2019年高考物理總復(fù)習(xí) 選考3-4 第1課時(shí) 機(jī)械振動(dòng)課件 教科版.ppt

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選修3 4 第1課時(shí)機(jī)械振動(dòng) 基礎(chǔ)回顧 核心探究 演練提升 基礎(chǔ)回顧自主梳理 融會(huì)貫通 知識(shí)梳理 一 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)1 定義 物體所受的力與它偏離平衡位置的位移大小成 并且總指向的運(yùn)動(dòng) 正比 2 平衡位置 在某一位置兩側(cè)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中的 某一位置 3 回復(fù)力 1 定義 物體振動(dòng)過(guò)程中受到的指向的力 2 方向 總是與位移方向 3 來(lái)源 屬于力 可以是某一個(gè)力 也可以是幾個(gè)力的合力或某個(gè)力的分力 平衡位置 平衡位置 相反 效果 4 描述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物理量 平衡位置 所在位置 平衡位置 最大距離 全振動(dòng) 強(qiáng)弱 單位時(shí)間 快慢 二 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)公式和圖像1 表達(dá)式 1 動(dòng)力學(xué)表達(dá)式 F 其中 表示回復(fù)力與位移的方向相反 2 運(yùn)動(dòng)學(xué)表達(dá)式 kx 2 圖像 1 從開(kāi)始計(jì)時(shí) 函數(shù)表達(dá)式為x Asint 圖像如圖 甲 所示 2 從開(kāi)始計(jì)時(shí) 函數(shù)表達(dá)式為x Acost 圖像如圖 乙 所示 平衡位置 最大位移處 三 單擺及其周期公式簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的兩種模型 阻力 很小 彈力 重力 原長(zhǎng) 最低 振幅 機(jī)械能 機(jī)械能 四 受迫振動(dòng)和共振1 自由振動(dòng) 受迫振動(dòng)和共振 回復(fù)力 驅(qū)動(dòng)力 驅(qū)動(dòng)力 周期 T驅(qū) f驅(qū) T0 f0 不變 最大 頻率 2 受迫振動(dòng)中系統(tǒng)能量的變化 受迫振動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械能 系統(tǒng)與外界時(shí)刻進(jìn)行能量交換 不守恒 自主檢測(cè) 1 思考判斷 1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的平衡位置就是質(zhì)點(diǎn)所受合力為零的位置 2 做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)先后通過(guò)同一點(diǎn) 回復(fù)力 速度 加速度 位移都是相同的 3 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力可以是恒力 4 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像描述的是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡 5 物體做受迫振動(dòng)時(shí) 其振動(dòng)頻率與固有頻率無(wú)關(guān) 答案 1 2 3 4 5 2 2018 湖北陽(yáng)新月考 多選 做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的物體 當(dāng)它每次經(jīng)過(guò)同一位置時(shí) 一定相同的物理量是 A 對(duì)平衡位置的位移B 速度C 回復(fù)力和加速度D 動(dòng)能E 動(dòng)量 ACD 解析 振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位移是指離開(kāi)平衡位置的位移 做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體 每次通過(guò)同一位置時(shí) 位移一定相同 故A正確 速度可能有兩種方向 所以速度和動(dòng)量不一定相同 故B E錯(cuò)誤 根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征a 可知加速度也一定相同 故C正確 物體的速度大小相等 則它的動(dòng)能相同 故D正確 3 2018 遼寧本溪滿族自治縣月考 多選 如圖為某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像 由圖像可知 A 質(zhì)點(diǎn)的振幅為2cm 周期為4 10 2sB 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為x 2sin50 t cm C 在t 0 01s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的位移為負(fù)向最大D