《重慶市萬州區(qū)龍寶中學高考物理總復習 第1講 機械振動課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《重慶市萬州區(qū)龍寶中學高考物理總復習 第1講 機械振動課件（40頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、選修選修3-4機械振動機械波光機械振動機械波光電磁波相對論簡介電磁波相對論簡介第第1 1講講 機械振動機械振動 抓住抓住四個四個考點考點備選視頻展臺備選視頻展臺突破突破三個三個考向考向 隨堂隨堂基礎演練基礎演練第第1講講機械振動機械振動1.簡諧運動單擺、單擺的周期公式簡諧運動單擺、單擺的周期公式2.簡諧運動的公式和圖象簡諧運動的公式和圖象3.受迫振動和共振受迫振動和共振 4.實驗：探究單擺的運動、用單擺測定實驗：探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度重力加速度1.簡諧運動的規(guī)律簡諧運動的規(guī)律 2.簡諧運動的公式與圖象簡諧運動的公式與圖象 3.探究單擺的運動、用單擺測定重力加探究單擺的運動、用單擺

2、測定重力加速度速度顯示顯示/隱藏隱藏機械振動機械振動機械波機械波光光電磁波電磁波相對論簡介相對論簡介 備選多媒體展臺備選多媒體展臺1.用砂擺顯示簡諧運動的圖像用砂擺顯示簡諧運動的圖像2.單擺單擺3.單擺振動過程中的機械能守恒單擺振動過程中的機械能守恒4.面波的衍射面波的衍射5.多普勒效應多普勒效應6.惠更斯原理惠更斯原理7.全反射現象的演示全反射現象的演示8.光的干涉光的干涉-楊氏干涉實驗楊氏干涉實驗9.光的雙縫干涉條紋的形成光的雙縫干涉條紋的形成10.光的單縫衍射光的單縫衍射11.電磁振蕩電磁振蕩12.電磁振蕩的圖像電磁振蕩的圖像13.同時的相對性同時的相對性14.長度的相對性長度的相對性1

3、5.時間間隔的相對性時間間隔的相對性 01抓住四個考點抓住四個考點【思維驅動思維驅動】 如圖所示，彈簧振子如圖所示，彈簧振子在在B、C間振動，間振動，O為為平衡位置，平衡位置，BOOC5 cm，若，若振子從振子從B到到C的運動時間是的運動時間是1 s，則下列說法正確的是則下列說法正確的是()A.振子從振子從B經經O到到C完成一次全振完成一次全振動動B.振動周期是振動周期是1 s，振幅是，振幅是10 cmC.經過兩次全振動，振子通過的經過兩次全振動，振子通過的路程是路程是20 cmD.從從B開始經過開始經過3 s，振子通過的，振子通過的路程是路程是30 cm 考綱點擊考綱點擊 1.1.簡諧運動簡

4、諧運動 單擺、單擺的周期公式單擺、單擺的周期公式解析解析振子從振子從BOC僅完成僅完成了半次全振動，所以周期了半次全振動，所以周期T21 s2 s，振幅，振幅ABO5 cm.彈簧振子在一次全振動過程中彈簧振子在一次全振動過程中通過的路程為通過的路程為4A20 cm，所以，所以兩次全振動中通過路程為兩次全振動中通過路程為40 cm,3 s的時間為的時間為1.5T，所以振子，所以振子通過的路程為通過的路程為30 cm.答案答案D 01抓住四個考點抓住四個考點【知識存盤知識存盤】 1簡諧運動簡諧運動(1)定義：物體在跟位移大小成正比并且總是指向定義：物體在跟位移大小成正比并且總是指向_的回的回復力作

5、用下的振動復力作用下的振動(2)簡諧運動的特征簡諧運動的特征動力學特征：動力學特征：F回回_.運動學特征：運動學特征：x、v、a均按正弦或余弦規(guī)律發(fā)生周期性變化均按正弦或余弦規(guī)律發(fā)生周期性變化(注注意意v、a的變化趨勢相反的變化趨勢相反)能量特征：系統(tǒng)的機械能守恒，振幅能量特征：系統(tǒng)的機械能守恒，振幅A不變不變kx平衡位置平衡位置 01抓住四個考點抓住四個考點2簡諧運動的兩種模型簡諧運動的兩種模型 模型模型彈簧振子彈簧振子單擺單擺示意圖示意圖 簡諧運動簡諧運動條件條件(1)彈簧質量可忽略彈簧質量可忽略(2)無摩擦等阻力無摩擦等阻力(3)在彈簧彈性限度內在彈簧彈性限度內(1)擺線為不可伸縮的輕細

