(全章合集)高三物理第一轮复习难点突破方法精讲精练:选修34第1章课件.ppt
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- 全章合集 物理 第一轮 复习 难点 突破 方法 精练 选修 34 课件
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1、考点强化:考点强化:简谐运动的基本特征简谐运动的基本特征及应用及应用 1.考点精讲考点精讲 2.典例剖析典例剖析 3.规律方法规律方法 4.跟踪训练跟踪训练选修选修3-4 3-4 5.真题演练真题演练一、考点精讲一、考点精讲1.考点精讲考点精讲简谐运动的基本特征及应用简谐运动的基本特征及应用 一、简谐运动的五个概念一、简谐运动的五个概念(1)回复力回复力(2)平衡位置平衡位置(3)位移位移(4)振幅振幅A(5)周期周期T和频率和频率fml二、简谐运动的五个特征二、简谐运动的五个特征 1.动力学特征动力学特征简谐运动的回复力满足简谐运动的回复力满足Fkx,“”表示回复力的方向与表示回复力的方向与
2、位移方向相反,位移方向相反,k是比例系数,不一定是弹簧的劲度系数是比例系数,不一定是弹簧的劲度系数.2.运动学特征运动学特征简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比而方向相简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比而方向相反,为变加速运动,远离平衡位置时,反,为变加速运动,远离平衡位置时,x、F、a、Ep均增大,均增大,v、Ek均减小,靠近平衡位置时各量变化则相反均减小,靠近平衡位置时各量变化则相反.3.运动的周期性特征运动的周期性特征做简谐运动的物体,其位移、回复力、加速度、速度等矢量都做简谐运动的物体,其位移、回复力、加速度、速度等矢量都随时间做周期性的变化,它们的周期就是简谐运
3、动的周期随时间做周期性的变化,它们的周期就是简谐运动的周期T。物体的动能和势能也随时间做周期性的变化,其周期为物体的动能和势能也随时间做周期性的变化,其周期为T/2。相。相隔隔T或或nT的两个时刻,振子处于同一位置且振动状态相同的两个时刻,振子处于同一位置且振动状态相同.4.简谐运动简谐运动对称性对称性示例:示例:(1)振子经过关于平衡位置振子经过关于平衡位置O对称对称(OPOP)的两点的两点P、P时时,速度的速度的大小、动能、势能相等大小、动能、势能相等,相对于平衡位置的位移大小相等相对于平衡位置的位移大小相等.(2)振子由振子由P到到O所用时间等于由所用时间等于由O到到P所用时间所用时间,
4、即即tPOtOP.(3)振子往复运动过程中通过同一段路程振子往复运动过程中通过同一段路程(如如OP段段)所用时间相等,所用时间相等,即即tOPtPO.(4)系统动能系统动能Ek与势能与势能Ep相互转化,系统的机械能守恒相互转化,系统的机械能守恒OP PPPO对称性特征对称性特征简谐运动是一种周而复始的周期性的运动,按其周期性可作简谐运动是一种周而复始的周期性的运动,按其周期性可作出如下判断:出如下判断:(1)速率的对称性:物体在关于平衡位置对称的两位置具有相速率的对称性:物体在关于平衡位置对称的两位置具有相等的速率。等的速率。(2)时间的对称性:物体通过关于平衡位置对称的两段位移的时间的对称性
