机械震动机械波专题1.ppt

* 专题一 简谐运动 第十三部分 机械振动与机械波 专题二 机械波 （一）知识与技能 本专题考查机械振动、简谐运动、简谐运动图象；受迫振动、共振等知识点，考查理解能力，分析综合能力和应用数学知识解决物理问题的能力. (二)过程与方法 1.在专题复习过程中首先要理解简谐运动的回复力、位移、振幅、周期和频率等概念,知道并会用简谐运动的位移—时间图象,理解单摆的周期公式及单摆在复合场中的周期变化,了解自由振动、受迫振动和共振,会分析振动中的能量转化. 2.要弄清简谐运动过程中位移、速度、加速度的周期性变化规律,掌握简谐 运动的受力分析、运动分析、能量分析及位移，时间分析的方法.掌握简谐运动时间和空间对应关系,熟练掌握单摆周期公式并会运用,掌握共振产生的条件及应用和防止,理解简谐运动中能量转化的规律. 3.本专题在近年高考中出现的频率较高.命题热点在对简谐运动的各物理量、图象的分析和应用、测单摆周期和用单摆测重力加速度等,命题的题型呈现出多样化的趋势,命题将突出对相应知识的理解和简单应用. 【例1】关于简谐运动的下述各物理量，说法正确的是 ( ) A振幅是由平衡位置指向最大位移处的矢量 B周期和频率的乘积为一常量 C振幅越大，周期越长 D振幅越小，频率越大 【思路剖析】 要熟练掌握简谐运动各物理量及其关系. 解析:振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量，周期和频率的乘积等于1，简谐运动的周期和频率同振幅无关，选项B正确. 【思维拓展】 振幅是指在振动过程中，振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量，其值等于最大位移的大小，因为最大位移还是有方向的. 【答案】B 【例2】一个质点做简谐运动的图象如下图所示，下列说法正确的是 ( ) A质点振动频率为4Hz B在10s内质点经过的路程是20cm C在5s末，速度为零，加速度最大 D在t=1.5s和t=4.5s两时刻质点的位移大小相等 【思路剖析】 要学会通过图象了解简谐运动各物理量的值. 解析:由振动图象可直接得到周期为T=4s.振动频率f=1/T=0.25Hz,故A错；一个周期内，简谐运动的质点经过的路程是4A=8cm,10s为2.5个周期，质点经过和路程是20cm,选项B对；在5s末，质点位移最大为2cm，此时加速度最大，速度为零，选项C对；在1.5s和4.5s两时刻，质点位移大小相等，则D正确。 【答案】B C D 【思维拓展】简谐运动的质点，经过一个周期位移不变（相对于平衡位置），但经过的路程是振幅的4倍，在某时刻对应的位移应根据正弦函数的特点求解。 【例3】单摆是为研究振动而抽象出来的理想化模型,其理想化条件是（ ） A摆线质量不计 B摆线长度不伸缩 C摆球的直径比摆线长度短得多 D只要是单摆的运动就是一种简谐运动 【思路剖析】 要熟悉单摆中主要矛盾和次要矛盾,单摆是实际摆的理想化模型. 解析: 单摆由摆线摆球组成,摆线只计长度不计质量,摆球只计质量不计大小,且摆线不伸缩,A、B、C正确.但把单摆作为简谐运动来处理是有条件的,只有在摆角很小的情况下才能视为简谐运动. 【答案】A B C 【思维拓展】对于理想化的理解,关键是要知道单摆的摆线有质量,但质量不计是因为其数值较小,在摆球运动过程中摆线的质量不会影响研究问题的结论,摆角小是因为当摆角大时,其回复力不再遵守F=-kx的规律,也就是说小球的摆动不是近似的简谐运动. 【例4】某同学在做“利用单摆测重力加速度”实验中，先测得摆线长为101.00cm,摆球直径为2.00cm,然后用秒表记录了单摆振动50次所用的时间为101.5s.则 （1）他测得的重力加速度g= m/s2. （2）他测得的g值偏小，可能的原因是 （ ） A测摆线长时摆线拉得过紧 B摆线上端未牢固地系于悬点，振动中出现松动，使摆线长度增加了 C开始计时时秒表过早按下 D实验中误将49次全振动数为50次 (3)为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长l并测出相应的周期T,从而得出一组对应的l与T的数据，再以l为横坐标、T2为纵坐标将所得数据连成直线，并求得该直线的斜率k.则重力加速度g= .（用k表示） 【思路剖析】 要熟悉“利用单摆测重力加速度”实验的原理、操作过程、数据处理方法及误差分析. 解析:（1）本次实验中的摆长L=l’+r=101.00+1.00=1.0200m,周期T=t/N=101.5/50=2.03s,由公式 可以解得g=9.76m/s2; （2）根据公式 知，g偏小的原因可能是L的测量值偏小