《高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章第一節(jié) 機(jī)械振動課件 人教版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪復(fù)習(xí) 第七章第一節(jié) 機(jī)械振動課件 人教版（33頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第第 七章機(jī)械振動七章機(jī)械振動 機(jī)械波機(jī)械波 2014高考導(dǎo)航高考導(dǎo)航考綱展示考綱展示1.彈簧振子簡諧振動，簡諧振動的振幅、彈簧振子簡諧振動，簡諧振動的振幅、周期周期和頻率，簡諧和頻率，簡諧運(yùn)動的位移運(yùn)動的位移時間圖象時間圖象2.單擺在小振幅條件下單擺做簡諧振動單擺在小振幅條件下單擺做簡諧振動單擺周期公式單擺周期公式3.振動中的能量轉(zhuǎn)化振動中的能量轉(zhuǎn)化4.自由振動和受迫振動受迫振動的振自由振動和受迫振動受迫振動的振動頻動頻率共振及其常見率共振及其常見的應(yīng)用的應(yīng)用5.振動在介質(zhì)中的傳播振動在介質(zhì)中的傳播波橫波和波橫波和縱波縱波橫波的圖象波橫波的圖象波長、頻率和波速的關(guān)系長、頻率和波速的關(guān)系6.波

2、的疊加波的干涉衍射現(xiàn)象波的疊加波的干涉衍射現(xiàn)象7.聲波超聲波及其應(yīng)用聲波超聲波及其應(yīng)用8.多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)9.實(shí)驗(yàn)八：用單擺測定重力加速度實(shí)驗(yàn)八：用單擺測定重力加速度熱點(diǎn)視角熱點(diǎn)視角1.高考涉及本章試題的題型主要是選擇、填空，難度適中或高考涉及本章試題的題型主要是選擇、填空，難度適中或偏易偏易2.簡諧運(yùn)動過程中位移、速度、加速度的周期性變化的規(guī)律，簡諧運(yùn)動過程中位移、速度、加速度的周期性變化的規(guī)律，經(jīng)常結(jié)合振動質(zhì)點(diǎn)的加速度和回復(fù)力的關(guān)系，綜合牛頓運(yùn)動經(jīng)常結(jié)合振動質(zhì)點(diǎn)的加速度和回復(fù)力的關(guān)系，綜合牛頓運(yùn)動定律來命題定律來命題3.命題頻率較高的是簡諧運(yùn)動的特點(diǎn)和圖象、波的圖象以及命題頻率較高的是

3、簡諧運(yùn)動的特點(diǎn)和圖象、波的圖象以及波長、頻率和波速的關(guān)系波長、頻率和波速的關(guān)系4.波動圖象、振動圖象的區(qū)別及轉(zhuǎn)換也是考查的熱波動圖象、振動圖象的區(qū)別及轉(zhuǎn)換也是考查的熱點(diǎn)點(diǎn),圖圖象題象題可以綜合考查考生的理解能力、推理能力和空間想象能可以綜合考查考生的理解能力、推理能力和空間想象能力力.5.單擺及周期公式的應(yīng)用單擺及周期公式的應(yīng)用(含實(shí)驗(yàn)含實(shí)驗(yàn))，機(jī)械波的雙向性和多解性，機(jī)械波的雙向性和多解性是高考又一熱是高考又一熱點(diǎn)點(diǎn),要要特別注意與生活、生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系的試題特別注意與生活、生產(chǎn)實(shí)際聯(lián)系的試題.第一節(jié)機(jī)械振動第一節(jié)機(jī)械振動本節(jié)目錄本節(jié)目錄基礎(chǔ)梳理基礎(chǔ)梳理自學(xué)導(dǎo)引自學(xué)導(dǎo)引要點(diǎn)透析要點(diǎn)透析直擊高考直