5、:物体通过关于平衡位置对称的两段位移的时间相等。在振动过程中,物体通过任意两点时间相等。在振动过程中,物体通过任意两点A、B的时间与的时间与逆向通过这两点的时间相等。逆向通过这两点的时间相等。(3)加速度的对称性:物体在关于平衡位置对称的两位置具有加速度的对称性:物体在关于平衡位置对称的两位置具有等大、反向的加速度。等大、反向的加速度。5.能量特征能量特征振动的能量包括动能振动的能量包括动能Ek和势能和势能Ep,简谐运动过程中,系统动,简谐运动过程中,系统动能与势能相互转化,系统的机械能守恒能与势能相互转化,系统的机械能守恒注注:对弹簧振子和单摆来说,振幅越大,能量越大对弹簧振子和单摆来说,振
6、幅越大,能量越大三、简谐运动的两种模型三、简谐运动的两种模型PPOml弹簧振子弹簧振子单摆单摆条件条件平衡位置平衡位置回复力回复力周期公式周期公式能量转化能量转化弹簧振子和单摆的比较:弹簧振子和单摆的比较:mk忽略弹簧质量忽略弹簧质量无摩擦无摩擦细线不可伸长、摆球足够细线不可伸长、摆球足够小且密度大、摆角很小小且密度大、摆角很小弹簧处于原长处弹簧处于原长处小球运动轨迹的最低点小球运动轨迹的最低点弹簧的弹力提供弹簧的弹力提供摆球重力沿圆弧切线方摆球重力沿圆弧切线方向的分力向的分力不作要求不作要求T弹性势能与动能相互弹性势能与动能相互转化转化,机械能守恒机械能守恒重力势能与动能相互转重力势能与动能
7、相互转化,机械能守恒化,机械能守恒二、典例剖析二、典例剖析2.典例剖析典例剖析【例【例1】2013课标课标,34(1)如图,一轻弹簧一端固定,另一端如图,一轻弹簧一端固定,另一端连接一物块构成弹簧振子连接一物块构成弹簧振子,该物块是由该物块是由a、b两个小物块粘在一起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组成的物块在光滑水平面上左右振动,振幅为振幅为A0,周期为,周期为T0.当当物块向右通过平衡位置时,物块向右通过平衡位置时,a、b之间的粘胶脱开;以后小物块之间的粘胶脱开;以后小物块a振动的振幅和周期分别为振动的振幅和周期分别为A和和T,则,则A_A0(填填“”、“”、“”或或“”
8、)(1)在物块第一次通过平衡位置时,在物块第一次通过平衡位置时,a、b脱离前后,脱离前后,弹簧振子的动能怎样变化?弹簧振子的动能怎样变化?审题审题设疑设疑(2)a、b脱离后脱离后,弹簧振子由平衡位置再次运动到最大弹簧振子由平衡位置再次运动到最大振幅处,遵从什么规律?振幅为何变小了?振幅处,遵从什么规律?振幅为何变小了?转解析转解析 弹簧振子的周期与弹弹簧振子的周期与弹簧的劲度系数及弹簧簧的劲度系数及弹簧振子的质量有关振子的质量有关.转原题转原题【例【例2】(多选多选)弹簧振子做简谐运动,弹簧振子做简谐运动,O为平衡位置,当它经过点为平衡位置,当它经过点O时开始计时,经过时开始计时,经过0.3
9、s,第一次到达点,第一次到达点M,再经过,再经过0.2 s第二次到第二次到达点达点M,则弹簧振子的周期为,则弹簧振子的周期为()A0.53 s B1.4 s C1.6 s D3 s转解析转解析思考思考:弹簧振子由弹簧振子由O点点运动至运动至M点有几种可点有几种可能路径能路径?转原题转原题【备选】【备选】如图示如图示,弹簧振子在振动弹簧振子在振动过程中过程中,振子从振子从a到到b历时历时0.2 s,振子经振子经a、b两点时速度相同两点时速度相同,若它从若它从b再回再回到到a的最短时间为的最短时间为0.4 s,则该振子的,则该振子的振动频率为振动频率为()A1 Hz B1.25 HzC2 Hz D
10、2.5 Hz 解析显隐解析显隐0.2s0.4s0.2s三、规律方法三、规律方法3.规律方法规律方法(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,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。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。分析过程中要特别注意简谐运动的周期性和对称性。规律方法规律方法简谐运动的易错
