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高中物理 选修3-4 第十章 机械振动【精品】.ppt

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高中物理 选修3-4 第十章 机械振动【精品】

机械振动 对于振动,你可以想到什么? 2.图象信息 (1)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。 (3)可以确定某时刻质点的回复力、加速度和速度的方向。 ①回复力和加速度的方向:因回复力总是指向平衡位置,故回复力和加速度的方向在图象上总是指向t轴。 ②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定,若下一时刻位移增加,速度方向就是远离t轴;若下一时刻位移减小,速度方向就是指向t轴。 [例2] (2012·北京高考)一个弹簧振子沿x轴做简谐运动,取平衡位置O为x轴坐标原点。从某时刻开始计时,经过四分之一周期,振子具有沿x轴正方向的最大加速度。能正确反映振子位移x与时间t关系的图象是 (  ) 图12-1-6 单摆周期公式的应用 [例3] (2012·全国高考)一单摆在地面处的摆动周期与在某矿井底部摆动周期的比值为k。设地球的半径为R。假定地球的密度均匀。已知质量均匀分布的球壳对壳内物体的引力为零,求矿井的深度d。 在矿井底时,地球对物体的引力相当于一半径为R-d的球体对物体产生的引力 质量均匀分布的球壳对壳内物体引力为零 获取信息 关键点 第二步:找突破口 重力加速度是联系单摆的振动周期和地球对物体引力的桥梁。 [审题指导] 第一步:抓关键点 第1单元 机械振动 人教版物理 必 备 知 识 要 打 牢 高 频 考 点 要 通 关 解 题 训 练 要 高 效 第十章 机械振动 振动 弹簧振子 单摆 回复力 受迫振动 周期 振幅 平衡位置 振动图象 共振 频率 [记一记] 1.概念 质点的位移与时间的关系遵从 的规律,即它的振动图象(x-t图象)是一条 。 2.简谐运动的表达式 (1)动力学表达式:F= ,其中“-”表示回复力与 的方向相反。 (2)运动学表达式:x=Asin(ωt+φ),其中A代表振幅,ω= 表示简谐运动的快慢,(ωt+φ)代表简谐运动的 ,φ叫做初相位。 正弦函数 正弦曲线 -kx 位移 2πf 相位 3.回复力 (1)定义:使物体返回到 的力。 (2)方向:时刻指向 。 (3)来源:振动物体所受的沿 的合力。 平衡位置 平衡位置 振动方向 4.简谐运动的图象 (1)振动图象表示的是简谐运动 的质点 的位移与时间的关系, 是一条正弦(或余弦)曲线,如图12-1-1所示。 (2)由振动图象可以确定质点振动的 和周期,以及任意时刻质点的位移、振动方向和加速度的方向。如图12-1-1所示,t1时刻质点P的运动方向沿 。 偏离平衡位置 振幅 图12-1-1 x轴负方向 [试一试] 1.一质点做简谐运动的振动图象如图12-1-2所示,质点的速度与加速度方向相同的时间段是 (  ) A.0~0.3 s B.0.3~0.6 s C.0.6~0.9 s D.0.9~1.2 s 答案:BD  图12-1-2 [记一记] 1.受迫振动 (1)概念:系统在 的外力(驱动力)作用下的振动。 (2)振动特征:受迫振动的频率等于 的频率,与系统的固有频率无关。 2.共振 (1)概念:驱动力的频率等于系统的 时,受迫振动的振幅最大的现象。 周期性 驱动力 固有频率 (2)共振条件:驱动力的频率等于系统的 。 (3)特征:共振时 最大。 (4)共振曲线:如图12-1-3所示。 固有频率 振幅 图12-1-3 [试一试] 2.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f<f0时,该振动系统的振幅随f增大而减小 B.当f>f0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 答案:BD  [记一记] (1)单摆的振动可视为简谐运动的条件是 。 (3)秒摆的周期为2 s,根据单摆周期公式,可算得秒摆的摆长约为 m。 最大摆角小于10° 振幅 1

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