2017年高考物理一轮复习-第十二章-机械振动与机械波(第1课时)机械振动课件.ppt

第第1课时机械振动课时机械振动 考点一考点一 简谐运动的规律简谐运动的规律1受受力力特特征征：简简谐谐运运动动的的回回复复力力满满足足Fkx，位位移移x与与回回复复力力的的方方向向相相反反由由牛牛顿顿第第二二定定律律知知，加加速速度度a与与位位移大小成正比，方向相反移大小成正比，方向相反.2运运动动特特征征：当当物物体体靠靠近近平平衡衡位位置置时时，x、F、a都都减减小小，但但v增增大大，到到达达平平衡衡位位置置时时v最最大大；当当物物体体远远离离平平衡衡位位置置时，时，x、F、a都增大，都增大，v减小减小3能能量量特特征征：对对单单摆摆和和弹弹簧簧振振子子来来说说，振振幅幅越越大大，能能量量越越大大在在运运动动过过程程中中，动动能能和和势势能能相相互互转转化化，机机械械能能守守恒恒4周周期期性性特特征征：物物体体做做简简谐谐运运动动时时，其其位位移移、回回复复力力、加加速速度度、速速度度等等矢矢量量都都随随时时间间做做周周期期性性变变化化，它它们们的的变变化化周周期期就就是是简简谐谐运运动动的的周周期期(T)；物物体体的的动动能能和和势势能能也也随随时间做周期性变化，其变化周期为时间做周期性变化，其变化周期为T/2.5对称性特征对称性特征(1)速速率率的的对对称称性性：物物体体在在关关于于平平衡衡位位置置对对称称的的两两位位置置具具有相等的速率有相等的速率(2)时时间间的的对对称称性性：物物体体通通过过关关于于平平衡衡位位置置对对称称的的两两段段位位移移的的时时间间相相等等在在振振动动过过程程中中，物物体体通通过过任任意意两两点点A、B的时间与逆向通过这两点的时间相等的时间与逆向通过这两点的时间相等(3)加加速速度度的的对对称称性性：物物体体在在关关于于平平衡衡位位置置对对称称的的两两位位置置具有等大、反向的加速度具有等大、反向的加速度【例例1】(多多选选)(2015山山东东卷卷)如如图图所所示示，轻轻弹弹簧簧上上端端固固定定，下下端端连连接接一一小小物物块块，物物块块沿沿竖竖直直方方向向做做简简谐谐运运动动以以竖竖直直向向上上为为正正方方向向，物物块块简简谐谐运运动动的的表表达达式式为为y0.1sin(2.5t)mt0时时刻刻，一一小小球球从从距距物物块块h高高处处自自由由落落下下，t0.6 s 时时，小小球球恰恰好好与与物物块块处处于于同同一一高高度度取取重重力力加加速速度度的的大大小小为为g10 m/s2.以下判断正确的是以下判断正确的是()A.h1.7 mB.简谐运动的周期是简谐运动的周期是0.8 sC.0.6 s内物块运动的路程是内物块运动的路程是0.2 mD.t0.4 s时，物块与小球运动方向相反时，物块与小球运动方向相反规规 律律 总总 结结(1)做做简简谐谐运运动动的的物物体体经经过过平平衡衡位位置置时时，回回复复力力一一定定为为零零，但所受合外力不一定为零但所受合外力不一定为零(2)由由于于简简谐谐运运动动具具有有周周期期性性和和对对称称性性，因因此此涉涉及及简简谐谐运运动动时时往往往往出出现现多多解解，分分析析时时应应特特别别注注意意位位移移相相同同时时回回复复力力、加加速速度度、动动能能和和势势能能等等可可以以确确定定，但但速速度度可可能能有有两个方向两个方向，由于周期性由于周期性，运动时间也不能确定运动时间也不能确定1(多多选选)(2016开开封封模模拟拟)弹弹簧簧振振子子做做简简谐谐运运动动，O为为平平衡衡位位置置，当当它它经经过过点点O时时开开始始计计时时，经经过过0.3 s，第第一一次次到到达达点点M，再再经经过过0.2s第第二二次次到到达达点点M，则则弹弹簧簧振振子子的的周期为周期为()A0.53 s B1.4 sC1.6 s D3 s 考点二考点二 简谐运动的图象简谐运动的图象1简谐运动的图象简谐运动的图象2.振动图象的信息振动图象的信息(1)由图象可以看出振幅、周期由图象可以看出振幅、周期(2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移(3)可可以以根根据据图图象象确确定定某某时时刻刻质质点点回回复复力力、加加速速度度和和速度的方向速度的方向回回复复力力和和加加速速度度的的方方向向：因因回回复复力力总总是是指指向向平平衡衡位置，故回复力和加速度在图象上总是指向位置，故回复力和加速度在图象上总是指向t轴轴速速度度的的方方向向：速速度度的的方方向向可可以以通通过过下下一一时时刻刻位位移移的的变变化化来来判判定定，若若下下一一时时刻刻位位移移增增大大，振振动动质质点点的的速速度度方方向向就