11、点剖析简谐运动的易错点剖析(1)对物体做简谐运动的条件认识不足而出错对物体做简谐运动的条件认识不足而出错(2)对物体做简谐运动过程中的物理过程分析不到位而出错对物体做简谐运动过程中的物理过程分析不到位而出错(3)对简谐运动的对称性、周期性理解不透而出错对简谐运动的对称性、周期性理解不透而出错 规律方法规律方法思考思考:由图线可以得到由图线可以得到哪些重要物理量哪些重要物理量?转解析转解析转原题转原题四、跟踪训练四、跟踪训练4.跟踪训练跟踪训练【跟踪训练】【跟踪训练】做简谐运动中,振子每次经过同一位置时,做简谐运动中,振子每次经过同一位置时,下列各组描述振动的物理量总是相同的是下列各组描述振动的
12、物理量总是相同的是()A.速度、加速度、动能速度、加速度、动能 B.动能、回复力、位移动能、回复力、位移C.加速度、速度、势能加速度、速度、势能 D.速度、动能、回复力速度、动能、回复力解析:解析:通过对简谐运动过程的分析可知,在同一位置,位移、通过对简谐运动过程的分析可知,在同一位置,位移、加速度、回复力、动能、势能一定相同,但由于通过同一位置具加速度、回复力、动能、势能一定相同,但由于通过同一位置具有往复性,所以速度可能相同,也可能相反,故选项有往复性,所以速度可能相同,也可能相反,故选项B正确正确答案答案:B解析显隐解析显隐解析显隐解析显隐【跟踪训练】【跟踪训练】弹簧振子以弹簧振子以O点
13、为平衡位置在点为平衡位置在B、C两点之间做两点之间做简谐运动,简谐运动,B、C相距相距20 cm.某时刻振子处于某时刻振子处于B点,经过点,经过0.5 s,振子首次到达振子首次到达C点,则该振动的周期和频率分别为点,则该振动的周期和频率分别为_、_;振子在;振子在5 s内通过的路程及内通过的路程及5 s末的位移大小分别为末的位移大小分别为_、_.解析显隐解析显隐1.0s1.0Hz200cm10cm注意分析注意分析5s时间内弹簧振子完成全振动时间内弹簧振子完成全振动的次数及的次数及5s末振子的位置末振子的位置.五、真题演练五、真题演练5.真题演练真题演练解析显隐解析显隐热点突破:热点突破:简谐运
14、动图象中相关信息简谐运动图象中相关信息的理解的理解 1.热点透析热点透析 2.典例剖析典例剖析 3.规律方法规律方法 4.跟踪训练跟踪训练选修选修3-4 3-4 机械振动机械振动 机械波机械波 光光 电磁波电磁波 相对论简介相对论简介 5.真题演练真题演练一、热点透析一、热点透析1.热点透析热点透析简谐运动图象中相关信息的理解简谐运动图象中相关信息的理解 1.振动图象的特征振动图象的特征(1)简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线,是正弦曲线还是简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线,是正弦曲线还是余弦曲线取决于质点初始时刻的位置余弦曲线取决于质点初始时刻的位置(2)图象反映的是位移随时间变化的规律,
15、随时间的增加而延图象反映的是位移随时间变化的规律,随时间的增加而延伸,图象不代表质点运动的轨迹伸,图象不代表质点运动的轨迹(3)任一时刻图线上过该点切线的斜率数值表示该时刻振子的任一时刻图线上过该点切线的斜率数值表示该时刻振子的速度大小正、负表示速度的方向,为正时沿速度大小正、负表示速度的方向,为正时沿x轴正方向,为轴正方向,为负时沿负时沿x轴负方向轴负方向2.振动图象展示的信息振动图象展示的信息(1)由图象可以看出质点振动的振幅、周期。由图象可以看出质点振动的振幅、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)可以确定各时刻质点的振动方向。可以
