《（理想树600分考点 700分考法） 2016年高考物理专题复习课件专题15 机械振动与机械波（共38张PPT）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（理想树600分考点 700分考法） 2016年高考物理专题复习课件专题15 机械振动与机械波（共38张PPT）（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 专题 15 机械振动与机械波 考点 53 简谐运动 考点 54 用单摆测定重力加速度 考点 55 机械波与波的图像 考点 56 机械振动和机械波的综合应用 2 考点 53 简谐运动 1. 简谐运动 的基本模型 3 2. 简谐运动 的特点 (1) 动力学 特征： ” 表示位移的方向与回复力的方向总是相反 (2) 运动学 特征：做变加速运动 远离平衡位置的过程：由 F 但 a与 故 动能减小 靠近平衡位置的过程：由 F 但 a与 故 动能增大 x、 v、 注意： v与 (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 ， 系统的机械能守
2、恒 ， 振幅 考点 53 简谐运动 4 (4) 周期性 特征：相隔 振子处于同一位置且振动状态相同 3 简谐运动图像 (1) 简谐运动 图像的建立 简谐运动的位移 时间图像反映的是物体偏离平衡位置的位移随时间变化的规律 ， 图像是正弦 (或余弦 )曲线 改变纸带运动的速度 ， 可以改变简谐运动的图像 ， 但并不能改变质点运动的轨迹 考点 53 简谐运动 5 (2) 振动 图像的一般表达式： x t )， 也可以表示为： x(2 + )或 x ) 从平衡位置开始计时 ， 函数表达式为 x 图像如图甲 从最大位移处开始计时 ， 函数表达式为 x 图像如图乙 考点 53 简谐运动 6 考法 1 考查
3、简谐运动的动力学特征 1 物体运动是否是简谐运动 通过分析做简谐运动的物体所受的力是否满足 F 回复力 此时 ， 一般首先要确定运动物体的平衡位置 ， 其次在物体离平衡位置 再根据简谐运动中回复力的特点进行判断 7 2 考查影响简谐运动周期及能量的因素 简谐运动振子的周期 ， 由振子的机械特性决定 ， 是固有周期 ， 基本公式 为 = 2 = 2 ， 振幅是表征简谐运动能量大小的物理量 考法 2 考查简谐运动的运动学特征 这个角度一般会要求定性分析振子运动位置 、 位移 、 速度 、 加速度等物理量的关系 ， 也可能会定量求解某位置 、 位移或时间 总结如下 ： 考点 53 简谐运动 8 1
4、简谐运动的位移 、 速度 、 加速度及对称性 (1) 位移 ：方向为从平衡位置指向振子位置 ， 大小为平衡位置到该位置的距离 位移的表示方法：以平衡位置为原点 ， 以振动所在的直线为坐标轴 ， 规定正方向 ， 则某一时刻振子 (偏离平衡位置 )的位移用该时刻振子所在位置的坐标来表示 振子通过平衡位置时 ， 位移改变方向 (2) 速度 ：描述振子在振动过程中经过某一位置或某一时刻运动的快慢 在所建立的坐标轴上 ， 速度的正负号表示振子运动方向与坐标轴的正方向相同或相反 振子在最大位移处速度为零 ， 在平衡位置时速度最大 ， 振子在最大位移处速度方向发生改变 考点 53 简谐运动 9 (4) 理解
5、 简谐运动的对称性 瞬时量的对称性 ：做简谐运动的物体 ， 在关于平衡位置对称的两点 ， 回复力 、 位移 、 加速度具有等大反向的关系 另外速度的大小具有对称性 ， 方向可能相同或相反 过程量的对称性 ：振动质点来回通过相同的两点间的时间相等 ， 如：质点经过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等 ，如 ， 如图所示 考点 53 简谐运动 10 2 简谐运动中路程和时间的关系 (1) 若质点运动时间 的关系满足 t nT(n 1， 2， 3， )， 则 s 4 【 关键点拨 】 不论计时起点对应质点在哪个位置向哪个方向运动 ，经历一个周期就完成一次全振动 ， 完成任何一次全振动质点通过的路
6、程都等于 4A. (2) 若质点运动时间 的关系满足 (n 1， 2， 3， )，则 成立 (3) 若质点运动时间 的关系满足 ， 此种情况最复杂 ， 分三种情形： 计时起点对应质点在三个特殊位置 (两个最大位移处 ， 一个平衡位置 )， 由简谐运动的周期性和对称性知 ， s 考点 53 简谐运动 11 计时起点对应质点在最大位移和平衡位置之间 ， 向平衡位置运动， 则 sA. 计时起点对应质点在最大位移处和平衡位置之间 ， 向最大位移处运动 ， 则 sA. (4) 质点 运动时间 则需要利用简谐运动的振动图像进行计算 考法 3 对简谐运动图像的考查 这是对简谐运动考点最常见的考查方式 ， 主