4、擊高考考點(diǎn)探究考點(diǎn)探究講練互動講練互動知能演練知能演練輕巧奪冠輕巧奪冠技法提煉技法提煉思維升華思維升華基礎(chǔ)梳理基礎(chǔ)梳理自學(xué)導(dǎo)引自學(xué)導(dǎo)引一、簡諧運(yùn)動一、簡諧運(yùn)動1回復(fù)力回復(fù)力(1)定義：使振動物體返回到定義：使振動物體返回到_的力的力(2)方向：時刻指向方向：時刻指向_(3)來源：振動物體所受的沿振動方向的合外力來源：振動物體所受的沿振動方向的合外力2簡諧運(yùn)動簡諧運(yùn)動(1)受力特征：受力特征：_ (F回復(fù)力，回復(fù)力，x位移，負(fù)號表示回位移，負(fù)號表示回復(fù)力方向與位移方向相反復(fù)力方向與位移方向相反)平衡位置平衡位置平衡位置平衡位置Fkx(2)運(yùn)動特征運(yùn)動特征:akx(負(fù)號表示加速度方向與位移方向相反

5、負(fù)號表示加速度方向與位移方向相反).(3)描述簡諧振動的物理量描述簡諧振動的物理量振幅：反映質(zhì)點(diǎn)振幅：反映質(zhì)點(diǎn)_的物理量，它是標(biāo)量的物理量，它是標(biāo)量周期和頻率：描述振動周期和頻率：描述振動_的物理量，其大小由振動的物理量，其大小由振動系統(tǒng)本身決定，與系統(tǒng)本身決定，與_無關(guān)無關(guān)振動強(qiáng)弱振動強(qiáng)弱快慢快慢振幅振幅二、簡諧運(yùn)動的兩種模型二、簡諧運(yùn)動的兩種模型三、受迫振動及共振三、受迫振動及共振1受迫振動受迫振動(1)概念：物體在概念：物體在_驅(qū)動力作用下的振動驅(qū)動力作用下的振動(2)振動特征：受迫振動的頻率等于振動特征：受迫振動的頻率等于_的頻率，與系統(tǒng)的頻率，與系統(tǒng)的的_無關(guān)無關(guān)2共振共振(1)概念

6、：當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于概念：當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于_時，受迫振動的振幅時，受迫振動的振幅最大的現(xiàn)象最大的現(xiàn)象周期性周期性驅(qū)動力驅(qū)動力固有頻率固有頻率固有頻率固有頻率(2)共振的條件：驅(qū)動力的頻率等于共振的條件：驅(qū)動力的頻率等于_(3)共振的特征：共振時共振的特征：共振時_最大最大(4)共振曲線共振曲線(如圖所示如圖所示)ff0時時,AAm.f與與f0差別越大差別越大,物體做受迫振動的振幅物體做受迫振動的振幅_.固有頻率固有頻率振幅振幅越小越小要點(diǎn)透析要點(diǎn)透析直擊高考直擊高考一、簡諧運(yùn)動的幾個重要特征一、簡諧運(yùn)動的幾個重要特征1受力特征：受力特征：簡諧運(yùn)動的回復(fù)力滿足簡諧運(yùn)動的回復(fù)力滿足Fkx，位移，

7、位移x與回復(fù)與回復(fù)力的方向相反由牛頓第二定律知，加速度力的方向相反由牛頓第二定律知，加速度a與位移大小成正與位移大小成正比，方向相反比，方向相反2運(yùn)動特征：運(yùn)動特征：當(dāng)物體靠近平衡位置時，當(dāng)物體靠近平衡位置時，x、F、a都減小，但都減小，但v增大，到達(dá)平衡位置時增大，到達(dá)平衡位置時v最大；當(dāng)物體遠(yuǎn)離平衡位置時，最大；當(dāng)物體遠(yuǎn)離平衡位置時，x、F、a都增大，都增大，v減小減小3能量特征：能量特征：對單擺和彈簧振子來說，振幅越大對單擺和彈簧振子來說，振幅越大,能量越大能量越大.在運(yùn)動過程中，動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒在運(yùn)動過程中，動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒特別提醒：特別提醒：由于簡諧運(yùn)動具