P時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向向下E 從0 02s至0 03s質(zhì)點(diǎn)的位移增大 速度減小 ACE 解析 由圖知 振幅A 2cm 周期T 4 10 2s 則 rad s 50 rad s 由數(shù)學(xué)知識(shí)可得質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為x Asin t 2sin50 t cm 故A正確 B錯(cuò)誤 在t 0 01s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的位移為負(fù)向最大 速度為零 故C正確 P時(shí)刻圖像的斜率為正 則質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向向上 故D錯(cuò)誤 從0 02s至0 03s 質(zhì)點(diǎn)的位移增大 離開(kāi)平衡位置 則質(zhì)點(diǎn)的速度減小 故E正確 核心探究分類探究 各個(gè)擊破 考點(diǎn)一簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 1 動(dòng)力學(xué)特征F kx 表示回復(fù)力的方向與位移方向相反 k是比例系數(shù) 不一定是彈簧的勁度系數(shù) 2 運(yùn)動(dòng)學(xué)特征簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的加速度與物體偏離平衡位置的位移成正比而方向相反 為變加速運(yùn)動(dòng) 遠(yuǎn)離平衡位置時(shí) x F a Ep均增大 v Ek均減小 靠近平衡位置時(shí)則相反 3 運(yùn)動(dòng)的周期性特征相隔T或nT的兩個(gè)時(shí)刻振子處于同一位置且振動(dòng)狀態(tài)相同 4 對(duì)稱性特征 2 如圖所示 振子經(jīng)過(guò)關(guān)于平衡位置O對(duì)稱的兩點(diǎn)P P OP OP 時(shí) 速度的大小 動(dòng)能 勢(shì)能相等 相對(duì)于平衡位置的位移大小相等 3 振子由P到O所用時(shí)間等于由O到P 所用時(shí)間 即tPO tOP 4 振子往復(fù)過(guò)程中通過(guò)同一段路程 如OP段 所用時(shí)間相等 即tOP tPO 5 能量特征振動(dòng)的能量包括動(dòng)能Ek和勢(shì)能Ep 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 系統(tǒng)動(dòng)能與勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化 系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 典例1 2018 湖北華中師范大學(xué)一附中期中 如圖所示 質(zhì)量為M的物塊連在水平放置的左端固定的輕質(zhì)彈簧的右端 構(gòu)成一彈簧振子 物塊可沿光滑水平面在BC間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 振幅為A 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中將一質(zhì)量為m的小物塊輕輕地放在M上 第一次是當(dāng)M運(yùn)動(dòng)到平衡位置O處時(shí)放在上面 第二次是當(dāng)M運(yùn)動(dòng)到最大位移C處時(shí)放在上面 觀察到第一次放后的振幅為A1 第二次放后的振幅為A2 則 A A1 A2 AB A1 A2 AC A1 A2 AD A2 A1 A B 審題圖示 解析 根據(jù)兩種情況下系統(tǒng)能量變化的角度分析振幅的變化情況 振子運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)速度恰為0 此時(shí)放上小物塊 系統(tǒng)的機(jī)械能沒(méi)有損失 系統(tǒng)的總能量即為此時(shí)彈簧儲(chǔ)存的彈性勢(shì)能不變 故振幅不變 即A2 A 振子運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)速度最大 彈簧的彈性勢(shì)能為零 放上小物塊后 m與M間的滑動(dòng)摩擦力做功 系統(tǒng)的機(jī)械能減小 根據(jù)能量守恒定律可得機(jī)械能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能總量減小 故彈簧的最大伸長(zhǎng) 壓縮 量減小 即振幅減小 所以A1 A 故A1 A2 A B正確 例題拓展 在典例1中 當(dāng)M運(yùn)動(dòng)到最大位移C處時(shí)把小物塊m放在上面 彈簧振子的振動(dòng)周期如何變化 解析 當(dāng)M運(yùn)動(dòng)到最大位移C處時(shí)把小物塊m放在上面 振子的振幅不變 但以后運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度變小 所以振動(dòng)周期變大 