高二物理機(jī)械振動(dòng)總復(fù)習(xí)課件

高一物理期末考試總復(fù)習(xí)專題一:機(jī)械振動(dòng)高二物理機(jī)械振動(dòng)總復(fù)習(xí)2016年5月4日2復(fù)習(xí)目標(biāo):

1.掌握簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅,周期和頻率

2.掌握簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的位移-時(shí)間圖象

3.掌握在小偏角條件下單擺的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)且會(huì)應(yīng)用簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)周期公式進(jìn)行計(jì)算.4.知道振動(dòng)中的能量轉(zhuǎn)化.3機(jī)械振動(dòng)

對(duì)于振動(dòng)，你可以想到什么？振動(dòng)彈簧振子單擺回復(fù)力受迫振動(dòng)周期振幅平衡位置振動(dòng)圖象共振頻率3、振幅：振動(dòng)物體離開平衡位置的最大距離叫做振動(dòng)的振幅。振幅是標(biāo)量（標(biāo)量、矢量）。振幅是反映振動(dòng)強(qiáng)弱的物理量。4、周期和頻率：振動(dòng)物體完成一次全振動(dòng)所用的時(shí)間叫做振動(dòng)的周期。單位時(shí)間內(nèi)完成全振動(dòng)的次數(shù)叫做全振動(dòng)的頻率。它們的關(guān)系是T=1/f.5、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性：做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體在經(jīng)過關(guān)于平衡位置對(duì)稱的兩點(diǎn)時(shí)，兩處的加速度、速度、回復(fù)力大小相等（大小相等、相等）。動(dòng)能、勢(shì)能相等（大小相等、相等）。6、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象：振動(dòng)圖象表示了振動(dòng)物體的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律。反映了振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在所有時(shí)刻的位移。從圖象中可獲取的信息有某時(shí)刻的位置、振幅、速度、周期等。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征與判斷(1)從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度看，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征要有：往復(fù)性；周期性；對(duì)稱性。所謂的往復(fù)性，指的是做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)總是在平衡位置附近(與平衡位置相距不超過振幅A的范圍內(nèi))往復(fù)運(yùn)動(dòng)著，而迫使其往復(fù)的則是做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)所受到的回復(fù)力。所謂的周期性，指的是做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)所做具有往復(fù)特征的運(yùn)動(dòng)總是周而復(fù)始地進(jìn)行著，而每一個(gè)循環(huán)所經(jīng)歷的時(shí)間都是相同的具有嚴(yán)格的周期性特征。所謂的對(duì)稱性，指的是做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體在一個(gè)周期內(nèi)無論是從時(shí)間上看或是從空間上看，都是關(guān)于平衡位置為對(duì)稱的。即位移x（加速度a）的大小相同時(shí),速度v

的大小也相同;速度v

的大小相同時(shí),位移x

（加速度a）的大小也相同等.10

【解】物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)在最低點(diǎn)物體對(duì)彈簧的壓力最大,在最高點(diǎn)對(duì)彈簧的壓力最小12

解決此類問題,首先在確定對(duì)稱點(diǎn);然后利用對(duì)稱點(diǎn)中速度大小相等、加速度大小相等,回復(fù)力大小相等;最后根據(jù)題目要求確定所求物理量．總結(jié)：彈簧振子簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)兩個(gè)重要模型1.（1）周期:周期與振幅無關(guān),只由振子質(zhì)量m和彈簧的勁度系數(shù)k決定.（2）在水平方向上振動(dòng)的彈簧振子的回復(fù)力是彈簧的彈力；在豎直方向上振動(dòng)的彈簧振子的回復(fù)力是彈簧彈力和重力的合力。單擺2.（1）單擺振動(dòng)的回復(fù)力是重力的切向分力，不能說成是重力和拉力的合力。在平衡位置振子所受回復(fù)力是零，但合力是向心力，指向懸點(diǎn)，不為零。（2）當(dāng)單擺的擺角很小時(shí)（小于10°）時(shí)，單擺的周期T與擺球質(zhì)量m、振幅A都無關(guān)。其中l(wèi)為擺長(zhǎng)，表示從懸點(diǎn)到擺球質(zhì)心的距離，要區(qū)分?jǐn)[長(zhǎng)和擺線長(zhǎng)。證明:豎直懸掛的彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)歸納證明步驟：1、找平衡位置2、找回復(fù)力3、找F=kx4、找方向關(guān)系證明:

平衡狀態(tài)時(shí)有:

mg=kx0

當(dāng)向下拉動(dòng)x長(zhǎng)度時(shí)彈簧所受的合外力為

F=-k(x+x0)+mg

=-kx-kx0+mg

=-kx

(符合簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的公式)判斷物體是否做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的方法：（1）根據(jù)物體的振動(dòng)圖像去判斷（2）根據(jù)回復(fù)力的規(guī)律F=-kx去判斷單擺周期與高度關(guān)系設(shè)地球質(zhì)量為M時(shí)，半徑為R，地球表面的重力加速度為g

。離地面高h(yuǎn)處重力加速度為

g0

，單擺的質(zhì)量為m，忽略地球自轉(zhuǎn)的影響，則有

因此可得單擺在地面處周期T與高為h處的周期T0的關(guān)系為1、有人利用安裝在氣球載人艙內(nèi)的單擺來確定氣球的高度。已知該單擺在海平面處的周期是T0，當(dāng)氣球停在某一高度時(shí)，測(cè)得該單擺的周期為T，求該氣球離海平面的高度H（把地球看作質(zhì)量均勻分布半徑為R的球體）。練一練設(shè)單擺的擺長(zhǎng)為L(zhǎng)，地球的質(zhì)量為M，則據(jù)萬有引力定律可得地面的重力加速度和高度為h時(shí)的重力加速度分別為：

g=G，gh=G

據(jù)單擺的周期公式可知T0=2π，T=2π

由以上各式可求得h=（-1）R．

答：氣球離海平面的高度h的大小為．四、簡(jiǎn)諧振動(dòng)的圖象xotOBC1.振動(dòng)圖象(1)物理意義：表示振動(dòng)物體的位移隨時(shí)間變化的規(guī)律.注意振動(dòng)圖像不是質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡.(2)簡(jiǎn)諧振動(dòng)的圖象是一條余弦（或正弦）曲線。(3)作圖：以橫軸表示時(shí)間，縱軸表示位移。xotTTA-A3.振動(dòng)圖象反映的物理量(1)可以表示出任意時(shí)刻振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的位置；(2)可以表示出振幅A和周期T；(3)可以判斷出某時(shí)刻回復(fù)力和加速度的方向；(4)可以判斷出某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)（運(yùn)動(dòng)）方向。2.如圖為一個(gè)質(zhì)點(diǎn)作簡(jiǎn)諧振動(dòng)的圖線，在t1、t2時(shí)刻（位移大小相等），這個(gè)質(zhì)點(diǎn)的A.加速度相同B.勢(shì)能不相同C.速度相同D.回復(fù)力相同t/sy/cm0t1t2C3.懸掛在是豎直方向上的彈簧振子，周期T=2s，從最低點(diǎn)位置向上運(yùn)動(dòng)開始計(jì)時(shí)，在一個(gè)周期內(nèi)的振動(dòng)圖象如圖所示，關(guān)于這個(gè)圖象，下列哪些說法是正確的A.t=1.25s時(shí)振子的加速度為正，速度也為正B.t=1.7s時(shí)振子的加速度為負(fù)，速度也為負(fù)C.t=1.0s時(shí)振子的速度為零，加速度為負(fù)最大D.t=1.5s時(shí)振子的速度為零，加速度為負(fù)最大x/cmt/s1.02.03.00C彈簧振子以O(shè)點(diǎn)為平衡位置做簡(jiǎn)諧振動(dòng)，從O點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，振子第一次到達(dá)M點(diǎn)用了0.3s時(shí)間，又經(jīng)過0.2s第二次經(jīng)過M點(diǎn)，則振子第三次通過M點(diǎn)還要經(jīng)過多少時(shí)間C.1.4sD.1.6s答案：ACA.1/3sB.8/15s302．圖為彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖線，由圖可知（）Ａ．在t＝０時(shí)，振子的位移是零，速度為零，加速度也為零Ｂ．在t＝1s時(shí)，振子的位移最大，速度最大，加速度也最大Ｃ．在t＝2s時(shí)，振子的位移為零，速度為零，加速度也為零Ｄ．彈簧振子的振幅是５cm，頻率是0.25Hzx／cmt／s24601355D31