8、有周期性和對稱性，因此，涉及由于簡諧運(yùn)動具有周期性和對稱性，因此，涉及簡諧運(yùn)動時，往往出現(xiàn)多解簡諧運(yùn)動時，往往出現(xiàn)多解.分析問題時應(yīng)特別注意物體在分析問題時應(yīng)特別注意物體在某一位置時的速度的大小和方向、位移的大小和方向某一位置時的速度的大小和方向、位移的大小和方向.即時應(yīng)用即時應(yīng)用 1一彈簧振子在一條直線上做簡諧運(yùn)動，第一次先一彈簧振子在一條直線上做簡諧運(yùn)動，第一次先后經(jīng)過后經(jīng)過M、N兩點(diǎn)時速度兩點(diǎn)時速度v(v0)相同，那么，下列說法正確的相同，那么，下列說法正確的是是()A振子在振子在M、N兩點(diǎn)受回復(fù)力相同兩點(diǎn)受回復(fù)力相同B振子在振子在M、N兩點(diǎn)對平衡位置的位移相同兩點(diǎn)對平衡位置的位移相同C

9、振子在振子在M、N兩點(diǎn)加速度大小相等兩點(diǎn)加速度大小相等D從從M點(diǎn)到點(diǎn)到N點(diǎn)，振子先做加速度減小的加速運(yùn)動，后做加點(diǎn)，振子先做加速度減小的加速運(yùn)動，后做加速度增大的減速運(yùn)動速度增大的減速運(yùn)動解析：選解析：選CD.建立彈簧振子模型如圖所示由題意知，振子第建立彈簧振子模型如圖所示由題意知，振子第一次先后經(jīng)過一次先后經(jīng)過M、N兩點(diǎn)時速度兩點(diǎn)時速度v相同，那么，可以在振子運(yùn)相同，那么，可以在振子運(yùn)動路徑上確定動路徑上確定M、N兩點(diǎn)，兩點(diǎn)，M、N兩點(diǎn)應(yīng)關(guān)于平衡位置兩點(diǎn)應(yīng)關(guān)于平衡位置O對稱，對稱，且由且由M運(yùn)動到運(yùn)動到N，振子是從左側(cè)釋放開始運(yùn)動的，振子是從左側(cè)釋放開始運(yùn)動的(若若M點(diǎn)定在點(diǎn)定在O點(diǎn)右側(cè)，則

10、振子是從右側(cè)釋放的點(diǎn)右側(cè)，則振子是從右側(cè)釋放的)因位移、速度、加速度和因位移、速度、加速度和回復(fù)力都是矢量，它們要相同必須大小相等、方向相同回復(fù)力都是矢量，它們要相同必須大小相等、方向相同M、N兩點(diǎn)關(guān)于兩點(diǎn)關(guān)于O點(diǎn)對稱，振子回復(fù)力點(diǎn)對稱，振子回復(fù)力應(yīng)大小相等、方向相反，振應(yīng)大小相等、方向相反，振子位移也是大小相等，方向相反由此可知子位移也是大小相等，方向相反由此可知,A、B選項錯誤選項錯誤.振振子在子在M、N兩點(diǎn)的加速度雖然方向相反，但大小相等，故兩點(diǎn)的加速度雖然方向相反，但大小相等，故C選選項正確振子由項正確振子由MO速度越來越大，但加速度越來越小，振速度越來越大，但加速度越來越小，振子做加

11、速運(yùn)動，振子由子做加速運(yùn)動，振子由ON速度越來越小，但加速度越來越速度越來越小，但加速度越來越大，振子做減速運(yùn)動，故大，振子做減速運(yùn)動，故D選項正確選項正確二、簡諧運(yùn)動的分析方法二、簡諧運(yùn)動的分析方法1對稱法對稱法(1)遠(yuǎn)離平衡位置的過程：由遠(yuǎn)離平衡位置的過程：由Fkxma可知，可知，x增大，增大，F(xiàn)增增大，大，a增大，但增大，但a與與v反向，故反向，故v減小，動能減小減小，動能減小(2)靠近平衡位置的過程：由靠近平衡位置的過程：由Fkxma可知，可知，x減小，減小，F(xiàn)減減小，小，a減小，但減小，但a與與v同向，故同向，故v增大，動能增大增大，動能增大(3)經(jīng)過同一位置時，位移、回復(fù)力、加速度