6、線擺線為不可伸縮的輕細線(2)無空氣等阻力無空氣等阻力(3)最大擺角小于最大擺角小于10回復力回復力彈簧的彈簧的_提供提供擺球擺球_沿與擺線垂直沿與擺線垂直(即即切向切向)方向的分力方向的分力平衡位置平衡位置 彈簧處于彈簧處于_處處最低點最低點周期周期與振幅無關與振幅無關T2 能量轉化能量轉化彈性勢能與動能的相互轉彈性勢能與動能的相互轉化，機械能守恒化，機械能守恒重力勢能與動能的相互轉化，重力勢能與動能的相互轉化，機械能守恒機械能守恒Lg彈力彈力原長原長重力重力 01抓住四個考點抓住四個考點狀元微博狀元微博【思維驅動思維驅動】 01抓住四個考點抓住四個考點如圖所示為一彈簧振子的振動圖象，如圖所

7、示為一彈簧振子的振動圖象，求：求：(1)該振子簡諧運動的表達式該振子簡諧運動的表達式.(2)在第在第2 s末到第末到第3 s末這段時間內，末這段時間內，彈簧振子的加速度、速度、動能和彈簧振子的加速度、速度、動能和彈性勢能各是怎樣變化的？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？ 考綱點擊考綱點擊 2.2.簡諧運動的公式和圖象簡諧運動的公式和圖象提示提示1.參考振動圖象各特點寫簡諧運動的表達式參考振動圖象各特點寫簡諧運動的表達式.2.掌握掌握彈簧振子的加速度、速度、動能和彈彈簧振子的加速度、速度、動能和彈性勢能與其位移的關

8、系性勢能與其位移的關系.3.掌握振子一段時間內總位移及路程的求法掌握振子一段時間內總位移及路程的求法. 01抓住四個考點抓住四個考點 01抓住四個考點抓住四個考點【知識存盤知識存盤】 1簡諧運動的表達式簡諧運動的表達式(1)動力學表達式動力學表達式:Fkx,其中其中“”表示回復力與位移的方向相反表示回復力與位移的方向相反.(2)運動學表達式運動學表達式:xAsin(t),其中其中A代表振幅代表振幅,2f表示簡諧運動的快表示簡諧運動的快慢慢,(t)代表簡諧運動的相位代表簡諧運動的相位,叫做叫做初相初相.2簡諧運動的圖象簡諧運動的圖象(1)從平衡位置開始計時，函數表達式從平衡位置開始計時，函數表達

9、式為為xAsin t，圖象如圖甲所示，圖象如圖甲所示(2)從最大位移處開始計時，函數表達從最大位移處開始計時，函數表達式為式為xAcos t，圖象如圖乙所示，圖象如圖乙所示 動畫展示：動畫展示：用砂擺顯示簡諧運動的圖像用砂擺顯示簡諧運動的圖像 01抓住四個考點抓住四個考點狀元微博狀元微博簡諧運動的對稱性簡諧運動的對稱性(1)瞬時量的對稱性瞬時量的對稱性(2)過程量的對稱性過程量的對稱性:振動質點來回振動質點來回通過相同的兩點間的時間相等通過相同的兩點間的時間相等,如如tBCtCB；質點經過關于平衡位置；質點經過關于平衡位置對稱的等長的兩線段時時間相等對稱的等長的兩線段時時間相等,如如tBCtB

10、C,如動態(tài)圖所示如動態(tài)圖所示. 01抓住四個考點抓住四個考點【思維驅動思維驅動】 一砝碼和一輕彈簧構成彈簧振子，如圖甲所示，該裝置可用于研究彈簧一砝碼和一輕彈簧構成彈簧振子，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動把手時，曲桿給彈簧振子以驅動力，使振子振子的受迫振動勻速轉動把手時，曲桿給彈簧振子以驅動力，使振子做受迫振動把手勻速轉動的周期就是驅動力的周期，改變把手勻速轉做受迫振動把手勻速轉動的周期就是驅動力的周期，改變把手勻速轉動的速度就可以改變驅動力的周期若保持把手不動，給砝碼一向下的動的速度就可以改變驅動力的周期若保持把手不動，給砝碼一向下的初速度，砝碼便做簡諧運動，振動圖線