例3.如圖甲是演示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象的裝置,當(dāng)盛沙漏斗下面的薄析N被勻速地拉出時(shí),擺動(dòng)著的漏斗中漏出的沙在板上形成的曲線顯示出擺的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系，板上的直線OO1代表時(shí)間軸。圖乙是兩個(gè)擺中的沙在各自木板上形成的曲線，若板N1和板N2拉動(dòng)的速度v1和v2的關(guān)系為v2=2v1,則板N1和N2上曲線所代表的振動(dòng)的周期T1和T2的關(guān)系為()A.T1=T2B.T2=2T1

C.T2=4T1D.T2=T1/4D32

4.一彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),周期為T()

A.若t時(shí)刻和（t+△t

）時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)位移的大小相等、方向相反，則△t

一定等于T/2的整數(shù)倍

B.在t時(shí)刻和（t+△t

）時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)位移的大小相等、方向相同，則△t

一定等于T的整數(shù)倍

C.若△t=T/2，則在t時(shí)刻和（t+△t

）時(shí)刻彈簧的長(zhǎng)度一定相等

D.若△t=T，則在t時(shí)刻和（t+△t

）時(shí)刻振子運(yùn)動(dòng)的加速度一定相同D33

專題四等效簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)【例1】光滑圓弧槽半徑為R,A為最低點(diǎn),C到A的距離遠(yuǎn)小于R.若同時(shí)釋放小球B、C,要使小球在A點(diǎn)相遇,(小球B、C可看著質(zhì)點(diǎn)),

問小球B到A的距離H應(yīng)

滿足什么條件?HRCAOB34【解】C的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)．351.確定小球的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)；2.兩球相遇的解性．總結(jié)：36專題五關(guān)于

中的

“l(fā)”和“g”的理解受迫振動(dòng)與共振1.受迫振動(dòng)物體在驅(qū)動(dòng)力(即周期性外力)作用下的振動(dòng)叫受迫振動(dòng).⑴物體做受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，與物體的固有頻率無關(guān)。⑵物體做受迫振動(dòng)的振幅由驅(qū)動(dòng)力頻率和物體的固有頻率共同決定：兩者越接近，受迫振動(dòng)的振幅越大，兩者相差越大受迫振動(dòng)的振幅越小。共振曲線受迫振動(dòng)的振幅f′fA02.共振當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率跟物體的固有頻率相等時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大，這種現(xiàn)象叫共振。⑴利用共振的有：共振篩、打夯機(jī)、跳板跳水、打秋千…⑵防止共振的有：機(jī)床底座、航海、軍隊(duì)過橋、高層建筑、火車車廂…共振曲線受迫振動(dòng)的振幅f′fA01．一個(gè)作簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體，位移隨時(shí)間的變化規(guī)律x=Asinωt