12、、速率、動能一經(jīng)過同一位置時，位移、回復(fù)力、加速度、速率、動能一定相同，但速度、動量不一定相同，方向可能相反定相同，但速度、動量不一定相同，方向可能相反2圖象法圖象法(1)確定振動物體在任一時刻的位移如圖所示，對應(yīng)確定振動物體在任一時刻的位移如圖所示，對應(yīng)t1、t2時時刻的位移分別為刻的位移分別為x17 cm，x25 cm.(2)確定振動的振幅圖象中最大位移的值就是振幅，如圖所確定振動的振幅圖象中最大位移的值就是振幅，如圖所示，振動的振幅是示，振動的振幅是10 cm.(3)確定振動的周期和頻率振動圖象上一個完整的正弦確定振動的周期和頻率振動圖象上一個完整的正弦(余弦余弦)圖形在時間軸上拉開的圖

13、形在時間軸上拉開的“長度長度”表示周期表示周期由圖可知，由圖可知，OD、AE、BF的間隔都等于振動周期，的間隔都等于振動周期，T0.2 s，頻率頻率f1/T5 Hz.(4)確定各質(zhì)點(diǎn)的振動方向例如圖中的確定各質(zhì)點(diǎn)的振動方向例如圖中的t1時刻，質(zhì)點(diǎn)正遠(yuǎn)離平時刻，質(zhì)點(diǎn)正遠(yuǎn)離平衡位置向正方向運(yùn)動；在衡位置向正方向運(yùn)動；在t3時刻，質(zhì)點(diǎn)正向著平衡位置運(yùn)動時刻，質(zhì)點(diǎn)正向著平衡位置運(yùn)動(5)比較各時刻質(zhì)點(diǎn)加速度的大小和方向例如在圖中比較各時刻質(zhì)點(diǎn)加速度的大小和方向例如在圖中t1時刻質(zhì)時刻質(zhì)點(diǎn)位移點(diǎn)位移x1為正，則加速度為正，則加速度a1為負(fù)，為負(fù)，t2時刻質(zhì)點(diǎn)位移時刻質(zhì)點(diǎn)位移x2為負(fù)，則為負(fù)，則加速度加速

14、度a2為正，又因?yàn)闉檎?，又因?yàn)閨x1|x2|，所以，所以|a1|a2|.即時應(yīng)用即時應(yīng)用 2(2013衡陽模擬衡陽模擬)一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的振動圖象一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的振動圖象如圖所示如圖所示,質(zhì)點(diǎn)的速度與加速度方向相同的時間段是質(zhì)點(diǎn)的速度與加速度方向相同的時間段是()A0 s0.3 sB0.3 s0.6 sC0.6 s0.9 sD0.9 s1.2 s解析：選解析：選BD.質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動時加速度方向與回復(fù)力方向相質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動時加速度方向與回復(fù)力方向相同，與位移方向相反，總是指向平衡位置；位移增加時速度同，與位移方向相反，總是指向平衡位置；位移增加時速度與位移方向相同，位移減小時速度與位移方向相反

15、與位移方向相同，位移減小時速度與位移方向相反考點(diǎn)探究考點(diǎn)探究講練互動講練互動例例1考點(diǎn)考點(diǎn)1簡諧運(yùn)動及其振動圖象簡諧運(yùn)動及其振動圖象 (2013溫州模擬溫州模擬)如圖所示為一彈簧振子的振動圖象，如圖所示為一彈簧振子的振動圖象，試完成以下問題：試完成以下問題：(1)寫出該振子簡諧運(yùn)動的表達(dá)式寫出該振子簡諧運(yùn)動的表達(dá)式(2)在第在第2 s末到第末到第3 s末這段時間內(nèi)，彈簧振子的加速度、速度、末這段時間內(nèi)，彈簧振子的加速度、速度、動能和彈性勢能各是怎樣變化的？動能和彈性勢能各是怎樣變化的？(3)該振子在前該振子在前100 s的總位移是多少？的總位移是多少？路程是多少？路程是多少？【思路點(diǎn)撥】【思路