7、要有以下两种考法 ， 前者易 ， 后者难 1 简谐运动的图像体现的基本信息 通过简谐运动图像可以确定振动物体在任一时刻的位移 从而知道位移 考点 53 简谐运动 12 确定振动的振幅 、 周期和频率 如图中 ， 对应 7 5 10 周期 T 0.2 s， 频率 f 5 2 依据对图像的几何分析判断质点运动性质 (1) 确定 质点的振动方向 振动方向判定有两种方法： 可依据 “上坡正 ， 下坡负 ”， 例如图中的 质点正在 “上坡 ”， 则其振动方向为正方向 ； 质点正在“ 下坡 ” ， 则其振动方向为负方向 可用作曲线上某点切线的方法 ， 切线斜率为正则速度方向为正；切线斜率为负则速度方向为负
8、 (2) 质点 的速度大小判定有两种方法： 可依据切线斜率的绝对值大小 ， 斜率的绝对值越大 ， 速度越大；斜率的绝对值越小 ， 速度越小 可根据运动情况来判断速度大小 ， 由平衡位置向两侧运动 ， 速度减小；由两 考点 53 简谐运动 13 侧向平衡位置运动 ， 速度增大 例如 速度减小 ， 速度增大 (3) 比较各时刻质点加速度的大小和方向 由于 ， 故 可以根据图像上各个时刻的位移变化情况确定质点加速度的变化情况 例如在图中 则加速度 则加速度 又因为 | | 所以 | | 考点 53 简谐运动 14 返回专题首页 考点 53 简谐运动 15 考点 54 用单摆测定重力加速度 1 实验器
9、材 ：长约 1 通过球心开有小孔的金属小球一个 、 带有铁夹的铁架台一个 、 毫米刻度尺一把 、 停表一块 2 实验原理 ：单摆在偏角很小 (小于 5 )时 ， 振动周期跟偏角的大小和摆球的质量无关 ， 这时单摆的周期公式是 得到 . 3 实验步骤 (1) 如图 ， 用细线拴好小球 ， 悬挂在铁架台上 ， 使摆线自由下垂； (2) 用米尺测出摆线长 ， 用游标卡尺测出小球的直径 ， 计算出单摆摆长 ； 16 (3) 用 停表测出摆球摆动 30次的时间 t， 算出周期 T； (4) 重复 上述步骤 ， 将每次对应的摆长 l、 周期 按公式 g 算 出每次 然后求出结果 4 数据处理 根据 的 变
10、换 公式 g 计算 出每次 然后求出平均值 考点 54 用单摆测定重力加速度 17 考法 4 用游标卡尺测小球直径 (注：游标卡尺的介绍可见本书 1 游标卡尺使用方法 使测量爪并拢 ， 查看游标尺与主尺零刻线是否对齐 ， 检查无误后即可测量 读数之前要用紧固螺钉把游标尺固定 按下列步骤读数： (1)以游标尺零刻线位置为准 ， 在主尺上读取毫米数 L.(2)看游标尺上第几条刻线与主尺上的某一刻线 (不管是第几条刻线 )对齐 ， 从游标尺上读出毫米以下的小数为 式中 (3)最后读数为 L 18 2 测量读数 第一步：看游标尺总刻度确定精确度 (10分度 、 20分度 、 50分度的精确度见表格 )
11、； 考点 54 用单摆测定重力加速度 19 第二步：读出游标尺零刻线左侧的主尺整毫米数 (X)；如例题中为X 41 第三步：找出游标尺与主尺刻线 “ 正对 ” 的位置 ， 并在游标尺上读出对齐线到零刻线的小格数 (n)(不要估读 )；如例题中为 10小格 ， 即 n10； 第四步：按读数公式读出测量值 读数公式：测量值 (L)主尺读数 (X)游标尺对齐格数 (n 精确度 ) 如例题的测量值 L 41 10 单位换算后其读数为 考点 54 用单摆测定重力加速度 20 考法 5 对实验操作和理解的考查 1 本实验系统误差主要来源于单摆模型本身是否符合要求 因此选择材料时摆线应选择 细而不易伸长的线
12、 ， 比如用单根尼龙线 、 胡琴丝弦或蜡线等 ， 长度一般不应短于 1 m 小球应选用密度较大的金属球 ， 直径应较小 ， 最好不超过 2 2 摆动时控制摆线偏离竖直方向不超过 5 ；摆动时 ， 要使之保持在同一个运动平面内 ， 不要形成圆锥摆 考点 54 用单摆测定重力加速度 21 3 计算单摆的振动次数时 ， 应在摆球通过最低位置时开始计时 ，以后摆球从同一方向通过最低位置时进行读数 ， 且在数 “ 零 ” 的同时按下停表 ， 开始计时计数 摆长 悬挂点到球心的距离 ) 4 由公式 g ， 分别测出一系列摆长 l 如图所示 ， 图像应是一条通过原点的直线 ， 求出图线的斜率 k， 即可求得 g 42k， ， 这样可以减小误差 注：测摆长应精确到毫米 ， 停表读数的有效数字末位在 “秒 ”的十分位 返回专题首页 考点 54 用单摆测定重力加速度 22 考点 55 机械波与波的图像 1 机械波 (1) 机械波 产生的条件有两个：一是要有做机械振动的物体作为 波源 ；二是要有能够传播机械振动的 介质
