《2019版高考物理大一轮复习第十章机械振动机械波第1讲机械振动课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019版高考物理大一轮复习第十章机械振动机械波第1讲机械振动课件（68页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1讲 机械振动,第十章 机械振动 机械波,考试标准,内容索引,过好双基关 回扣基础知识 训练基础题目,研透命题点 细研考纲和真题 分析突破命题点,课时作业 限时训练 练规范 练速度,过好双基关,一、简谐运动的描述 描述简谐运动的物理量,平衡位置,平衡位置,强弱,最大距离,全振动,单位时间,二、简谐运动的回复力和能量 1.回复力 (1)方向：总是指向 . (2)来源：属于效果力，可以是某一个力，也可以是几个力的 或某个力的 . 2.能量特点 弹簧振子运动的过程就是动能和 相互转化的过程. (1)在最大位移处，势能最大， 为零. (2)在平衡位置处，动能最大， 最小. (3)在简谐运动中，振动系
2、统的机械能守恒.,平衡位置,合力,动能,分力,势能,势能,自测1 (多选)下列有关简谐运动的说法正确的是 A.做简谐运动的物体，受到的回复力的方向总是指向平衡位置 B.平衡位置就是加速度为零的位置 C.弹簧振子振动过程中动能和弹性势能相互转化，系统总机械能守恒 D.弹簧振子振动过程中，弹性势能增加时，弹簧的长度可能变短,答案,三、简谐运动的两种模型,阻力,很小,弹力,重力,最低,振幅,弹性势能,重力势能,自测2 (多选)发生下列哪一种情况时，单摆周期会增大 A.增大摆球质量 B.增大摆长 C.减小单摆振幅 D.将单摆由山下移至山顶,答案,四、自由振动、受迫振动和共振的关系比较,自测3 (多选)
3、研究单摆受迫振动规律时得到如图1所示的共振曲线，下列说法正确的是 A.其纵坐标为振动位移 B.其横坐标为固有频率 C.单摆的固有周期为2 s D.图象的峰值表示单摆共振时的振幅,答案,图1,研透命题点,命题点一 简谐运动的规律,1.运动学特征：简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比，而方向相反，为变加速运动，远离平衡位置时，x、F、a、Ep均增大，v、Ek均减小，靠近平衡位置时则相反. 2.对称性特征： (1)如图2所示，振子经过关于平衡位置O对称的 两点P、P(OPOP)时，速度的大小、动 能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等.,图2,(2)振子由P到O所用时间等于由O到P所用
4、时间，即tOPtOP. 3.能量特征：振动的能量包括动能Ek和势能Ep，简谐运动过程中，系统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒.,例1 (多选)如图3所示，在光滑地面上一弹簧振子在A、B间做简谐运动，平衡位置为O，已知该振子的固有频率为f2 Hz.振子在振动过程中，下列说法正确的是 A.振子在O位置，动能最大，势能最大 B.振子由A位置向O位置运动，加速度减小，速度增大 C.振子由A位置向O位置运动，振幅减小，机械能减小 D.如果施加一个f2 Hz的驱动力，该弹簧振子将发生共振现象,图3,答案,解析,解析 振子在O点时弹簧的弹性势能是0，动能最大，故A错误； 振子从A位置向O位置运动过程中，
5、位移减小，由a 可知加速度减小，振子的速度增大，所以动能逐渐增大，但振幅不变，机械能不变，故B正确，C错误； 该振子的固有频率为f2 Hz，如果施加一个f2 Hz的驱动力，根据共振的条件可知，该弹簧振子将发生共振现象，故D正确.,答案,变式1 (多选)做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，一定相同的物理量是 A.相对平衡位置的位移 B.速度 C.回复力和加速度 D.动能,解析 振子从BOC仅完成了半次全振动，所以周期T21 s2 s，振幅ABO5 cm.故A错误，B正确； 振子在一次全振动中通过的路程为4A20 cm，所以两次全振动中通过的路程为40 cm，3 s的时间为1.5T，所以振子