16、點(diǎn)撥】分析該題時可關(guān)注以下四點(diǎn)：分析該題時可關(guān)注以下四點(diǎn)：(1)振子的初始位置及運(yùn)動方向；振子的初始位置及運(yùn)動方向；(2)振子位移的大小、方向及其變化趨勢；振子位移的大小、方向及其變化趨勢；(3)由位移變化判斷由位移變化判斷a、v、Ek、Ep的變化；的變化；(4)由運(yùn)動特點(diǎn)確定位移和路程由運(yùn)動特點(diǎn)確定位移和路程(2)由題圖可知，在由題圖可知，在t2 s時，振子恰好通過平衡位置，此時時，振子恰好通過平衡位置，此時加速度為零，隨著時間的延續(xù)，位移值不斷加大，加速度的加速度為零，隨著時間的延續(xù)，位移值不斷加大，加速度的值也變大，速度值不斷變小，動能不斷減小，彈性勢能逐漸值也變大，速度值不斷變小，動能

17、不斷減小，彈性勢能逐漸增大當(dāng)增大當(dāng)t3 s時，加速度的值達(dá)到最大，速度等于零，動時，加速度的值達(dá)到最大，速度等于零，動能等于零，彈性勢能達(dá)到最大值能等于零，彈性勢能達(dá)到最大值(3)振子經(jīng)過一個周期位移為零，路程為振子經(jīng)過一個周期位移為零，路程為54 cm20 cm，前，前100 s剛好經(jīng)過了剛好經(jīng)過了25個周期，所以前個周期，所以前100 s振子位移振子位移x0，振子，振子路程路程s2025 cm500 cm5 m.【答案】見解析【答案】見解析跟蹤訓(xùn)練跟蹤訓(xùn)練 如圖所示是甲、乙兩個單擺做簡諧運(yùn)動的圖象，以如圖所示是甲、乙兩個單擺做簡諧運(yùn)動的圖象，以向右的方向作為擺球偏離平衡位置位移的正方向，從

18、向右的方向作為擺球偏離平衡位置位移的正方向，從t0時刻時刻起，當(dāng)甲第一次到達(dá)右方最大位移處時起，當(dāng)甲第一次到達(dá)右方最大位移處時()A乙在平衡位置的左方，正向右運(yùn)動乙在平衡位置的左方，正向右運(yùn)動B乙在平衡位置的左方，正向左運(yùn)動乙在平衡位置的左方，正向左運(yùn)動C乙在平衡位置的右方，正向右運(yùn)動乙在平衡位置的右方，正向右運(yùn)動D乙在平衡位置的右方，正向左運(yùn)動乙在平衡位置的右方，正向左運(yùn)動解析：選解析：選D.由題圖可知，當(dāng)甲第一次到達(dá)正向最大位移處時由題圖可知，當(dāng)甲第一次到達(dá)正向最大位移處時是在是在1.5 s時，此時乙的位移為正，即乙在平衡位置右側(cè)，選項時，此時乙的位移為正，即乙在平衡位置右側(cè)，選項A、B均

19、錯；再由位移圖象斜率表示速度，可知此時乙的斜率均錯；再由位移圖象斜率表示速度，可知此時乙的斜率為負(fù)，即表示乙在向左運(yùn)動，選項為負(fù)，即表示乙在向左運(yùn)動，選項C錯誤、錯誤、D正確正確例例2考點(diǎn)考點(diǎn)2受迫振動和共振受迫振動和共振 一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子，如圖甲所示該裝一砝碼和一輕彈簧構(gòu)成彈簧振子，如圖甲所示該裝置可用于研究彈簧振子的受迫振動勻速轉(zhuǎn)動把手時，曲桿置可用于研究彈簧振子的受迫振動勻速轉(zhuǎn)動把手時，曲桿給彈簧振子以驅(qū)動力，使振子做受迫振動把手勻速轉(zhuǎn)動的給彈簧振子以驅(qū)動力，使振子做受迫振動把手勻速轉(zhuǎn)動的周期就是驅(qū)動力的周期，改變把手勻速轉(zhuǎn)動的速度就可以改周期就是驅(qū)動力的周期，改變把手勻速轉(zhuǎn)