，在1/4周期內(nèi)通過的路程可能是

（A）小于A

（B）等于A

（C）等于A

（D）等于1.5AABC2．在接近收費(fèi)口的道路上安裝了若干條突起于路面且與行駛方向垂直的減速帶，減速帶間距為10m，當(dāng)車輛經(jīng)過著速帶時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。若某汽車的固有頻率為1.25Hz，則當(dāng)該車以_________m/s的速度行駛在此減速區(qū)時(shí)顛簸得最厲害，我們把這種現(xiàn)象稱為_________。12.5共振3．如圖所示，一輕質(zhì)彈簧與質(zhì)量為m的物體組成彈簧振子，物體在同一條豎直線上的A、B間做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，O為平衡位置，C為AO的中點(diǎn)，已知OC=h，振子的周期為T.某時(shí)刻物體恰好經(jīng)過C點(diǎn)并向上運(yùn)動(dòng)，則從此時(shí)刻開始的半個(gè)周期時(shí)間內(nèi)，下列判斷正確的是

A．重力做功為2mgh B．重力做功為mgh C．回復(fù)力做功為零

D．合力做功為零OmABC解：畫出振動(dòng)圖線如圖示，t1時(shí)刻經(jīng)過C點(diǎn)并向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)半個(gè)周期振動(dòng)到O點(diǎn)下方h處，速度大小相同，方向不同，動(dòng)量的變化不為0.0t/sx/cmt1A-AA/2-A/2T/2+t1ACD實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1、細(xì)線不可伸縮，長(zhǎng)度約1m。小球應(yīng)選用密度較大的金屬球，直徑應(yīng)較小（最好不超過2㎝）。2、單擺的上端不要卷在夾子上，而要用夾子加緊，以免單擺擺動(dòng)時(shí)擺線滑動(dòng)或者擺長(zhǎng)改變，且l=l’+d/2。3、最大擺角小于5o，可用量角器測(cè)量，然后通過振幅來掌握。4、擺球擺動(dòng)時(shí)要在同一個(gè)豎直平面內(nèi)。5、計(jì)算單擺的振動(dòng)次數(shù)時(shí)，應(yīng)以擺球通過最低點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，以后擺球從同一方向通過最低點(diǎn)時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)，且在數(shù)零的同時(shí)按下秒表，開始計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)，并且要測(cè)多次全振動(dòng)的總時(shí)間，然后除以振動(dòng)次數(shù)，如此反復(fù)三次，求得周期的平均值作為單擺的周期。讀數(shù)方法0510010.3mm

主尺上整毫米刻度＋游標(biāo)上與主尺正對(duì)的刻度×精度0510014.1mm05100110.5mm實(shí)驗(yàn)031233435637839411043121445164718492051225324265557285901267891011345121314讀數(shù)為4分48.7秒實(shí)驗(yàn)

利用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，若測(cè)得g只偏小，可能是由于（）Ａ．計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí)，只考慮懸線長(zhǎng)，而未加小球半徑；Ｂ．測(cè)量周期時(shí)，將n次全振動(dòng)，誤記成n+1次全振動(dòng)；Ｃ．計(jì)算擺長(zhǎng)時(shí)，用懸線長(zhǎng)加小球直徑；Ｄ．單擺振動(dòng)時(shí)，振幅較小．A實(shí)驗(yàn)

在用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，某同學(xué)利用兩個(gè)單擺測(cè)得其周期分別為T1、T2，已知兩個(gè)單擺的擺長(zhǎng)之和為L(zhǎng)，則測(cè)得當(dāng)?shù)刂亓铀俚谋磉_(dá)式為____________。

在用單擺測(cè)重力加速度的實(shí)驗(yàn)中，用T2作為縱坐標(biāo)、擺長(zhǎng)L作為橫坐標(biāo)，描點(diǎn)作圖表示實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)時(shí)他多取了幾組T2、L值，通過描點(diǎn)法在T2-L圖像上得到了一條過原點(diǎn)的直線，此直線的斜率____________。由此可求出重力加速度，其表達(dá)式為__________。實(shí)驗(yàn)1、物體作自由落體運(yùn)動(dòng)；其他方法測(cè)定重力加速度2、物體從光滑的斜面上由靜止下滑；3、物