6、通过的路程为30 cm.故C错误，D正确.,答案,变式2 (多选)如图4所示， 弹簧振子在B、C间振动，O为平衡位置，BOOC5 cm，若振子从B到C的运动时间是1 s，则下列说法中正确的是 A.振子从B经O到C完成一次全振动 B.振动周期是2 s，振幅是5 cm C.经过两次全振动，振子通过的路程是20 cm D.从B开始经过3 s，振子通过的路程是30 cm,解析,图4,答案,变式3 (多选)某处一单摆做简谐运动的振动方程为x0.04cos 3.14t(m)，关于该单摆的叙述下列说法正确的是 A.该单摆的摆长约为1 m B.若该单摆被考察队携至珠穆朗玛峰的顶端，则其摆动变慢 C.在t1.2
7、 s时摆球正沿正方向做加速运动，加速度正在减小 D.在0.25 s时刻和1.25 s时刻摆球沿相反方向经过同一位置,解析,答案,变式4 (多选)物体A做简谐运动的振动方程是xA3sin 100t m，物体B做简谐运动的振动方程是xB5sin 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6.28102 s,解析 振幅是标量，A、B的振动范围分别是6 m、10 m，但振幅分别为3 m、5 m，A错；,解析,命题点二 简谐运动的图象,1.振动图象提供
8、的信息 (1)由图象可以看出质点振动的振幅、周期. (2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移. (3)可以确定各时刻质点的振动方向. (4)可以确定某时刻质点的回复力、加速度和速度的方向. (5)能够比较不同时刻质点的速度、加速度的大小.,2.振动图象的分析方法 (1)首先，要理解位移时间图象的意义，明确切线斜率的大小等于速度的大小，切线斜率的正负表示速度的方向. (2)其次，要把位移时间图象与质点的实际振动过程联系起来，图象上的一个点表示振动中的一个状态(位置、振动方向等)，图象上的一段对应振动的一个过程. (3)解题关键是判断好平衡位置、最大位移及振动方向，读出振幅、周期，算出简谐运动的
9、路程和位移.,答案,例2 (多选)(2016浙江4月选考15)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5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 B.ta时刻甲、乙两单摆的摆角相等 C.tb时刻甲、乙两单摆的势能差最大 D.tc时刻甲、乙两单摆的速率相等,图5,解析,由于两摆线长度不同，在ta时刻离开平衡位置位移相等的位置，两个单摆的摆角不相等，B错误； 因为甲的摆线短、摆幅大，所以甲上升的最大高度大于乙的，在tb时刻，乙在平衡位置(最低处)，而甲在最高处，因此两者的势能差是最大的，C正确； 由于甲偏离平衡位置高度差大于乙的，所以甲经过
10、平衡位置时的速度大于乙的，所以D错误.,答案,变式5 (多选)如图6所示，弹簧振子在M、N点之间做简谐运动.以平衡,图6,位置O为原点，建立Ox轴，向右为x轴的正方向.若振子位于N点时开始计时，则其振动图象和vt图象正确的是,解析,解析 N点在O点的右侧，而本题以平衡位置O为原点，向右为x轴的正方向，振子位于N点开始计时，故0时刻振子在正向最大位移处，将向左运动，即向负方向运动，位移减小，故A正确. 而位移最大时速度为零，故D正确.,解析 由题图读出t1、t3时刻位移最大，回复力最大，速度为零，A错误，C正确； t2、t4时刻位移为零，说明摆球在平衡位置，摆球速度最大，悬线对它的拉力最大，B正
11、确，D错误.,答案,变式6 (多选)某单摆做小角度摆动，其振动图象如图7所示，则以下说法正确的是 A.t1时刻摆球速度最大，摆球向心加速度最大 B.t2时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大 C.t3时刻摆球速度为零，摆球所受回复力最大 D.t4时刻摆球速度为零，摆球处于平衡状态,图7,解析,答案,变式7 (多选)如图8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 A.t0.8 s时，振子的速度方向向左 B.t0.2 s时，振子在O点右侧6 cm处 C.t0.4 s和t1.2 s时，振子的加速度完全相
