆球正经过最低点 B t 1 1 s时摆球正经过最低点 C 摆球摆动过程中机械能减小 D 摆球摆动的周期是T 1 4 s AC 解析 悬
10、线拉力在经过最低点时最大 t 0 2 s时 F有正向最大值 故A选项正确 t 1 1 s时 F有最小值 不在最低点 周期应为T 1 2 s 因振幅减小 故机械能减小 C选项正确 考点一考点四实验 16 考点三 16 基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升 考点一考点四实验 16 考点四 17 基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升 受迫振动与共振 1 受迫振动 1 概念 振动系统在 作用下的振动 2 特点 受迫振动的频率等于 的频率 跟系统的固 有频率 2 共振 1 现象 当驱动力的频率等于系统的 时 受迫振 动的振幅最大 2 条件 驱动力的频率等于 3 特征 共振时振幅
11、驱动力 驱动力 无关 固有频率 系统的固有频率 最大 考点一考点四实验 16 考点四 18 基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升 3 自由振动 受迫振动和共振的关系比较 考点一考点四实验 16 考点四 19 基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升 1 如图所示的装置 弹簧振子的固有频率是4 Hz 现匀速转动把 手 给弹簧振子以周期性的驱动力 测得弹簧振子振动达到稳定时 的频率为1 Hz 则把手转动的频率为 A 1 HzB 3 Hz C 4 HzD 5 Hz A 解析 稳定时 受迫振动的频率与驱动力的频率相等 考点一考点四实验 16 考点四 20 基础夯实精准归纳题组突破强
12、化提升核心剖析归纳提升 2 一个单摆在地面上做受迫振动 其共振曲线 振幅A与驱动力频 率f的关系 如图所示 则 A 此单摆的固有周期约为0 5 s B 此单摆的摆长约为1 m C 若摆长增大 单摆的固有频率增大 D 若摆长增大 共振曲线的峰将向右移动 B 解析 由共振曲线知此单摆的固有频率为0 5 Hz 固有周期为2 s 再由 得此单摆的摆长约为1 m 若摆长增大 单摆的固有周 期增大 固有频率减小 则共振曲线的峰将向左移动 考点一考点四实验 16 考点四 21 基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升 做受迫振动的系统的机械能不守恒 系统不断从外界进行能量补 充 驱动力频率与固有频率
13、越接近 振幅A越大 当f驱 f固时 振幅A最 大 发生共振 振幅的最大值与驱动力有关 考点一考点四实验 16 实验 16 22 基础夯实精准归纳题组突破强化提升 探究单摆周期与摆长的关系 1 实验装置图 2 实验目的 探究单摆的周期与摆长的关系 3 实验原理 考点一考点四实验 16 实验 16 23 基础夯实精准归纳题组突破强化提升 4 实验器材 带有铁夹的铁架台 中心有小孔的金属小球 不易伸长的细线 约1 m 停表 毫米刻度尺和游标卡尺 5 实验步骤 1 让细线的一端穿过金属小球的小孔 然后打一个比小孔大一些 的线结 做成单摆 2 把细线的上端用铁夹固定在铁架台上 把铁架台放在实验桌 边 使
14、铁夹伸到桌面以外 让摆球自然下垂 在单摆平衡位置处作上 标记 如实验装置图所示 3 用毫米刻度尺量出摆线长度l 用游标卡尺测出摆球的直径 即 得出金属小球半径r 计算出摆长l 考点一考点四实验 16 实验 16 24 基础夯实精准归纳题组突破强化提升 6 改变摆长 重做几次实验 计算出每次实验的重力加速度值 求 出它们的平均值 该平均值即为当地的重力加速度值 7 将测得的重力加速度值与当地的重力加速度值相比较 分析产 生误差的可能原因 考点一考点四实验 16 实验 16 25 基础夯实精准归纳题组突破强化提升 考点一考点四实验 16 实验 16 26 基础夯实精准归纳题组突破强化提升 7 注意
15、事项 1 构成单摆的条件 细线的质量要小 弹性要小 选用体积小 密度大的小球 摆角不超过5 2 要使摆球在同一竖直面内摆动 不能形成圆锥摆 方法是将摆 球拉到一定位置后由静止释放 3 测周期的方法 要从摆球过平衡位置时开始计时 因为此处 速度大 计时误差小 而最高点速度小 计时误差大 要测多次全振动的时间来计算周期 如在摆球过平衡位置时 开始计时 且在数 零 的同时按下停表 以后每当摆球从同一方向通 过平衡位置时计数1次 4 本实验可以采用图象法来处理数据 即用纵轴表示摆长l 用 横轴表示T2 将实验所得数据在坐标平面上标出 应该得到一条倾 斜直线 直线的斜率 这是在众多的实验中经常采用的科学
16、 处理数据的重要办法 考点一考点四实验 16 实验 16 27 基础夯实精准归纳题组突破强化提升 8 误差分析 1 系统误差的主要来源 悬点不固定 球 线不符合要求 振动是 圆锥摆而不是在同一竖直平面内的振动等 2 偶然误差主要来自时间的测量 因此 要从摆球通过平衡位置 时开始计时 不能多计或漏计振动次数 考点一考点四实验 16 实验 16 28 基础夯实精准归纳题组突破强化提升 1 实验误差分析与测量 1 用单摆测定重力加速度的实验装置 如图甲所示 多选 组装单摆时 应在下列器材中选用 填选项前的 字母 A 长度为1 m左右的细线 B 长度为30 cm左右的细线 C 直径为1 8 cm的塑料球 D 直径为1 8 cm的铁球 测出悬点O到小球球心的距离 摆长 L及单摆完成n次全振动 所用的时间t 则重力加速度g 用L n t表示 考点一考点四实验 16 实验 16 29 基础夯实精准归纳题组突破强化提升 2 实验中 有人用游标为10分度 测量值可准确到0 1 mm 的卡尺 测量小球的直径 某次测量的示数如图乙所示 读出小球直径d的 值为 mm 在实验中需要用停表测出单摆振动n次所需 要
