江蘇省姜堰市張甸中學高三物理一輪復習 11.1 機械振動教學案+同步作業(yè).doc

課題：11.1 機械振動【知識梳理】知識點一 機械振動1定義：物體(或物體的一部分)在平衡位置附近的 運動2回復力：使振動的物體返回 的力叫做回復力，回復力總指向平衡位置，是以 命名的力，它是振動物體在 方向上的合外力3平衡位置：物體原來靜止的位置物體振動經(jīng)過平衡位置時 處于平衡狀態(tài)，如單擺4簡諧運動如果物體所受回復力的大小與位移大小成 ，并且總是指向平衡位置，則物體的運動叫簡諧運動知識點二 描述簡諧運動的物理量1位移：振動物體的位移是物體相對于 的位移，它總是以平衡位置為始點，方向由 指向物體所在的位置，位移的大小等于這兩個位置之間的距離物體經(jīng)平衡位置時位移方向改變2速度：簡諧運動是變加速運動物體經(jīng)平衡位置時速度 ，物體在最大位移處時速度為 ，且物體的速度在最大位移處改變方向3加速度：根據(jù)牛頓第二定律，做簡諧運動的物體指向平衡位置的，加速度的大小跟位移大小成正比，其方向與位移方向總是相反4回復力 (1)是振動物體所受的沿振動方向所有力的合力 (2)效果：產(chǎn)生振動加速度，改變速度的大小，使物體回到平衡位置 (3)舉例：水平彈簧振子；單擺 (4)fkx中“”號表示回復力與位移x反向5振幅、周期(頻率) (1)振幅：反映振動質(zhì)點振動強弱的物理量，它是標量 (2)周期和頻率：描述振動快慢的物理量，其大小由振動系統(tǒng)本身來決定，與振幅無關(guān)也叫做固有周期和固有頻率 知識點三 簡諧運動的規(guī)律1簡諧運動的表達式(1)動力學表達式：fkx其中“”表示回復力與位移的方向相反(2)運動學表達式：xasin(t)2簡諧運動的對稱性(1)瞬時量的對稱性(2)過程量的對稱性3簡諧運動的圖象 (1)從平衡位置開始計時，函數(shù)表達式為xasin t，圖象如左圖(2)從最大位移處開始計時，函數(shù)表達式xacos t，圖象如右圖針對訓練1有一個簡諧運動，振幅為2 cm，周期都是4 s，當t0時位移為2 cm，請寫出它的振動方程2如圖所示為一單擺及其振動圖象，由圖回答： (1)若擺球從e指向g為正方向，為最大擺角，則圖象中o、a、b、c點分別對應單擺中的_點. 一周期內(nèi)加速度為正且減小，并與速度同方向的時間范圍是_，勢能增加且速度為正的時間范圍是_知識點四 受迫振動和共振1. 受迫振動：是物體在周期性外力作用下的振動，其振動頻率和固有頻率無關(guān)，等于驅(qū)動力的頻率2. 共振：驅(qū)動力的頻率接近物體的固有頻率時，受迫振動的振幅增大，這種現(xiàn)象稱為共振 (1)產(chǎn)生共振的條件：驅(qū)動力頻率等于物體固有頻率 (2)共振的應用：共振篩，共振測速 (3)共振曲線針對訓練3. 如圖所示是一個單擺做受迫振動時的共振曲線，表示振幅a與驅(qū)動力的頻率f的關(guān)系，下列說法正確的是() a擺長約為10 cm b擺長約為1 m c若增大擺長，共振曲線的“峰”將向右移動 d若增大擺長，共振曲線的“峰”將向左移動典型例題：例有一彈簧振子在水平方向上的bc之間做簡諧運動，已知bc間的距離為20 cm，振子在2 s內(nèi)完成了10次全振動若從某時刻振子經(jīng)過平衡位置時開始計時(t0)，經(jīng)過1/4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間圖象； (3)寫出振子的振動方程。針對訓練1. 2. (1)e、g、e、f1.52.0 s00.5 s(2)b (3)1 m3. bd例題解析：(1)振幅a10 cm，t0.2 s.