12、同 D.t0.4 s到t0.8 s的时间内，振子的速度逐渐增大,解析,图8,解析 由题图乙知t0.8 s时，振子在平衡位置向负方向运动，所以速度方向向左，A正确； t0.2 s时，振子远离平衡位置运动，速度逐渐减小，应在O点右侧大于6 cm处，B错误； t0.4 s和t1.2 s时，振子的加速度大小相同，方向相反，C错误； t0.4 s到t0.8 s的时间内，振子向平衡位置运动，速度逐渐增大，D正确.,答案,变式8 (多选)小明在实验室做单摆实验时得到如图9甲所示的单摆振动情形，O是它的平衡位置，B、C是摆球所能到达的左右最远位置.小明根据实验情况绘制了单摆的振动图象如图乙所示，若图中单摆向右
13、摆动为正方向，g2 m/s2，则下列选项正确的是 A.此单摆的振动频率是0.5 Hz B.根据图乙可知开始计时摆球在C点 C.图中P点向正方向振动 D.根据已知数据可以求得此单摆的摆长为1.0 m,解析,图9,解析 由题图乙知周期T2.0 s，则频率f 0.5 Hz，所以A正确； 由题图乙可知，t0时刻摆球在负向最大位移处，因向右为正方向，所以开始时摆球在B点，所以B错误； 根据振动图象可知P点应该向负方向振动，所以C错误；,命题点三 外力作用下的振动,1.共振曲线 如图10所示，横坐标为驱动力频率f，纵坐标为振幅A，它直观地反映了驱动力频率对某固有频率为f0的振动系统受迫振动振幅的影响，由图
14、可知，f与f0越接近，振幅A越大；当ff0时，振幅A最大.,图10,2.受迫振动中系统能量的转化：做受迫振动的系统的机械能不守恒，系统与外界时刻进行能量交换.,例3 (多选)一台洗衣机的脱水桶正常工作时非常平衡，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动逐渐减弱，下列说法中正确的是 A.洗衣机做的是受迫振动 B.正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大 C.正常工作时，洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率小 D.当洗衣机振动最剧烈时，脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率,答案,解析,解析 洗衣机的振动是因为电机振动而引起的，故为受迫振动，故A正确； 洗衣机切断电
15、源，波轮的转动逐渐慢下来，在某一小段时间内洗衣机发生了强烈的振动，说明此时波轮的频率与洗衣机固有频率相同，发生了共振.此后波轮转速减慢，则驱动力频率小于固有频率，所以共振现象消失，洗衣机的振动随之减弱，故说明正常工作时洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大，故B、D正确，C错误.,变式9 (多选)如图11所示是单摆做阻尼运动的位移时间图线，下列说法中正确的是 A.摆球在P与N时刻的势能相等 B.摆球在P与N时刻的速度方向相同 C.摆球在P与N时刻的机械能相等 D.摆球在运动过程中机械能越来越小,答案,图11,解析,解析 摆球在P与N时刻位移大小相等即单摆所处高度相同，则重力势能相同，故A正
16、确； 摆球在P与N时刻都是向平衡位置运动，速度的方向相反，故B错误； 由于阻力影响，单摆要克服阻力做功，在运动过程中机械能一直逐渐减小，故N时刻的机械能小于P时刻的机械能，C错误，D正确.,变式10 (多选)2017年8月8日，四川九寨沟发生7.0级地震，导致很多房屋坍塌，就此事件，下列说法正确的有 A.所有建筑物振动周期相同 B.所有建筑物振幅相同 C.建筑物的振动周期由其固有周期决定 D.所有建筑物均做受迫振动,解析,答案,解析 所有建筑物均做受迫振动；由于物体做受迫振动达到稳定后的振动周期是由驱动力的周期来决定的，而跟振动物体本身的固有周期无关，而发生共振的条件是驱动力的频率等于物体本身固有的频率，而其振幅大小与物体的固有频率有关，当固有频率等于驱动力频率时，振幅最大，故A、D正确，B、C错误.,
