2019版高考物理總復習 選考部分 機械振動 機械波 光 電磁波 相對論簡介 基礎課1 機械振動課件.ppt

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高考導航 基礎課1機械振動 簡諧運動單擺 單擺的周期公式 知識排查 平衡位置 回復力 簡諧運動的兩種模型 彈力 重力 原長 受迫振動和共振 固有頻率 固有頻率 最大 1 振幅就是簡諧運動物體的位移 2 簡諧運動的回復力可以是恒力 3 簡諧運動的平衡位置就是質點所受合力為零的位置 4 做簡諧運動的質點先后通過同一點 回復力 速度 加速度 位移都是相同的 5 簡諧運動的圖象描述的是振動質點的軌跡 6 根據(jù)簡諧運動的圖象可以判斷質點在某一時刻的位移大小 振動方向 7 物體做受迫振動時 其振動頻率與固有頻率無關 答案 1 2 3 4 5 6 7 小題速練 1 思考判斷 2 2016 海南單科 16 多選 下列說法正確的是 A 在同一地點 單擺做簡諧振動的周期的平方與其擺長成正比B 彈簧振子做簡諧振動時 振動系統(tǒng)的勢能與動能之和保持不變C 在同一地點 當擺長不變時 擺球質量越大 單擺做簡諧振動的周期越小D 系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動時 系統(tǒng)振動的頻率等于周期性驅動力的頻率E 已知彈簧振子初始時刻的位置及其振動周期 就可知振子在任意時刻運動速度的方向 答案ABD 3 人教版選修3 4 P5 T3 如圖1所示 在t 0到t 4s的范圍內回答以下問題 1 質點相對平衡位置的位移的方向在哪些時間內跟它的瞬時速度的方向相同 在哪些時間內跟瞬時速度的方向相反 2 質點在第2s末的位移是多少 3 質點在前2s內走過的路程是多少 答案 1 在0 1s 2 3s內位移方向跟它的瞬時速度方向相同 在1 2s 3 4s內位移方向跟它的瞬時速度方向相反 2 0 3 20cm 圖1 簡諧運動的規(guī)律 簡諧運動的規(guī)律 五個特征1 動力學特征 F kx 表示回復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 運動學特征 簡諧運動的加速度與物體偏離平衡位置的位移成正比 而方向相反 為變加速運動 遠離平衡位置時 x F a Ep均增大 v Ek均減小 靠近平衡位置時則相反 3 運動的周期性特征 相隔T或nT的兩個時刻振子處于同一位置且振動狀態(tài)相同 4 對稱性特征 2 如圖2所示 振子經(jīng)過關于平衡位置O對稱的兩點P P OP OP 時 速度的大小 動能 勢能相等 相對于平衡位置的位移大小相等 圖2 3 振子由P到O所用時間等于由O到P 所用時間 即tPO tOP 4 振子往復過程中通過同一段路程 如OP段 所用時間相等 即tOP tPO 5 能量特征 振動的能量包括動能Ek和勢能Ep 簡諧運動過程中 系統(tǒng)動能與勢能相互轉化 系統(tǒng)的機械能守恒 1 多選 如圖3所示 一輕質彈簧上端固定在天花板上 下端連接一物塊 物塊沿豎直方向以O點為中心點 在C D兩點之間做周期為T的簡諧運動 已知在t1時刻物塊的速度大小為v 方向向下 動能為Ek 下列說法正確的是 圖3 答案ACD 2 2018 遼寧鞍山模擬 多選 彈簧振子做簡諧運動 O為平衡位置 當它經(jīng)過點O時開始計時 經(jīng)過0 3s 第一次到達點M 再經(jīng)過0 2s第二次到達點M 則彈簧振子的周期不可能為 A 0 53sB 1 4sC 1 