實(shí)際上 由彈簧振子周期公式T 2 可知 第一次和第二次兩種情況下的振動(dòng)周期相同 但是比放m之前的振動(dòng)周期大 答案 振動(dòng)周期變大 反思總結(jié)分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各物理量的變化情況的技巧 1 位移增大時(shí) 振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的回復(fù)力 加速度 勢(shì)能均增大 速度 動(dòng)能均減小 反之 則產(chǎn)生相反的變化 另外 各矢量均在其值為零時(shí)改變方向 2 注意簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性和對(duì)稱性 位移相同時(shí) 回復(fù)力 加速度 動(dòng)能 勢(shì)能可以確定 但速度可能有兩個(gè)方向 由于周期性 運(yùn)動(dòng)時(shí)間也不確定 針對(duì)訓(xùn)練 多選 如圖所示 在光滑水平面上有一輕質(zhì)彈簧左端固定 右端與一質(zhì)量為m的小球相連 構(gòu)成一個(gè)水平彈簧振子 彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)小球位于O點(diǎn) 現(xiàn)使小球以O(shè)點(diǎn)為平衡位置 在A B兩點(diǎn)間沿光滑水平面做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 關(guān)于這個(gè)彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的過(guò)程 下列說(shuō)法中正確的是 A 小球從O位置向B位置運(yùn)動(dòng)過(guò)程中做減速運(yùn)動(dòng)B 小球每次通過(guò)同一位置時(shí)的加速度一定相同C 小球從A位置向B位置運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 彈簧振子所具有的勢(shì)能持續(xù)增加D 小球在A位置彈簧振子所具有的勢(shì)能與在B位置彈簧振子所具有的勢(shì)能相等E 小球從A到D的時(shí)間大于從O到B的時(shí)間 ABD 解析 小球從O位置向B位置運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到向左的彈力作用 故小球做減速運(yùn)動(dòng) 選項(xiàng)A正確 小球每次通過(guò)同一位置時(shí)的位移相同 回復(fù)力相同 則加速度一定相同 選項(xiàng)B正確 小球從A位置向B位置運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 彈簧由壓縮狀態(tài)到原長(zhǎng) 再到伸長(zhǎng)狀態(tài) 故彈簧振子所具有的勢(shì)能先減小后增加 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 小球在A位置時(shí)彈簧的壓縮量等于在B位置時(shí)彈簧的伸長(zhǎng)量 故小球在A位置彈簧振子所具有的勢(shì)能與在B位置彈簧振子所具有的勢(shì)能相等 選項(xiàng)D正確 根據(jù)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的對(duì)稱性 小球從A到O的時(shí)間等于從O到B的時(shí)間 故選項(xiàng)E錯(cuò)誤 考點(diǎn)二簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的公式與圖像 1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)表達(dá)式 2 某時(shí)刻振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移 3 某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)速度的大小和方向 曲線上各點(diǎn)切線的斜率的大小和正負(fù)分別表示各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度的大小和速度的方向 速度的方向也可根據(jù)下一時(shí)刻物體的位移的變化來(lái)確定 4 某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的回復(fù)力 加速度的方向 回復(fù)力總是指向平衡位置 回復(fù)力和加速度的方向相同 在圖像上總是指向t軸 5 某段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移 回復(fù)力 加速度 速度 動(dòng)能和勢(shì)能的變化情況 典例2 2018 陜西西安模擬 有一彈簧振子在水平方向上的BC之間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 已知BC間的距離為20cm 振子在2s內(nèi)完成了10次全振動(dòng) 