高三物理知识整合复习课件8.ppt

1、第一章机械振动机械波第一章机械振动机械波考点考纲要求考查角度1简谐运动1.简谐运动的特点及图象的理解；2.单摆周期公式的理解及应用；3.受迫振动和共振现象的认识2简谐运动的公式和图象3单摆、周期公式4受迫振动和共振考点考纲要求考查角度5机械波1.波的形成与传播规律的理解；2.波长、频率和波速关系的理解及应用；3.振动图象和波动图象相结合的问题；4.波的特性的认识6横波和纵波7横波的图象8波速、波长和频率(周期)的 9波的干涉和衍射现象第一节第一节 机械振动机械振动 一、简谐运动 1定义：如果质点的位移与时间的关系遵从 函数的规律，即它的振动图象是一条 曲线，这样的振动叫简谐运动 2简谐运动的描

2、述(1)描述简谐运动的物理量 位移x：由 指向质点所在位置的有向线段，是矢量主干知识整合正弦正弦正弦正弦平衡位置平衡位置 振幅A：振动物体离开平衡位置的，是标量，表示振动的 周期T和频率f：物体完成一次 所需的时间叫周期，而频率则等于单位时间内完成 的次数，它们是表示振动 的物理量二者互为倒数关系(2)简谐运动的表达式xAsin(t)最大距离最大距离全振动全振动全振动全振动快慢快慢强弱强弱(3)简谐运动的图象 物理意义：表示振子的位移随时间变化的规律，为正弦(或余弦)曲线 从平衡位置开始计时，函数表达式为xAsin t，图象如图111所示图图111 从最大位移处开始计时，函数表达式为xAcos

3、 t，图象如图112所示图图112 3简谐运动的回复力和能量(1)简谐运动回复力的特点：回复力的大小跟偏离平衡位置的位移大小 ，回复力的方向总指向，即F (2)弹簧振子和单摆的回复力 水平弹簧振子的回复力为 ；竖直悬挂的弹簧振子的回复力是 ；单摆的回复力是摆球所受重力 平衡位置平衡位置kx弹簧的弹力弹簧的弹力弹簧弹力和重力的合力弹簧弹力和重力的合力在圆周切线方向的分力在圆周切线方向的分力成正比成正比(3)简谐运动的能量 简谐运动过程中动能和势能相互转化，机械能守恒振动能量与 有关，越大，能量越大 4单摆(1)单摆做简谐运动的条件是：偏角很小，最大偏角小于10.(2)周期公式T 振幅振幅振幅振幅

4、 1一质点做简谐运动时，其振动图象如图113所示由图可知，在t1和t2时刻，质点运动的 A位移相同 B回复力相同 C速度相同 D加速度相同 答案C图图113 2(2011上海单科)两个相同的单摆静止于平衡位置，使摆球分别以水平初速v1、v2(v1v2)在竖直平面内做小角度摆动，它们的频率与振幅分别为f1、f2和A1、A2，则 Af1f2，A1A2 Bf1f2，A1A2 Cf1f2，A1A2 Df1f2，A1A2 答案C 二、受迫振动和共振 1受迫振动：物体在 (驱动力)作用下的振动做受迫振动的物体，它的周期或频率等于 的周期或频率，而与物体的固有周期或频率 周期性的外力周期性的外力驱动力驱动力

5、无关无关 2共振：做受迫振动的物体，它的固有频率与驱动力的频率越接近，其振幅就 ，当二者相等时，振幅达到，这就是共振现象共振曲线如图114所示图图114越大越大最大最大 3某振动系统的固有频率为f0，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f.若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是 A当ff0时，该振动系统的振幅随f减小而增大 C该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0 D该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f 解析由共振条件及共振曲线可知：驱动力频率f越接近振动系统的固有频率f0，振幅越大，故知：当ff0时，振幅随f的增大而增大，A错；当ff0时，振幅随f的增大而减小，随f的减