16、确定各时刻质点的振动方向。(4)可以确定某时刻质点的回复力、加速度和速度的方向。可以确定某时刻质点的回复力、加速度和速度的方向。(5)比较不同时刻质点的速度、加速度的大小。比较不同时刻质点的速度、加速度的大小。F Fm3简谐运动问题的求解思路简谐运动问题的求解思路(1)应用简谐运动的表达式应用简谐运动的表达式xAsin(t)解决简谐运动问题解决简谐运动问题(2)求解简谐运动问题的有效方法就是紧紧抓住一个模型求解简谐运动问题的有效方法就是紧紧抓住一个模型水水平方向振动的弹簧振子平方向振动的弹簧振子,熟练掌握振子的振动过程以及振子振熟练掌握振子的振动过程以及振子振动过程中各量的变化规律动过程中各量
17、的变化规律,遇到简谐运动问题遇到简谐运动问题,头脑中立即呈现头脑中立即呈现出一幅弹簧振子振动的图景出一幅弹簧振子振动的图景,再把问题一一对应、分析求解再把问题一一对应、分析求解.二、典例剖析二、典例剖析2.典例剖析典例剖析转解析转解析【例【例3】(多选多选)一个质点以一个质点以O为中心做简谐运动为中心做简谐运动,位移随时间变化位移随时间变化的图象如图。的图象如图。a、b、c、d表示质点在不同时刻的相应位置表示质点在不同时刻的相应位置,且且b、d关于平衡位置对称,则下列说法中正确的是关于平衡位置对称,则下列说法中正确的是()A质点做简谐运动的方程为质点做简谐运动的方程为xAsint/4B质点在位
18、置质点在位置b与位置与位置d时速度大小相同,方向不同时速度大小相同,方向不同C质点从位置质点从位置a到到c和从位置和从位置b到到d所用时间相等所用时间相等D质点从位置质点从位置a到到b和从和从b到到c的平均速度相等的平均速度相等转原题转原题(1)振子运动到哪个位置具有正向最大回复力?即具振子运动到哪个位置具有正向最大回复力?即具有正向最大加速度?此时振子在何位置?有正向最大加速度?此时振子在何位置?审题审题设疑设疑(2)四分之一周期前振子的位置怎样四分之一周期前振子的位置怎样?速度方向怎样速度方向怎样?转解析转解析【备选】【备选】(2012北京理综北京理综,17)一个弹簧振子沿一个弹簧振子沿x
19、轴做简谐运轴做简谐运动动,取平衡位置取平衡位置O为为x轴坐标原轴坐标原点点.从某时刻开始计时从某时刻开始计时,经过四经过四分之一周期分之一周期,振子具有沿振子具有沿x轴轴正方向的最大加速度正方向的最大加速度.能正确能正确反映振子位移反映振子位移x与时间与时间t关系关系的图象是的图象是().OBAx转原题转原题三、规律方法三、规律方法3.规律方法规律方法解决简谐运动图象问题应注意三点解决简谐运动图象问题应注意三点规律方法规律方法(1)简谐运动的图象不是振动质点简谐运动的图象不是振动质点的轨迹,它表示的是振动物体的的轨迹,它表示的是振动物体的位移随时间变化的规律;位移随时间变化的规律;(2)回复力
20、和加速度在图象上总是指向回复力和加速度在图象上总是指向t轴;轴;(3)速度方向可以通过下一个时刻位移的变化来判定,下一个时速度方向可以通过下一个时刻位移的变化来判定,下一个时刻位移如果增加,振动质点的速度方向就远离刻位移如果增加,振动质点的速度方向就远离t轴,下一个时刻轴,下一个时刻的位移如果减小,振动质点的速度方向就指向的位移如果减小,振动质点的速度方向就指向t轴轴.【变式训练【变式训练2】(多选多选)(2016浙江瑞安测试浙江瑞安测试)一水平弹簧振子做简一水平弹簧振子做简谐运动的振动图象如图示谐运动的振动图象如图示,已知弹簧的劲度系数为已知弹簧的劲度系数为20 N/cm,则则:A图中图中A