若從某時(shí)刻振子經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí) t 0 經(jīng)過(guò)周期振子有正向最大加速度 1 求振子的振幅和周期 2 在圖中作出該振子的位移 時(shí)間圖像 3 寫(xiě)出振子的振動(dòng)方程 答案 1 10cm0 2s 2 見(jiàn)解析圖 3 y 10sin10 t cm 方法總結(jié)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖像問(wèn)題的兩種分析方法方法一 圖像運(yùn)動(dòng)結(jié)合法要把x t圖像與質(zhì)點(diǎn)的實(shí)際振動(dòng)過(guò)程聯(lián)系起來(lái) 圖像上的一個(gè)點(diǎn)表示振動(dòng)中的一個(gè)狀態(tài) 位置 振動(dòng)方向等 圖像上的一段曲線對(duì)應(yīng)振動(dòng)的一個(gè)過(guò)程 關(guān)鍵是判斷好平衡位置 最大位移及振動(dòng)方向 方法二 直觀結(jié)論法 1 由振動(dòng)圖像可以判定質(zhì)點(diǎn)在任意時(shí)刻的回復(fù)力方向和加速度方向 二者都指向時(shí)間軸 2 可以知道質(zhì)點(diǎn)在任意時(shí)刻的速度方向 該點(diǎn)的斜率為正值時(shí)速度方向?yàn)檎?該點(diǎn)的斜率為負(fù)值時(shí)速度方向?yàn)樨?fù) 1 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)公式的應(yīng)用 多選 某質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 其位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為x Asint 則以下說(shuō)法正確的是 A 第1s末與第3s末的位移相同B 第1s末與第3s末的加速度不同C 第1s末與第3s末的動(dòng)量不同D 3s末至5s末 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)各位置的位移方向都相同E 3s末至5s末 質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)各位置的速度方向都相同 ACE 多維訓(xùn)練 解析 將t 1s和t 3s代入關(guān)系式中可得兩時(shí)刻位移相同 故A正確 t 1s和t 3s兩時(shí)刻的位移相同 故加速度相同 B錯(cuò)誤 畫(huà)出對(duì)應(yīng)的運(yùn)動(dòng)圖像如圖所示 由圖像可以看出 第1s末和第3s末的速度方向不同 故動(dòng)量不同 C正確 由圖像可知 3s末至4s末的位移與4s末至5s末的位移方向相反 3s末至5s末的速度方向相同 故D錯(cuò)誤 E正確 2 導(dǎo)學(xué)號(hào)58826277 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖像的應(yīng)用 2018 吉林松原模擬 多選 一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的圖像如圖所示 下列判斷中正確的是 A 在t 4 10 2s時(shí) 質(zhì)點(diǎn)速度達(dá)到最大值B 振幅為2 10 3m 頻率為25HzC 質(zhì)點(diǎn)在0到1 10 2s的時(shí)間內(nèi) 其速度和加速度方向相同D 在t 2 10 2s時(shí) 質(zhì)點(diǎn)的位移為負(fù)值 加速度也為負(fù)值E 該簡(jiǎn)諧振動(dòng)的方程為x 0 2cos50 t cm BCE 考點(diǎn)三單擺及其周期公式 1 對(duì)單擺的理解 2 g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?典例3 2018 四川雅安中學(xué)期中 多選 如圖是同一地點(diǎn)兩個(gè)不同單擺甲 乙的振動(dòng)圖像 下列說(shuō)法中正確的是 A 甲 乙兩單擺的周期相同B 甲 乙兩單擺的擺長(zhǎng)相等C 甲擺的振幅比乙擺小D 甲擺的機(jī)械能比乙擺大E 在t 0 5s時(shí) 乙擺有最大正向的加速度 ABE 方法總結(jié)單擺振動(dòng)圖像問(wèn)題的處理方法 1 由振動(dòng)圖像讀出振幅 周期等基本信息 2 確定某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移 3 根據(jù)圖像確定某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)回復(fù)力 加速度和速度的方向 4 分析單擺的重力勢(shì)能和動(dòng)能的變化關(guān)系 5 應(yīng)用單擺的周期公式進(jìn)行討論 針對(duì)訓(xùn)練 2017 河北衡水一檢 如圖所示實(shí)線和虛線分別是同一個(gè)單擺在A B兩個(gè)大小相同的星球表面的振動(dòng)圖像 其中實(shí)線是A星球上的 虛線是B星球上的 則兩星球的平均密度 A B是 C 考點(diǎn)四受迫振動(dòng)和共振 1 自由振動(dòng) 