《全品高考复习方案》2020届高考物理一轮复习课件:第14单元 机械振动与机械波 第35讲 机械振动 用单摆测定重力加速度 .ppt
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1、教材知识梳理考点互动探究教师备用习题,一、简谐运动 1.简谐运动:质点的位移与时间的关系遵从 函数的规律,其振动图像(x-t图像)是一条 曲线. 2.特征:回复力F= ,x是振动质点相对 位置的位移,可用该关系式判断一个振动是否为简谐运动.,正弦,正弦,-kx,平衡,3.描述简谐运动的物理量 (1)位移x:由 位置指向质点所在位置的有向线段,是 量. (2)振幅A:振动物体离开平衡位置的 ,是 量,表示振动的强弱. (3)周期T:物体完成一次 所需的时间. 频率f:单位时间内完成全振动的 . 它们都是表示振动快慢的物理量,二者的关系为T= . 4.简谐运动的位移表达式:x= .,平衡,矢,最大
2、距离,标,全振动,次数,Asin(t+),二、简谐运动的图像 1.物理意义:表示振动质点的 随 变化的规律. 2.图像特征: 曲线. 三、受迫振动 1.受迫振动:系统在周期性 作用下的振动.做受迫振动的系统,它的周期(或频率)等于 的周期(或频率),而与系统的固有周期(或频率) . 2.共振:驱动力的频率 系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大.,位移,时间,正弦(或余弦),驱动力,驱动力,无关,等于,【辨别明理】 (1)简谐运动平衡位置就是质点所受合力为零的位置. ( ) (2)做简谐运动的质点先后通过同一点,回复力、速度、加速度、位移都是相同的. ( ) (3)做简谐运动的质点,速度增大时,
3、加速度可能增大. ( ) (4)简谐运动的周期与振幅成正比. ( ) (5)振幅等于振子运动轨迹的长度. ( ) (6)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动. ( ),(7)单摆的振动周期由振子的质量和摆角共同决定. ( ) (8)物体做受迫振动时,其振动频率与固有频率有关. ( ) (9)简谐运动的图像描述的是振动质点的轨迹. ( ),答案 (1)() (2)() (3)() (4)() (5)() (6)() (7)() (8)() (9)(),考点一 质点的振动规律,1.简谐运动中路程(s)与振幅(A)的关系 (1)质点在一个周期内通过的路程是振幅的4倍. (2)质点在半个周期内通过的路程
4、是振幅的2倍. (3)质点在四分之一周期内通过的路程有三种情况: 计时起点对应质点在三个特殊位置(两个最大位移处和一个平衡位置)时,s=A; 计时起点对应质点在最大位移和平衡位置之间且向平衡位置运动时,sA; 计时起点对应质点在最大位移和平衡位置之间且向最大位移处运动时,sA.,2.简谐运动的重要特征,答案 ABE,2.(简谐运动的周期和振幅)如图35-1所示,一轻弹簧一端固定,另一端连接一物块构成弹簧振子,该物块是由a、b两个小物块粘在一起组成的.物块在光滑水平面上左右振动,振幅为A0,周期为T0.当物块向右通过平衡位置时,a、b之间的粘胶脱开;以后小物块a振动的振幅和周期分别为A和T,则A
5、 (选填“”“”“”或“=”)T0.,图35-1,答案 ,答案 ACD, 要点总结,(1)分析简谐运动中各物理量的变化情况时,一定要以位移为桥梁,位移增大时,振动质点的回复力、加速度、势能均增大,速度、动能均减小;反之,则产生相反的变化.另外,各矢量均在其值为零时改变方向. (2)分析过程中要特别注意简谐运动的周期性和对称性.,考点二 简谐运动图像的理解和应用,1.根据简谐运动图像可获取的信息 (1)振幅A、周期T(或频率f)和初相位(如图35-2所示).,图35-2,(2)某时刻振动质点离开平衡位置的位移. (3)某时刻质点速度的大小和方向:曲线上各点切线的斜率的大小和正负分别表示各时刻质点
6、的速度的大小和方向,速度的方向也可根据下一时刻物体的位移的变化来确定. (4)某时刻质点的回复力、加速度的方向:回复力总是指向平衡位置,回复力和加速度的方向相同,在图像上总是指向t轴. (5)某段时间内质点的位移、回复力、加速度、速度、动能和势能的变化情况.,图35-3,例1 (多选)甲、乙两弹簧振子的振动图像如图35-4所示,则可知 ( ) A.两弹簧振子完全相同 B.两弹簧振子所受回复力最大值之比 F甲 F乙=12 C.振子甲速度为零时,振子乙速度最大 D.两振子的振动频率之比f甲 f乙=12 E.振子乙速度最大时,振子甲速度不一定 为零,图35-4,答案 CDE,解析 从图像中可以看出,
7、两弹簧振子周期之比T甲 T乙 =21,则频率之比f甲f乙=12,D正确;弹簧振子周期与振子质量、弹簧劲度系数k有关,周期不同,说明两弹簧振子不同,A错误;由于弹簧的劲度系数k不一定相同,所以两振子所受回复力(F=-kx)的最大值之比F甲F乙不一定为21,B错误;由简谐运动的特点可知,在振子到达平衡位置时位移为零,速度最大,在振子到达最大位移处时,速度为零,从图像中可以看出,在振子甲到达最大位移处时,振子乙恰好到达平衡位置,C正确;当振子乙到达平衡位置时,振子甲可能在最大位移处或平衡位置,E正确.,变式题 (多选)一质点做简谐运动的图像如图35-5所示,下列说法正确的是( ) A.质点振动频率是
8、4 Hz B.在10 s内质点经过的路程是20 cm C.第4 s末质点的速度是零 D.在t=1 s和t=3 s两时刻,质点位移大小 相等、方向相反 E.在t=2 s和t=6 s两时刻,质点速度相同,图35-5,答案 BDE, 要点总结,考点三 单摆周期公式的应用,图35-6,答案 D,变式题 如图35-7甲所示是一个单摆振动的情形,O是它的平衡位置,B、C是摆球所能到达的最远位置.设向右为正方向.图乙是这个单摆的振动图像.根据图像回答: (1)单摆振动的频率是多大? (2)开始时摆球在何位置? (3)若当地的重力加速度为 10 m/s2,试求摆长.,图35-7,答案 (1)1.25 Hz (
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