6、小而增大，B正确；系统振动稳定时，振动频率等于驱动力频率f，与固有频率f0无关，D对，C错 答案BD图图115 4在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，有人提出以下几点建议，其中对提高测量结果精确度有利的是 A适当加长摆线 B质量相同，体积不同的摆球，应选用体积较大的 C单摆偏离平衡位置的角度不能太大 D当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期 本实验采用累积法测量周期，若仅测量一次全振动，由于摆球过平衡位置时速度较大，难以准确记录，且一次全振动的时间太短，偶然误差较大，选项D错 答案AC 高频考点突破 2简谐运动的对称性(1)如图116所示，振子

7、经过关于平衡位置O对称(OPOP)的两点P、P时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等 图116(2)振子由P到O所用时间等于由O到P所用时间，即tPOtOP.(3)振子往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOPtPO.【答案】ACD 由于简谐运动具有周期性和对称性，因此涉及简谐运动时往往出现多解，分析时应特别注意位移相同时回复力、加速度、动能和势能等可以确定，但速度可能有两个方向，由于周期性运动时间也不能确定 1(2012安庆模拟)如图117所示，弹簧振子在振动过程中，振子从a到b历时0.2 s，振子经a、b两点时速度相同，若它从b再回到a的最短时间为0.

8、4 s，则该振子的振动频率为 A1 Hz B1.25 Hz C2 Hz D2.5 Hz图图117 答案B 1图象特点(图118)(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的变化规律，随时间的增加而延伸，图象不代表质点运动的轨迹图图118(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速度大小正负表示速度的方向，正时沿x正方向，负时沿x负方向 2图象信息(1)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(3)可以根据图象确定某时刻质点回复力、加速度和速度的方向 回复力和加速度的方向：因回复力总

9、是指向平衡位置，故回复力和加速度在图象上总是指向t轴 速度的方向：速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判断，下一时刻位移如增加，振动质点的速度方向就是远离t轴，下一时刻位移如减小，振动质点的速度方向就是指向t轴 (10分)如图119所示为一水平弹簧振子的振动图象，试完成以下要求：图图119(1)写出该振子简谐运动的表达式(2)在第2 s末到第3 s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？(3)该振子在前100 s的总位移是多少？路程是多少？(2)由图可知，在t2 s时，振子恰好通过平衡位置，此时加速度为零，随着时间的延续，位移值不断加大，加速度的值也变大，速度值不断

10、变小，动能不断减小，弹性势能逐渐增大当t3 s时，加速度的值达到最大，速度等于零，动能等于零，弹性势能达到最大值(4分)(3)振子经过一个周期位移为零，路程为54 cm20 cm，前100 s刚好经过了25个周期，所以前100 s振子位移x0，振子路程s2025 cm500 cm5 m(4分)2劲度系数为20 N/cm的水平弹簧振子，它的振动图象如图1110所示，在图中A点对应的时刻图图1110 A振子所受的弹力大小为0.5 N，方向指向x轴的负方向 B振子的速度方向指向x轴的正方向 C在04 s内振子做了1.75次全振动 D在04 s内振子通过的路程为0.35 cm，位移为0 解析振子所受弹

11、力Fkx5 N，A错；此时，振子的运动方向沿x轴正方向，B对；由图知T2 s，故在04 s内振子做了2次全振动，振子通过的路程为8A80.5 cm4 cm，位移为0.5 cm，C、D均错 答案B (2011江苏单科)将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂，下端系上质量为m的物块将物块向下拉离平衡位置后松开，物块上下做简谐运动，其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期请由单摆的周期公式推算出该物块做简谐运动的周期T.3(2012宁波八校联考)用沙摆可以粗略地描绘简谐运动图象如图1111所示，木板在水平面内以速度v做匀速直线运动，同时沙摆在竖直平面内做简谐运动，则沙摆中漏下的细沙在木板上形成振动图象现只给一把刻度尺，要求测出木板的速度(漏斗大小忽略不计)，则：图图1111(1)需要直接测量的物理量有_和_(用文字和相应字母表示)(2)已知当地重力加速度为g，用测出的量表示木板速度的表达式为v_点击此处进入知能达标训练