受迫振動(dòng)和共振的關(guān)系比較 2 對(duì)共振的理解 1 共振曲線 如圖所示 橫坐標(biāo)為驅(qū)動(dòng)力頻率f 縱坐標(biāo)為振幅A 它直觀地反映了驅(qū)動(dòng)力頻率對(duì)某振動(dòng)系統(tǒng)受迫振動(dòng)振幅的影響 由圖可知 f與f0越接近 振幅A越大 當(dāng)f f0時(shí) 振幅A最大 2 受迫振動(dòng)中系統(tǒng)能量的轉(zhuǎn)化 受迫振動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械能不守恒 系統(tǒng)與外界時(shí)刻進(jìn)行能量交換 典例4 多選 如圖 曲軸上掛一個(gè)彈簧振子 轉(zhuǎn)動(dòng)搖把 曲軸可帶動(dòng)彈簧振子上下振動(dòng) 開(kāi)始時(shí)不轉(zhuǎn)動(dòng)搖把 讓振子自由振動(dòng) 測(cè)得其頻率為2Hz 現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)搖把 轉(zhuǎn)速為240r min 則 A 當(dāng)振子穩(wěn)定振動(dòng)時(shí) 它的振動(dòng)周期是0 5sB 當(dāng)振子穩(wěn)定振動(dòng)時(shí) 它的振動(dòng)頻率是4HzC 此時(shí) 彈簧振子的振幅不是最大值D 當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí) 彈簧振子的振幅增大E 當(dāng)轉(zhuǎn)速減小時(shí) 彈簧振子的振幅增大 BCE 解析 搖把提供驅(qū)動(dòng)力 轉(zhuǎn)速為240r min 則頻率f Hz 4Hz 振子穩(wěn)定振動(dòng)時(shí) 其頻率為4Hz 則周期為0 25s 故選項(xiàng)A錯(cuò)誤 B正確 如圖 驅(qū)動(dòng)力頻率4Hz 振子固有頻率2Hz二者不相等 不會(huì)出現(xiàn)共振現(xiàn)象 故選項(xiàng)C正確 當(dāng)轉(zhuǎn)速增大時(shí) 驅(qū)動(dòng)力頻率f增大 遠(yuǎn)離振子固有頻率 振子振幅減小 故選項(xiàng)D錯(cuò)誤 E正確 針對(duì)訓(xùn)練 多選 一個(gè)單擺在地面上做受迫振動(dòng) 其共振曲線 振幅A與驅(qū)動(dòng)力頻率f的關(guān)系 如圖所示 則下列說(shuō)法正確的是 A 此單擺的固有周期約為2sB 此單擺的擺長(zhǎng)約為1mC 若擺長(zhǎng)增大 單擺的固有頻率增大D 若擺長(zhǎng)增大 共振曲線的峰將向右移動(dòng)E 此單擺共振時(shí)的振幅是8cm ABE 解析 由共振曲線知此單擺的固有頻率為0 5Hz 則周期為2s 再由T 2 得此單擺的擺長(zhǎng)約為1m 若擺長(zhǎng)增大 則單擺的固有周期增大 固有頻率減小 共振曲線的峰將向左移動(dòng) A B正確 C D錯(cuò)誤 此單擺做受迫振動(dòng) 只有共振時(shí)的振幅最大為8cm E正確 考點(diǎn)五探究單擺的運(yùn)動(dòng) 用單擺測(cè)定重力加速度 1 原理與操作 2 處理與分析 1 誤差分析 2 注意事項(xiàng) 擺線要選1m左右 不要過(guò)長(zhǎng)或過(guò)短 擺長(zhǎng)要待懸掛好球后再測(cè) 計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí)要將懸線長(zhǎng)加上擺球半徑 單擺要在豎直平面內(nèi)擺動(dòng) 不要使之成為圓錐擺 要從平衡位置開(kāi)始計(jì)時(shí) 并數(shù)準(zhǔn)全振動(dòng)的次數(shù) 典例5 2018 四川彭州五校模擬 在 用單擺測(cè)定重力加速度 的實(shí)驗(yàn)中 某同學(xué)的主要操作步驟如下 A 取一根符合實(shí)驗(yàn)要求的擺線 下端系一金屬小球 上端固定在O點(diǎn) B 在小球靜止懸掛時(shí)測(cè)量出O點(diǎn)到小球球心的距離l C 拉動(dòng)小球使細(xì)線偏離豎直方向一個(gè)不大的角度 約為5 然后由靜止釋放小球 D 用停表記錄小球完成n次全振動(dòng)所用的時(shí)間t 1 用所測(cè)物理量的符號(hào)表示重力加速度的測(cè)量值 其表達(dá)式為g 2 若測(cè)得的重力加速度數(shù)值大于當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣鹊膶?shí)際值 造成這一情況的原因可能是 選填下列選項(xiàng)前的序號(hào) A 測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí) 把擺線的長(zhǎng)度當(dāng)成了擺長(zhǎng)B 擺線上端未牢固地固定于O點(diǎn) 振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng) 使擺線越擺越長(zhǎng)C 測(cè)量周期時(shí) 誤將擺球 n 1 次全振動(dòng)的時(shí)間t記為了n次全振動(dòng)的時(shí)間 并由計(jì)算式T 求得周期D 擺球的質(zhì)量過(guò)大 