第一单元机械振动1.doc

实用标准文案 PAGE 精彩文档 第一单元 机械振动 高考要求：1、理解简谐运动的概念，并能利用其特点分析力学问题； 2、理解单摆的摆动特点，会应用周期分工测量重力加速度； 3、理解简谐运动的振动图象； 4、知道什么是自由振动和受迫振动； 5、知道什么是共振及共振的条件；知道如何应用共振和防止共振； 6、知道振动中的能量转化关系。 知识要点： 机械振动 定义：物体（或物体的一部分）在某一中心位置（平衡位置）两侧所做的往复运动，叫机械振动。 条件：物体受到回复力作用，阻尼足够小。 回复力：使振动物体返回平衡位置的力叫做回复力。是效果力。回复力可以是振动物体所受的合外力——如弹簧振子的回复力。也可以是某个力的分力——如单摆振动中，回复力为重力在圆弧切线方向上的分力。 特点：往复性的变速运动。 简谐运动 定义：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫做简谐运动。 特点： 受力特征：F＝－kx。x为偏离平衡位置的位移。 运动特征：加速度a＝－kx/m，方向与位移方向相反，总指向平衡位置。简谐运动是一种变加速运动，在平衡位置时，速度最大，加速度为零；在最大位移处，速度为零，加速度最大。在简谐运动中位移、速度、加速度、动量很有成效都随时间按正弦（或余弦）规律作周期性变化，且各量的变化周期相同。 判断一个振动是否为简谐运动，依据就是看它是否满足上述受力特征或运动特征。 振动能量：对于两种典型的简谐运动——单摆和弹簧振子，其振动能量与振幅有关，振幅越大，能量越大。 描述简谐运动的物理量 位移x：由平衡位置指向振子所在处的有向线段。其最大值等于振幅。单位是m。 平衡位置：是指振动方向上合力为零的位置，不是泛指合力为零的位置。如单摆振动，是找不到合力为零的位置的在摆球以过最低点时，沿水平方向的合力为零，这是单摆在该方向上振动的平衡位置，但在竖直方向有秘上的向上的向心力，合力不为零。 振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离，它反应振动的强弱和振动的空间范围。是标量。单位是m。 周期T：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间，单位是s。 频率f：单位时间内完成的全振动次数，单位是Hz， 周期和频率是反映振动快慢的物理量，与振幅无关，由振动系统本身的性质所决定，从而对应出固有周期或固有频率。 在简谐运动中各量的变化情况： 凡离开平衡位置的过程中，v、Ek均减小，x、F、a、EP均增大；凡向玩意儿位置移动时，v、Ek均增大，x、F、a、EP均减小。 在平衡位置时，x、F、a为零，EP最小，v、Ek最大；当x＝A时，F、a、EP最大，v、Ek为零。 平衡位置两侧的对称点上，x、F、a、v、Ek、EP的大小均相同，x、F、a、v方向相反。 Ek、EP在相互转化中机械能守恒。 简谐运动的图象 意义：表示物体位移随时间变化规律。注意振动图象不是质点的运动轨迹。 特点：只有简谐运动的图象才是正弦（或余弦）曲线。 横坐标表示时间t，纵坐标表示位移。 应用： 可读取振幅A、周期T及各时刻位移x； 可判定任一时刻质点F、a、v的方向；F、a指向t轴；v方向顺着时间走，上坡向上，下坡向下。 可判断某段时间x、F、a、v、Ek、EP的变化情况。 单摆周期T＝2π√L/g的理解 L为等效摆长，是悬点到球心的距离。 g为等效重力加速度： 星球表面：g＝GM/R2； gh＝GM/(R＋h)2＝[R/(R＋h)]2g； 单摆处于超重或失重状态g＝g0±a；g0为地球表面的重力加速度，a为单摆相对于地球的加速度，超重时取正号，失重时取负号，完全失重时a＝g0，等效g＝0。 不论悬点如何运动还是受别的作用力，g的值总是单摆不振动时， 摆线拉力F与摆球质量的比值。即等效g＝F/m。如右图中沿斜 面自由下滑的单摆，其加速度a＝gsinα，小球不动时绳的拉力 a 为F＝mgcosα，所以等效g′＝gcosα。 α 摆钟快慢问题 摆钟周期T大于准确钟的周期TS为慢钟；摆钟周期T小于准确钟的周期TS为快钟； 准确的钟完成一次全振动的时间为TS。 由摆钟的机械构造所决定，无论准确与否的钟每完成一次全振动，摆钟所显示的时间为一定值，也就是走时准确的摆钟的周期TS。 钟面显示时间为摆动次数N乘以准确摆钟的周期TS。即t显＝N TS。故在同一时间t内，钟面指示时间之比等于摆动次数之比。 走时不准的摆钟，其摆动次数N乘以不准的摆钟的周期T非，为准确的时间t，即 t＝N T非，或N＝t/ T非。 简谐运动的能量 振动过程是一个动能和势能不断转化的过程。在任意时刻动能和势之和等于振动物体总的机械能。