11、如圖乙所示當把手以某一速度初速度，砝碼便做簡諧運動，振動圖線如圖乙所示當把手以某一速度勻速運動，受迫振動達到穩(wěn)定時，砝碼的振動圖象如圖丙所示若用勻速運動，受迫振動達到穩(wěn)定時，砝碼的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表示驅動力的周期，表示驅動力的周期，r表示受迫振動達到穩(wěn)表示受迫振動達到穩(wěn)定后砝碼振動的振幅，則：定后砝碼振動的振幅，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.考綱點擊考綱點擊 3.3.受迫振動和共振受迫振動和共振0.25 01抓住四個考點抓住四個考點(2)欲使物體的振動能量最大，需滿足什么條件？欲使物體的振動能量最大

12、，需滿足什么條件？答：答：_.(3)利用上述所涉及的知識，請分析某同學所提問題的物理依據利用上述所涉及的知識，請分析某同學所提問題的物理依據.“某同學考慮，我國火車第六次大提速時，需盡可能的增加鐵軌單節(jié)長某同學考慮，我國火車第六次大提速時，需盡可能的增加鐵軌單節(jié)長度，或者是鐵軌無接頭度，或者是鐵軌無接頭”答：答：_. 應發(fā)生共振應發(fā)生共振,即振子的振動周期即振子的振動周期TT04 s. 單節(jié)車軌很長，或無接頭，則振動的驅動力周期非常大，從而單節(jié)車軌很長，或無接頭，則振動的驅動力周期非常大，從而遠離火車本身的固有周期，使火車的振幅較小，火車提高車速遠離火車本身的固有周期，使火車的振幅較小，火車提

13、高車速越方便越方便 01抓住四個考點抓住四個考點【知識存盤知識存盤】 1自由振動、受迫振動和共振的比較自由振動、受迫振動和共振的比較 振動類形振動類形項目項目自由振動自由振動受迫振動受迫振動共振共振受力情況受力情況僅受回復力僅受回復力周期性驅動力周期性驅動力作用作用周期性驅動力周期性驅動力作用作用振動周期振動周期或頻率或頻率由系統(tǒng)本身性質由系統(tǒng)本身性質決定，即固有周決定，即固有周期或固有頻率期或固有頻率由驅動力的周由驅動力的周期或頻率決定期或頻率決定,即即TT驅驅或或ff驅驅T驅驅T固固或或f驅驅f固固振動能量振動能量振動物體的機械振動物體的機械能不變能不變由產生驅動力由產生驅動力的物體提供，

14、的物體提供，機械能不守恒機械能不守恒振動物體獲得振動物體獲得的能量最大的能量最大常見例子常見例子彈簧振子或單擺彈簧振子或單擺(擺角擺角10)機械工作時底機械工作時底座發(fā)生的振動座發(fā)生的振動共振篩、轉速共振篩、轉速計等計等 01抓住四個考點抓住四個考點2.共振曲線共振曲線如圖所示，橫坐標為驅動力頻率如圖所示，橫坐標為驅動力頻率f驅驅，縱，縱坐標為振幅坐標為振幅A.它直觀地反映了驅動力頻它直觀地反映了驅動力頻率對受迫振動振幅的影響，由圖可知，率對受迫振動振幅的影響，由圖可知，f驅驅與與f固固越接近，振幅越接近，振幅A越大，當越大，當f驅驅f固固時，振幅時，振幅A最大最大 狀元微博狀元微博f固固 0

15、1抓住四個考點抓住四個考點【思維驅動思維驅動】 (2011福建卷，福建卷，19)某實驗小組在利用單某實驗小組在利用單擺測定當地重力加速度的實驗中；擺測定當地重力加速度的實驗中；(1)用游標卡尺測定擺球的直徑，測量結果用游標卡尺測定擺球的直徑，測量結果如圖所示，則該擺球的直徑為如圖所示，則該擺球的直徑為_cm.(2)小組成員在實驗過程中有如下說法，其中正確的是小組成員在實驗過程中有如下說法，其中正確的是_(填選填選項前的字母項前的字母)A把單擺從平衡位置拉開把單擺從平衡位置拉開30的擺角，并在釋放擺球的同時開始計時的擺角，并在釋放擺球的同時開始計時B測量擺球通過最低點測量擺球通過最低點100次的