6sD 2sE 3s 答案BDE 3 如圖4 一輕彈簧一端固定 另一端連接一物塊構成彈簧振子 該物塊是由a b兩個小物塊粘在一起組成的 物塊在光滑水平面上左右振動 振幅為A0 周期為T0 當物塊向右通過平衡位置時 a b之間的粘膠脫開 以后小物塊a振動的振幅和周期分別為A和T 則A A0 填 或 圖4 解析當物塊向右通過平衡位置時 脫離前 由機械能守恒可知 平衡位置處的動能等于最大位移處的彈性勢能 因此脫離后振子振幅變小 由于彈簧振子的質量減小 根據(jù)a 可知 在同一個位置物塊a的加速度變大 即速度變化更快 故脫離后周期變小 答案 簡諧運動的公式和圖象 1 簡諧運動的數(shù)學表達式x Asin t 2 根據(jù)簡諧運動圖象可獲取的信息 1 確定振動的振幅A和周期T 如圖5所示 圖5 答案ABE 2 2018 山西統(tǒng)測 多選 如圖6甲所示 水平的光滑桿上有一彈簧振子 振子以O點為平衡位置 在a b兩點之間做簡諧運動 其振動圖象如圖乙所示 由振動圖象可以得知 A 振子的振動周期等于2t1B 在t 0時刻 振子的位置在a點C 在t t1時刻 振子的速度為零D 在t t1時刻 振子的速度最大E 從t1到t2 振子正從O點向b點運動 圖6 解析彈簧振子先后經(jīng)歷最短時間到達同一位置時 若速度相同 則這段時間間隔就等于彈簧振子的振動周期 從振動圖象可以看出振子的振動周期為2t1 選項A正確 在t 0時刻 振子的位移為零 所以振子應該在平衡位置O 選項B錯誤 在t t1時刻 振子在平衡位置O 該時刻振子速度最大 選項C錯誤 D正確 從t1到t2 振子的位移方向沿正方向且在增加 所以振子正從O點向b點運動 選項E正確 答案ADE 3 多選 一水平彈簧振子沿x軸方向做簡諧運動 平衡位置在坐標原點 向x軸正方向運動時彈簧被拉伸 振子的振動圖象如圖7所示 已知彈簧的勁度系數(shù)為20N cm 振子質量為m 0 1kg 則 A 圖中A點對應的時刻振子所受的回復力大小為5N 方向指向x軸的負方向B 圖中A點對應的時刻振子的速度方向指向x軸的正方向C 圖中A點對應的時刻振子的加速度大小為5m s2D 在0 4s內振子通過的路程為4cmE 在0 4s內振子做了1 75次全振動 圖7 解析由簡諧運動的特點和彈簧彈力與伸長量的關系可知 題圖中A點對應的時刻振子所受的回復力大小為F kx 20 0 25N 5N 方向指向x軸的負方向 并且振子正在遠離O點向x軸的正方向運動 選項A B正確 由牛頓第二定律知 題圖中A點對應的時刻振子的加速度大小為a 50m s2 選項C錯誤 由題圖可讀出周期為2s 4s內振子完成兩次全振動 通過的路程是s 2 4A 2 4 0 5cm 4cm 選項D正確 E錯誤 答案ABD 求解簡諧運動問題時 要緊緊抓住一個模型 水平方向振動的彈簧振子 熟練掌握振子的振動過程以及振子振動過程中各物理量的變化規(guī)律 看到振動圖象 頭腦中立即呈現(xiàn)出一幅彈簧振子振動的圖景 再把問題一一對應 分析求解 1 對單擺的理解 單擺周期公式及用單擺測定重力加速度 3 用單擺測定重力加速度 1 實驗原理與操作 1 多選 下列說法正確的是 A 單擺運動到平衡位置時 回復力為零B 只有發(fā)生共振時 受迫振動的頻率才等于驅動力的頻率C 水平放置的彈簧振子做簡諧振動時的能量等于在平衡位置時振子的動能D 單擺的周期隨擺球質量的增大而增大E 同一地點 兩單擺的擺長相等時 周期也相等 答案ACE 2 多選 如圖8所示為同一地點的兩個單擺甲 乙的振動圖象 下列說法正確的是 A 甲 乙兩單擺的擺長相等B 甲擺的振幅比乙擺的大C 甲擺的機械能比乙擺的大D 在t 0 5s時有正向最大加速度的是乙擺E 由圖象可以求出當?shù)氐闹亓铀俣?