就是是远远离离t轴轴，若若下下一一时时刻刻位位移移减减小小，振振动动质点的速度方向就是指向质点的速度方向就是指向t轴轴【例例2】(2014重重庆庆卷卷)一一竖竖直直悬悬挂挂的的弹弹簧簧振振子子，下下端端装装有有一一记记录录笔笔，在在竖竖直直面面内内放放置置有有一一记记录录纸纸，当当振振子子上上下下振振动动时时，以以速速率率v水水平平向向左左匀匀速速拉拉动动记记录录纸纸，记记录录笔笔在在纸纸上上留留下下如如图图所所示示的的图图象象，y1、y2、x0、2x0为为纸纸上上印印迹迹的的位位置置坐坐标标由此图求振动的周期和振幅由此图求振动的周期和振幅2(多多选选)(2016徐徐州州质质检检)一一质质点点做做简简谐谐运运动动的的振振动动图图象象如如图图所示，质点的速度方向与加速度方向相同的时间段是所示，质点的速度方向与加速度方向相同的时间段是()A00.3 sB0.30.6 sC0.60.9 sD0.91.2 s解解析析：质质点点做做简简谐谐运运动动时时加加速速度度方方向向与与回回复复力力方方向向相相同同，与与位位移移方方向向相相反反，总总是是指指向向平平衡衡位位置置；位位移移增增大大时时速速度度方方向向与与位移方向相同位移方向相同，位移减小时速度方向与位移方向相反，位移减小时速度方向与位移方向相反答案：答案：BD 考点三考点三 受迫振动和共振的应用受迫振动和共振的应用1受迫振动受迫振动(1)概念：振动系统在周期性外力作用下的振动概念：振动系统在周期性外力作用下的振动(2)特特点点：受受迫迫振振动动的的频频率率等等于于驱驱动动力力的的频频率率，跟跟系系统统的的固有频率无关固有频率无关2共振共振(1)现现象象：当当驱驱动动力力的的频频率率等等于于系系统统的的固固有有频频率率时时，受受迫迫振动的振幅最大振动的振幅最大(2)条件：驱动力的频率等于系统的固有频率条件：驱动力的频率等于系统的固有频率(3)特征：共振时振幅最大特征：共振时振幅最大(4)共振曲线：如图所示共振曲线：如图所示3自由振动、受迫振动和共振的关系比较自由振动、受迫振动和共振的关系比较【例例3】(2016太太原原模模拟拟)一一个个单单摆摆在在地地面面上上做做受受迫迫振振动动，其其共共振振曲曲线线(振振幅幅A与与驱驱动动力力频频率率f的的关关系系)如如图图所所示示，则则()A此单摆的固有周期约为此单摆的固有周期约为0.5 sB此单摆的摆长约为此单摆的摆长约为1 mC若摆长增大，单摆的固有频率增大若摆长增大，单摆的固有频率增大D若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动3(多多选选)(2016苏苏州州模模拟拟)如如图图所所示示，A球球振振动动后后，通通过过水水平平细细绳绳迫迫使使B、C振振动动，振振动动达达到到稳稳定定时时，下下列列说说法法中中正确的是正确的是()A只有只有A、C的振动周期相等的振动周期相等BC的振幅比的振幅比B的振幅小的振幅小CC的振幅比的振幅比B的振幅大的振幅大DA、B、C的振动周期相等的振动周期相等单摆模型问题的特点和应用单摆模型问题的特点和应用单单摆摆是是一一种种理理想想化化的的物物理理模模型型，其其周周期期公公式式T2，其其中中l为为等等效效摆摆长长：摆摆动动圆圆弧弧的的圆圆心心到到摆摆球球重重心心的的距距离离如如图图甲甲所所示示的的双双线线摆摆的的摆摆长长lrLcos.乙乙图图中中小小球球(可可看看作作质质点点)在在半半径径为为R的的光光滑滑圆圆槽槽中中靠靠近近A点点振振动动，其其等等效效摆摆长为长为lR.方方 法法 技技 巧巧 思思 维维 提提 升升典典例例如如图图所所示示，在在水水平平地地面面上上有有一一段段光光滑滑圆圆弧弧形形槽槽，弧弧的的半半径径是是R，所所对对圆圆心心角角小小于于10，现现在在圆圆弧弧的的右右侧侧边边缘缘M处处放一个小球放一个小球A，使其由静止下滑，使其由静止下滑(1)求求小小球球由由M至至O的的过过程程中中所所需需时时间间t为为多多少少？在在此此过过程程中中能能量如何转化量如何转化(定性说明定性说明)?(2)若若在在MN圆圆弧弧上上存存在在两两点点P、Q，且且P、Q关关于于O对对称称，且且已已测测得得小小球球A由由P直直达达Q所所需需时时间间为为t，则则小小球球由由Q至至N的的最最短短时时间为多少？间为多少？(3)若若在在圆圆弧弧的的最最低低点点O的的正正上上方方h处处由由静静止止释释放放小小球球B，让让其其自自由由下下落落，同同时时A球球从从圆圆弧弧右右侧侧由由静静止止释释放放，欲欲使使A、B两两球球在圆弧最低点在圆弧最低点O处相遇，则处相遇，则B球下落的高度球下落的高度h是多少？是多少？思路导引思路导引