解析 2 測(cè)量擺長(zhǎng)時(shí) 把擺線的長(zhǎng)度當(dāng)成了擺長(zhǎng) 則擺長(zhǎng)的測(cè)量值偏小 導(dǎo)致重力加速度的測(cè)量值偏小 故A錯(cuò)誤 擺線上端未牢固地固定于O點(diǎn) 振動(dòng)中出現(xiàn)松動(dòng) 使擺線越擺越長(zhǎng) 則擺長(zhǎng)的測(cè)量值偏小 導(dǎo)致重力加速度測(cè)量值偏小 故B錯(cuò)誤 測(cè)量周期時(shí) 誤將擺球 n 1 次全振動(dòng)的時(shí)間t記為了n次全振動(dòng)的時(shí)間 則周期的測(cè)量值偏小 導(dǎo)致重力加速度的測(cè)量值偏大 故C正確 擺球的質(zhì)量過(guò)大 不影響重力加速度的測(cè)量 故D錯(cuò)誤 答案 2 C 3 在與其他同學(xué)交流實(shí)驗(yàn)方案并糾正了錯(cuò)誤后 為了減小實(shí)驗(yàn)誤差 他決定用圖像法處理數(shù)據(jù) 并通過(guò)改變擺長(zhǎng) 測(cè)得了多組擺長(zhǎng)l和對(duì)應(yīng)的周期T 并用這些數(shù)據(jù)作出T2 l圖像如圖 甲 所示 若圖線的斜率為k 則重力加速度的測(cè)量值g 誤區(qū)警示測(cè)擺長(zhǎng)和周期時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 1 確定單擺的擺長(zhǎng)時(shí) 應(yīng)測(cè)量從懸點(diǎn)到小球球心的距離而不是 擺線長(zhǎng) 2 用測(cè)量n次擺動(dòng)所用時(shí)間求周期時(shí) 應(yīng)從擺球擺至最低點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí) 相較于從最大偏角開(kāi)始計(jì)時(shí)可減小測(cè)量誤差 針對(duì)訓(xùn)練 導(dǎo)學(xué)號(hào)58826278 2018 福建師大附中模擬 某同學(xué)利用單擺測(cè)量重力加速度 1 為了使測(cè)量誤差盡量小 下列說(shuō)法正確的是 A 組裝單擺須選用密度和直徑都較小的擺球B 組裝單擺須選用輕且不易伸長(zhǎng)的細(xì)線C 實(shí)驗(yàn)時(shí)須使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動(dòng)D 擺長(zhǎng)一定的情況下 擺的振幅盡量大 解析 1 為減小空氣阻力對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響 從而減小實(shí)驗(yàn)誤差 組裝單擺須選用密度大而直徑較小的擺球 故A錯(cuò)誤 為減小實(shí)驗(yàn)誤差 組裝單擺須選用輕且不易伸長(zhǎng)的細(xì)線 故B正確 實(shí)驗(yàn)時(shí)須使擺球在同一豎直面內(nèi)擺動(dòng) 不能使單擺成為圓錐擺 故C正確 單擺的最大擺角應(yīng)小于5 擺長(zhǎng)一定的情況下 擺的振幅盡量小些 故D錯(cuò)誤 答案 1 BC 2 用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球的直徑如圖 甲 則小球的直徑為cm 用停表測(cè)出單擺的多個(gè)周期如圖 乙 停表讀數(shù)為s 解析 2 主尺刻度為1 0cm 游標(biāo)尺刻度為6 0 05mm 0 30mm 0 030cm 則小球的直徑為1 0cm 0 030cm 1 030cm 中間小表盤(pán)的刻度為1 5min 90s 大表盤(pán)刻度為36 3s 所以停表讀數(shù)為90s 36 3s 126 3s 答案 2 1 030126 3 3 改變擺長(zhǎng)多次測(cè)量 得到多組周期 T 與擺長(zhǎng) l 的值 作出T2 l圖像如圖所示 圖像不過(guò)原點(diǎn)的原因可能是測(cè)出擺線長(zhǎng)度后 在計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí) 填 漏加小球半徑 或 加了小球直徑 根據(jù)圖像中的數(shù)據(jù) 可計(jì)算出當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹閙 s2 結(jié)果保留三位有效數(shù)字 答案 3 加了小球直徑9 86 演練提升真題體驗(yàn) 強(qiáng)化提升 1 對(duì)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 受迫運(yùn)動(dòng)的理解 2016 海南卷 16 多選 下列說(shuō)法正確的是 A 在同一地點(diǎn) 單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期的平方與其擺長(zhǎng)成正比B 彈簧振子做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí) 振動(dòng)系統(tǒng)的勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變C 在同一地點(diǎn) 當(dāng)擺長(zhǎng)不變時(shí) 