21、点对应的时刻振子所受的回复力大小为点对应的时刻振子所受的回复力大小为5 N,方向指向,方向指向x轴的负方向轴的负方向B图中图中A点对应的时刻振子的速度方向指向点对应的时刻振子的速度方向指向x轴的正方向轴的正方向C在在04 s内振子做了内振子做了1.75次全振动次全振动D在在04 s内振子通过的路程为内振子通过的路程为3.5 cm转解析转解析转原题转原题四、跟踪训练四、跟踪训练4.跟踪训练跟踪训练【跟踪训练】【跟踪训练】一质点做简谐运动的振动图象如图所示,质点一质点做简谐运动的振动图象如图所示,质点的速度与加速度方向相同的时间段是的速度与加速度方向相同的时间段是()A.00.3 sB.0.3 s
22、0.5 sC.0.6 s0.8 s D.0.8 s1.0 s解析:解析:质点做简谐运动时,加速度方向与回复力方向相同、与质点做简谐运动时,加速度方向与回复力方向相同、与位移方向相反,总是指向平衡位置;位移增加时速度与位移方向位移方向相反,总是指向平衡位置;位移增加时速度与位移方向相同,位移减小时速度与位移方向相反相同,位移减小时速度与位移方向相反答案:答案:B解析显隐解析显隐【跟踪训练】【跟踪训练】如图示为一弹簧振子的振动图象如图示为一弹簧振子的振动图象,试完成以下问题试完成以下问题:(1)写出该振子做简谐运动的表达式;写出该振子做简谐运动的表达式;(2)在第在第2 s末到第末到第3 s末这段
23、时间内,弹簧振子的加速度、速度、末这段时间内,弹簧振子的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎样变化的?动能和弹性势能各是怎样变化的?(3)该振子在前该振子在前100 s内的位移是多少?路程是多少?内的位移是多少?路程是多少?转解析转解析转原题转原题【跟踪训练】【跟踪训练】如图甲所示,弹簧振子以如图甲所示,弹簧振子以O点为平衡位置,在点为平衡位置,在A、B两两点之间做简谐运动,取向右为正方向,振子的位移点之间做简谐运动,取向右为正方向,振子的位移x随时间随时间t的变化的变化如图乙所示,下列说法正确的是如图乙所示,下列说法正确的是()At0.8 s时,振子的速度方向向左时,振子的速度方向向左Bt0.
24、2 s时,振子在时,振子在O点右侧点右侧6 cm处处Ct0.4 s和和t1.2 s时,振子的加速度完全相同时,振子的加速度完全相同Dt0.4 s到到t0.8 s的时间内,振子的速度逐渐减小的时间内,振子的速度逐渐减小转解析转解析转原题转原题五、真题演练五、真题演练5.真题演练真题演练【真题】【真题】(2012重庆理综重庆理综)装有砂粒的装有砂粒的试管竖直静浮于水面,如图所示将试管竖直静浮于水面,如图所示将试管竖直提起少许,然后由静止释放试管竖直提起少许,然后由静止释放并开始计时,在一定时间内试管在竖并开始计时,在一定时间内试管在竖直方向上近似做简谐运动若取竖直直方向上近似做简谐运动若取竖直向上
25、为正方向,则以下描述试管振动向上为正方向,则以下描述试管振动的图象中可能正确的是的图象中可能正确的是()解析:解析:试管在竖直方向上做简谐运动,平衡位置是重力与浮力试管在竖直方向上做简谐运动,平衡位置是重力与浮力相等的位置,开始时向上提起的距离,就是其偏离平衡位置的位相等的位置,开始时向上提起的距离,就是其偏离平衡位置的位移,为正向最大位移,因此应选移,为正向最大位移,因此应选D.答案:答案:D解析显隐解析显隐【真题】【真题】2014重庆卷,重庆卷,11(2)一竖一竖直悬挂的弹簧振子,下端装有一记直悬挂的弹簧振子,下端装有一记录笔,在竖直面内放置有一记录纸录笔,在竖直面内放置有一记录纸,当振子
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