(2)四分之一周期時具有正的最大加速度，故有負向最大位移如右圖所示(3)設(shè)振動方程為yasin(t)當t0時，y0，則sin 0得0，或，當再過較短時間，y為負值，所以所以振動方程為y10sin(10t) cm答案：(1)10 cm0.2 s(2)如解析圖(3)y10sin (10t) cm張甸中學高三物理能力訓練作業(yè)課題：課題：11.1 機械振動 主備：王昭民 審核：于正華 2012.2.5 姓名_1.(1)將一個電動傳感器接到計算機上，就可以測量快速變化的力，用這種方法測得的某單擺擺動時懸線上拉力的大小隨時間變化的曲線如圖。所示某同學由此圖象提供的信息作出的下列判斷中，正確的是at0.2 s時擺球正經(jīng)過最低點 bt1.1 s時擺球正經(jīng)過最低點c擺球擺動過程中機械能減小 d擺球擺動的周期是t1.4 s(2)如圖所示為同一地點的兩單擺甲、乙的振動圖象，下列說法中正確的a甲、乙兩單擺的擺長相等 b甲擺的振幅比乙擺大c甲擺的機械能比乙擺大 d在t0.5 s時有正向最大加速度的是乙擺2.一質(zhì)點做簡諧運動，其位移和時間關(guān)系如圖所示(1)求t0.25102 s時的位移；(2)在t1.5102 s到2102 s的振動過程中，質(zhì)點的位移、回復力、速度、動能、勢能如何變化？(3)在t0至8.5102 s時間內(nèi)，質(zhì)點的路程、位移各多大？3根據(jù)如圖所示的振動圖象：(1)算出下列時刻振子對平衡位置的位移t10.5 s；t21.5 s(2)寫出位移隨時間的變化規(guī)律。4.簡諧運動的振動圖線可用下述方法畫出：如圖(1)所示，在彈簧振子的小球上安裝一枝繪圖筆p，讓一條紙帶在與小球振動方向垂直的方向上勻速運動，筆p在紙帶上畫出的就是小球的振動圖象取振子水平向右的方向為振子離開平衡位置的位移正方向，紙帶運動的距離代表時間，得到的振動圖線如圖(2)所示。(1)為什么必須勻速拖動紙帶？(2)剛開始計時時，振子處在什么位置？t17 s時振子相對平衡位置的位移是多少？(3)若紙帶運動的速度為2 cm/s，振動圖線上1、3兩點間的距離是多少？(4)振子在_ s末負方向速度最大；在_ s末正方向加速度最大；2.5 s時振子正在向_方向運動(5)寫出振子的振動方程答案1解析：(1)懸線拉力在經(jīng)過最低點時最大，t0.2 s時，f有正向最大值，故a選項正確，t1.1 s時，f有最小值，不在最低點，周期應為t1.2 s，因振幅減小，故機械能減小，c選項正確(2)振幅可從題圖上看出甲擺大，故b對且兩擺周期相等，則擺長相等，因質(zhì)量關(guān)系不明確，無法比較機械能t0.5 s時乙擺球在負的最大位移處，故有正向最大加速度，所以正確答案為a、b、d.答案：(1)ac(2) abd 2. 解析：(1)由圖可知a2 cm，t2102 s，振動方程為xasinacos t2cos t cm2cos(102t) cm當t0.25102 s時x2cos cm cm.(2)由圖可知在1.5102 s2102 s內(nèi)，質(zhì)點的位移變大，回復力變大，速度變小，動能變小，勢能變大(3)從t0至8.5102 s的時間內(nèi)質(zhì)點的路程為s17a34 cm，位移為2 cm.答案：(1) cm(2)位移變大，回復力變大，速度變小，動能變小，勢能變大(3)34 cm2 cm3. 解析：(1)由圖象可知a10 cm，t4 s故位移：xacos t10cos t10cos t cm當t10.5 s時，x15 cm當t21.5 s時，x25 cm(2)振子的位移表達式為：x10cos t10sincm，初相位為：.答案：(1)5 cm5 cm(2)x10sincm4. 解析：(1)紙帶勻速運動時，由xvt知，位移與時間成正比，因此在勻速條件下，可以用紙帶通過的位移表示時間(2)由圖(2)可知t0時，振子在平衡位置左側(cè)最大位移處；周期t4 s，t17 s時位移為零(3)由xvt，所以1、3間距x2 cm/s