16、時間次的時間t，則單擺周期為，則單擺周期為C用懸線的長度加擺球的直徑作為擺長，代入單擺周期公式計算得到用懸線的長度加擺球的直徑作為擺長，代入單擺周期公式計算得到的重力加速度值偏大的重力加速度值偏大D選擇密度較小的擺球，測得的重力加速度值誤差較小選擇密度較小的擺球，測得的重力加速度值誤差較小 考綱點擊考綱點擊 4.4.實驗：探究單擺的運動實驗：探究單擺的運動用單擺測定重力加速度用單擺測定重力加速度 0.97C 01抓住四個考點抓住四個考點 01抓住四個考點抓住四個考點【知識存盤知識存盤】 01抓住四個考點抓住四個考點 01抓住四個考點抓住四個考點注意事項注意事項1懸線頂端不能晃動，需用夾子夾住，

17、保證頂點固定懸線頂端不能晃動，需用夾子夾住，保證頂點固定2強調在同一平面內振動且擺角小于強調在同一平面內振動且擺角小于10.3選擇在擺球擺到平衡位置處開始計時，并數準全振動的次選擇在擺球擺到平衡位置處開始計時，并數準全振動的次數數4小球自然下垂時，用毫米刻度尺量出懸線長小球自然下垂時，用毫米刻度尺量出懸線長l，用游標卡，用游標卡尺測量小球的直徑，然后算出擺球的半徑尺測量小球的直徑，然后算出擺球的半徑r，則擺長，則擺長Llr.5選用一米左右的細線選用一米左右的細線.本欄內容結束本欄內容結束【典例典例1】 如圖示如圖示,彈簧振子在振動彈簧振子在振動過程中過程中,振子從振子從a到到b歷時歷時0.2

18、s,振子經振子經a、b兩點時速度相同兩點時速度相同,若它從若它從b再回再回到到a的最短時間為的最短時間為0.4 s，則該振子的，則該振子的振動頻率為振動頻率為()A1 Hz B1.25 HzC2 Hz D2.5 Hz 02突破三個考向突破三個考向考向考向一簡諧運動的規(guī)律一簡諧運動的規(guī)律 0.2s0.4s0.2s1簡諧運動的對稱性簡諧運動的對稱性(1)如圖所示，振子經過關于平衡位置如圖所示，振子經過關于平衡位置O對稱對稱(OPOP)的兩點的兩點P、P時，速度的大小、動能、勢能相等相對于平衡位置時，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的位移大小相等(2)振子由振子由P到到O所用時

19、間等于由所用時間等于由O到到P所用時間，即所用時間，即tOPtOP.(3)振子往復運動過程中通過同一段路程振子往復運動過程中通過同一段路程(如如OP段段)所用時間相等，所用時間相等，即即tOPtPO.2能量特征能量特征系統(tǒng)動能系統(tǒng)動能Ek與勢能與勢能Ep相互轉化，系統(tǒng)的機械能守恒相互轉化，系統(tǒng)的機械能守恒 02突破三個考向突破三個考向【借題發(fā)揮借題發(fā)揮】 PPO【變式跟蹤變式跟蹤1】 彈簧振子以彈簧振子以O點為平衡位置在點為平衡位置在B、C兩點之間做兩點之間做簡諧運動，簡諧運動，B、C相距相距20 cm.某時刻振子處于某時刻振子處于B點，經過點，經過0.5 s，振子首次到達振子首次到達C點，則

20、該振動的周期和頻率分別為點，則該振動的周期和頻率分別為_、_；振子在；振子在5 s內通過的路程及內通過的路程及5 s末的位移大小分別為末的位移大小分別為_、_. 02突破三個考向突破三個考向解析解析/顯隱顯隱1.0s1.0Hz200cm10cm注意分析注意分析5s時間內彈簧振子完成全振動時間內彈簧振子完成全振動的次數及的次數及5s末振子的位置末振子的位置.02突破三個考向突破三個考向【典例典例2】 一質點做簡諧運動，其位移和時間關系如圖所示一質點做簡諧運動，其位移和時間關系如圖所示(1)求求t0.25102 s時的位移；時的位移；(2)在在t1.5102 s到到2102 s的振動過程中，質點的

