2015《复习方略》高考物理（沪科版）一轮复习课件选修3411机 振 动.ppt

【学科素养升华】 分析简谐运动中各物理量的变化情况的技巧 (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,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。位移相同时,回复力、加速度、动能、势能可以确定,但速度可能有两个方向,由于周期性,运动时间也不确定。 (3)做简谐运动的物体经过平衡位置时,回复力一定为零,但所受合外力不一定为零。 考点2　简谐运动的公式和图像 1.对简谐运动图像的认识： (1)简谐运动的图像是一条正弦或余弦曲线,如图所示。 (2)图像反映的是位移随时间的变化规律,随时间的增加而延伸,图像不代表质点运动的轨迹。 拓展 延伸 2.图像信息： (1)由图像可以得出质点做简谐运动的振幅、周期和频率。 (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回复力、加速度的方向：因回复力总是指向平衡位置,故回复力和加速度在图像上总是指向t轴。 (4)确定某时刻质点速度的方向：速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判定,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。 (5)比较不同时刻回复力、加速度的大小。 (6)比较不同时刻质点的动能、势能的大小。 【题组通关方案】 【典题3】(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关系的图像是(　　) 【典题解析】选A。简谐运动加速度与位移的关系为 可见加速度与位移成正比,但是方向相反,因为经过四分之一周期,振子具有正方向的最大加速度,所以经过四分之一周期,就应该具有负方向最大位移,所以A正确。 【典题4】(2014·南平模拟)如图所示,一底端有挡板的斜面体固定在水平面上,其斜面光滑,倾角为θ。一个劲度系数为k的轻弹簧下端固定在挡板上,上端与物块A连接在一起,物块B紧挨着物块A静止在斜面上。某时刻将B迅速移开,A将在斜面上做简谐运动。已知物块A、B的质量分别为mA、mB,若取沿斜面向上为正方向,移开B的时刻为计时起点,则A的振动位移随时间变化的图像是(　　) 【典题解析】选B。A、B作为一个整体,平衡时,设弹簧压缩量 为xAB,有(mA+mB)gsinθ=kxAB,A平衡时,设弹簧压缩量为xA,有 mAgsinθ=kxA,设A振动的振幅为A0,则A0=xAB-xA= 因取 沿斜面向上为正方向,t=0时刻物块A处于负的最大位移处,故其 简谐运动位移随时间变化的图像应是B项。A、C、D错误。 【加固训练】 1.(多选)如图所示是某质点做简谐运动 的振动图像,从图中可以知道(　　) A.t1和t3时刻,质点的速度相同 B.t1到t2时间内,速度与加速度方向相同 C.t2到t3时间内,速度变大,而加速度变小 D.t1和t3时刻,质点的加速度相同 【解析】选C、D。t1和t3时刻,质点的速度大小相同,方向相反,A错误;t1到t2时间内,速度与加速度方向相反,B错误;t2到t3时间内,质点向平衡位置运动,速度变大,而加速度变小,C正确;t1和t3时刻,质点的加速度都为零,D正确。 2.(2014·西城区模拟)一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为y=0.1sin2.5πt,位移y的单位为m,时间t的单位为s。则 (　　) A.弹簧振子的振幅为0.2m B.弹簧振子的周期为1.25s C.在t=0.2s时,振子的运动速度为零 D.在任意0.2s时间内,振子的位移均为0.1m 【解析】选C。根据弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式 为y=0.1sin2.5πt,弹簧振子的振幅为0.1m,选项A错误。由 2.5π= 可得弹簧振子的周期为T=0.8s,选项B错误。在 t=0.2s时,振子的位移最大,运动速度为零,选项C正确。在任 意0.2s时间内,振子的位移不一定为0.1m,选项D错误。 【学科素养升华】 简谐运动图像问题的两种分析方法 方法一：图像—运动结合法 解此类题时,首先要理解x -t图像的意义,其次要把x -t图像与质点的实际振动过程联系起来。图像上的一个点表示振动中的一个状态(位置、振动方向等),图像上的一段曲线对应振动的一个过程,关键是判断好平衡位置、最大位移及振动方向。 方法二：直观结论法 简谐运动的图像表示振动质点的位移随时间变化的规律,即位移—时间的函数关系图像,不是物体的运动轨迹。从振动图像上可以获取以下信息： (1)可直接读取振幅A、周期T(两个相邻正向最大位移之间的时间间隔或两个相邻负向最大