擺球質(zhì)量越大 單擺做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的周期越小D 系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動(dòng)時(shí) 系統(tǒng)振動(dòng)的頻率等于周期性驅(qū)動(dòng)力的頻率E 已知彈簧振子初始時(shí)刻的位置及其振動(dòng)周期 就可知振子在任意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)速度的方向 ABD 解析 根據(jù)單擺周期公式T 2 可得 T2 l 在同一地點(diǎn) 重力加速度g為定值 故單擺周期的平方與其擺長(zhǎng)成正比 單擺的周期與擺球的質(zhì)量無(wú)關(guān) 故選項(xiàng)A正確 C錯(cuò)誤 彈簧振子做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí) 只有動(dòng)能和勢(shì)能參與轉(zhuǎn)化 根據(jù)機(jī)械能守恒條件可以知道 振動(dòng)系統(tǒng)的勢(shì)能與動(dòng)能之和保持不變 故選項(xiàng)B正確 當(dāng)系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動(dòng)時(shí) 系統(tǒng)振動(dòng)的頻率等于周期性驅(qū)動(dòng)力的頻率 故選項(xiàng)D正確 若彈簧振子初始時(shí)刻的位置在平衡位置 知道周期后 可以確定任意時(shí)刻運(yùn)動(dòng)速度的方向 若彈簧振子初始時(shí)刻的位置不在平衡位置 則無(wú)法確定 故選項(xiàng)E錯(cuò)誤 2 由運(yùn)動(dòng)分析振動(dòng)方程 2016 全國(guó) 卷 34 一列簡(jiǎn)諧橫波在介質(zhì)中沿x軸正向傳播 波長(zhǎng)不小于10cm O和A是介質(zhì)中平衡位置分別位于x 0和x 5cm處的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn) t 0時(shí)開(kāi)始觀測(cè) 此時(shí)質(zhì)點(diǎn)O的位移為y 4cm 質(zhì)點(diǎn)A處于波峰位置 t s時(shí) 質(zhì)點(diǎn)O第一次回到平衡位置 t 1s時(shí) 質(zhì)點(diǎn)A第一次回到平衡位置 求 1 簡(jiǎn)諧波的周期 波速和波長(zhǎng) 答案 見(jiàn)解析 2 質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式 答案 見(jiàn)解析 3 實(shí)驗(yàn) 2018 遼寧實(shí)驗(yàn)中學(xué)模擬 用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)中 組裝單擺時(shí) 在擺線上端的懸點(diǎn)處 用一塊開(kāi)有狹縫的橡皮夾牢擺線 再用鐵架臺(tái)的鐵夾將橡皮夾緊 如圖 甲 所示 1 這樣做的目的是 A 保證擺動(dòng)過(guò)程中擺長(zhǎng)不變B 可使周期測(cè)量得更加準(zhǔn)確C 使擺長(zhǎng)不可調(diào)節(jié)D 保證擺球在同一豎直平面內(nèi)擺動(dòng) 解析 1 在擺線上端的懸點(diǎn)處 用一塊開(kāi)有狹縫的橡皮夾牢擺線 再用鐵架臺(tái)的鐵夾將橡皮夾緊 是為了防止擺動(dòng)過(guò)程中擺長(zhǎng)發(fā)生變化 如果需要改變擺長(zhǎng)來(lái)探究擺長(zhǎng)與周期關(guān)系時(shí) 方便調(diào)節(jié)擺長(zhǎng) 故A正確 B C D錯(cuò)誤 答案 1 A 2 下列振動(dòng)圖像真實(shí)地描述了對(duì)擺長(zhǎng)約為1m的單擺進(jìn)行周期測(cè)量的四種操作過(guò)程 圖像橫坐標(biāo)原點(diǎn)表示計(jì)時(shí)開(kāi)始 ABCD均為30次全振動(dòng)的圖像 已知sin5 0 087 sin15 0 26 這四種操作過(guò)程合乎實(shí)驗(yàn)要求且誤差最小的是 解析 2 當(dāng)擺角小于等于5 時(shí) 我們認(rèn)為小球做單擺運(yùn)動(dòng) 所以此擺的最大振幅約為1 0 087m 8 7cm 當(dāng)小球擺到最低點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí) 誤差較小 反映到振動(dòng)圖像中 計(jì)時(shí)開(kāi)始時(shí)在坐標(biāo)原點(diǎn) 由以上分析可知 A正確 答案 2 A 3 某小組發(fā)現(xiàn)單擺靜止時(shí)擺球重心在球心的正下方 但仍將懸點(diǎn)到球心的距離當(dāng)成擺長(zhǎng)L 通過(guò)改變擺線長(zhǎng)度 測(cè)得6組L和對(duì)應(yīng)的周期T 畫(huà)出L T2圖像 選取A B兩點(diǎn) 坐標(biāo)如圖 乙 則重力加速度的表達(dá)式g 此得到的結(jié)果與擺球重心在球心處相比 將 選填 偏大 偏小 或 相同