20、動的速度就可以改變驅(qū)動力的周期若保持把手不變，給砝碼一向下的初速度變驅(qū)動力的周期若保持把手不變，給砝碼一向下的初速度,砝碼便做簡諧運(yùn)動，振動圖象如圖乙所示砝碼便做簡諧運(yùn)動，振動圖象如圖乙所示當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動，受迫振動達(dá)到穩(wěn)定時，砝碼的當(dāng)把手以某一速度勻速轉(zhuǎn)動，受迫振動達(dá)到穩(wěn)定時，砝碼的振動圖象如圖丙所示若用振動圖象如圖丙所示若用T0表示彈簧振子的固有周期，表示彈簧振子的固有周期，T表示驅(qū)動力的周期，表示驅(qū)動力的周期，X表示受迫振動達(dá)到穩(wěn)定后砝碼振動的表示受迫振動達(dá)到穩(wěn)定后砝碼振動的振幅，則振幅，則(1)穩(wěn)定后，物體振動的頻率穩(wěn)定后，物體振動的頻率f_Hz.(2)欲使物體的振動能量最大，

21、需滿足什么條件？欲使物體的振動能量最大，需滿足什么條件？答：答：_.(3)“某同學(xué)提出，我國火車大提速時，需盡可能的增加鐵軌某同學(xué)提出，我國火車大提速時，需盡可能的增加鐵軌單節(jié)長度，或者是鐵軌無結(jié)頭單節(jié)長度，或者是鐵軌無結(jié)頭”利用上述所涉及的知識，利用上述所涉及的知識，請分析該同學(xué)所提問題的物理道理請分析該同學(xué)所提問題的物理道理答：答：_.【答案】見解析【答案】見解析【規(guī)律總結(jié)】【規(guī)律總結(jié)】物體做受迫振動時，其振動頻率等于驅(qū)動力物體做受迫振動時，其振動頻率等于驅(qū)動力的頻率，與物體的固有頻率無關(guān)，當(dāng)?shù)念l率，與物體的固有頻率無關(guān)，當(dāng)f驅(qū)驅(qū)f固固時物體做受迫振時物體做受迫振動的振幅最大，即發(fā)生共振動

22、的振幅最大，即發(fā)生共振技法提煉技法提煉思維升華思維升華思維建模思維建模單擺模型的應(yīng)用單擺模型的應(yīng)用 【范例】【范例】 (12分分)如圖所示，在水平地面上有一段光滑圓如圖所示，在水平地面上有一段光滑圓弧形弧形 槽，弧的半徑是槽，弧的半徑是R，所對，所對圓心角小于圓心角小于10，現(xiàn)在圓弧的右，現(xiàn)在圓弧的右側(cè)邊緣側(cè)邊緣M處放一個小球處放一個小球A，使其由靜止下滑，則：，使其由靜止下滑，則： (1)小球由小球由M到到O的過程中所需時間的過程中所需時間t為多少？為多少？ (2)若在若在MN圓弧上存在兩點(diǎn)圓弧上存在兩點(diǎn)P、Q，且，且P、Q關(guān)于關(guān)于O對稱對稱，且已測得小球且已測得小球A由由P直達(dá)直達(dá)Q所需時間為所需時間為t，則小球由，則小球由Q至至N的的最短時間為多少？最短時間為多少？(3)若在圓弧的最低點(diǎn)若在圓弧的最低點(diǎn)O的正上方的正上方h處由靜止釋放小球處由靜止釋放小球B，讓其，讓其自由下落，同時自由下落，同時A球從圓弧右側(cè)由靜止釋放，欲使球從圓弧右側(cè)由靜止釋放，欲使A、B兩球兩球在圓弧在圓弧最低點(diǎn)最低點(diǎn)O處相遇處相遇，則，則B球下落的高度球下落的高度h是多少？是多少？