21、位移、回的振動過程中，質點的位移、回復力、速度、動能、勢能如何變化？復力、速度、動能、勢能如何變化？(3)在在t0到到8.5102 s時間內，質點的路程、位移各多大？時間內，質點的路程、位移各多大？ 考向考向二簡諧運動的公式與圖象二簡諧運動的公式與圖象 審題導析審題導析1.求求(1)時刻特殊位置的位移，時刻特殊位置的位移，可先由圖象寫出質點振動方程，可先由圖象寫出質點振動方程，再代入數據計算位移再代入數據計算位移.2.由圖示及簡諧振動規(guī)律可確由圖示及簡諧振動規(guī)律可確定各物理量變化情況定各物理量變化情況.3.先確定此段時間內質點完成先確定此段時間內質點完成全振動的次數，再分析末時刻全振動的次數，

22、再分析末時刻質點所處位置及位移質點所處位置及位移.轉轉 解析解析02突破三個考向突破三個考向轉轉 原題原題1簡諧運動問題的求解思路簡諧運動問題的求解思路(1)應用簡諧運動的表達式應用簡諧運動的表達式xAsin(t)解決簡諧運動問題解決簡諧運動問題(2)求解簡諧運動問題的有效方法就是緊緊抓住一個模型求解簡諧運動問題的有效方法就是緊緊抓住一個模型水水平方向振動的彈簧振子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熟練掌握振子的振動過程以及振子振動過程中各量的變化規(guī)律動過程中各量的變化規(guī)律,遇到簡諧運動問題遇到簡諧運動問題,頭腦中立即呈現頭腦中立即呈現出一幅彈簧振子振動的圖景出一幅彈簧振子

23、振動的圖景,再把問題一一對應、分析求解再把問題一一對應、分析求解.02突破三個考向突破三個考向【借題發(fā)揮借題發(fā)揮】 02突破三個考向突破三個考向2從簡諧運動的圖象上獲得的信息從簡諧運動的圖象上獲得的信息(1)確定振動物體在任一時刻的位移確定振動物體在任一時刻的位移(2)確定振動的振幅確定振動的振幅(3)確定振動的周期和頻率確定振動的周期和頻率(4)確定各質點的振動方向確定各質點的振動方向(5)比較各時刻質點加速度的大小和方向比較各時刻質點加速度的大小和方向 02突破三個考向突破三個考向【變式跟蹤變式跟蹤2】一質點做簡諧運動的振動圖象如圖示，一質點做簡諧運動的振動圖象如圖示，(1)該質點振動的振

24、幅是該質點振動的振幅是_ cm，周期是，周期是_ s，初相，初相是是_(2)寫出該質點做簡諧運動的表達式，并求出當寫出該質點做簡諧運動的表達式，并求出當t1 s時質點的位時質點的位移移 02突破三個考向突破三個考向考向考向三探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度三探究單擺的運動、用單擺測定重力加速度 【典例典例3】 有兩個同學利用假期分別去參觀北大和南大的物理有兩個同學利用假期分別去參觀北大和南大的物理實驗室，各自利用先進的實驗室，各自利用先進的DIS系統(tǒng)較準確地探究了系統(tǒng)較準確地探究了“單擺的周單擺的周期期T與擺長與擺長L的關系的關系”，他們通過校園網交換了實驗數據，并由，他們通過校園網交換了

25、實驗數據，并由計算機繪制了計算機繪制了T2-L圖象，如圖甲所示去北大的同學所測實驗圖象，如圖甲所示去北大的同學所測實驗結果對應的圖線是結果對應的圖線是_(選填選填“A”或或“B”)另外，在南大做另外，在南大做探究的同學還利用計算機繪制了兩種單擺的振動圖象探究的同學還利用計算機繪制了兩種單擺的振動圖象(如圖乙如圖乙)，由圖可知，兩單擺擺長之比由圖可知，兩單擺擺長之比LA/LB _. B2審題視角審題視角由兩單擺的周期關系利由兩單擺的周期關系利用公式確定擺長關系用公式確定擺長關系.02突破三個考向突破三個考向02突破三個考向突破三個考向【借題發(fā)揮借題發(fā)揮】 L對用單擺測重力加速度的理解對用單擺測重力加速度的理解02突破三個考向突破三個考向9.76B02突破三個考向突破三個考向03隨堂基礎演練隨堂基礎演練隨堂隨堂基礎演練基礎演練 答案答案及及解析解析目標目標一、簡諧運一、簡諧運動的特點動的特點二、簡諧運動的公式和圖二、簡諧運動的公式和圖象象三、用單擺測三、用單擺測定重力加速度定重力加速度題號題號1234567點擊點擊右藍框右藍框出現出現答案及解析答案及解析 A A C C CDCD A A A A D D 見解析見解析