圖8 答案ABD 3 在 用單擺測定重力加速度 的實驗中 1 擺動時偏角滿足的條件是偏角小于5 為了減小測量周期的誤差 計時開始時 擺球應是經(jīng)過最 填 高 或 低 點的位置 且用停表測量單擺完成多次全振動所用的時間 求出周期 圖9甲中停表示數(shù)為一單擺全振動50次所用的時間 則單擺振動周期為 圖9 2 用最小刻度為1mm的刻度尺測擺長 測量情況如圖乙所示 O為懸掛點 從圖乙中可知單擺的擺長為 m 3 若用L表示擺長 T表示周期 那么重力加速度的表達式為g 4 考慮到單擺振動時空氣浮力的影響后 學生甲說 因為空氣浮力與擺球重力方向相反 它對球的作用相當于重力加速度變小 因此振動周期變大 學生乙說 浮力對擺球的影響好像用一個輕一些的擺球做實驗 因此振動周期不變 這兩個學生中 A 甲的說法正確B 乙的說法正確C 兩學生的說法都是錯誤的 2 從懸點到球心的距離即為擺長 可得L 0 9980m 4 由于受到空氣浮力的影響 小球的質量沒變而相當于小球所受重力減小 即等效重力加速度減小 因而振動周期變大 選項A正確 自由振動 受迫振動和共振的關系比較 受迫振動和共振 1 多選 關于受迫振動和共振 下列說法正確的是 A 火車過橋時限制速度是為了防止火車發(fā)生共振B 若驅動力的頻率為5Hz 則受迫振動穩(wěn)定后的振動頻率一定為5HzC 當驅動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時 受迫振動的振幅最大D 一個受迫振動系統(tǒng)在非共振狀態(tài)時 同一振幅對應的驅動力頻率一定有兩個E 受迫振動系統(tǒng)的機械能守恒 解析火車過橋時限制速度是為了防止橋發(fā)生共振 選項A錯誤 對于一個受迫振動系統(tǒng) 若驅動力的頻率為5Hz 則振動系統(tǒng)穩(wěn)定后的振動頻率也一定為5Hz 選項B正確 由共振的定義可知 選項C正確 根據(jù)共振現(xiàn)象可知 選項D正確 受迫振動系統(tǒng) 驅動力做功 系統(tǒng)的機械能不守恒 選項E錯誤 答案BCD 2 2018 遼寧大連模擬 多選 某振動系統(tǒng)的固有頻率為f0 在周期性驅動力的作用下做受迫振動 驅動力的頻率為f 若驅動力的振幅保持不變 則下列說法正確的是 A 當ff0時 該振動系統(tǒng)的振幅隨f減小而增大C 該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后 振動的頻率等于f0D 該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后 振動的頻率等于fE 當f f0時 該振動系統(tǒng)一定發(fā)生共振 解析受迫振動的振幅A隨驅動力的頻率變化的規(guī)律如圖所示 顯然選項A錯誤 B正確 穩(wěn)定時系統(tǒng)的頻率等于驅動力的頻率 即選項C錯誤 D正確 根據(jù)共振產(chǎn)生的條件可知 當f f0時 該振動系統(tǒng)一定發(fā)生共振 選項E正確 答案BDE 3 多選 一個單擺在地面上做受迫振動 其共振曲線 振幅A與驅動力頻率f的關系 如圖10所示 則 A 此單擺的固有周期約為2sB 此單擺的擺長約為1mC 若擺長增大 單擺的固有頻率增大D 若擺長增大 共振曲線的峰將向左移動E 若擺長減小 共振曲線的峰將向左移動 圖10 答案ABD