2014届高考物理一轮复习课件(考纲解读+考点探究+高分技巧)：选修3-4-第1讲-机械振动(65张ppt-含详解)(1).ppt

【思维驱动】 　　如图12-1-1所示，弹簧振子在B、C间振动，O为平衡位置，BO＝OC＝5 cm，若振子从B到C的运动时间是1 s，则下列说法正确的是 (　　)． A．振子从B经O到C完成一次全振动 B．振动周期是1 s，振幅是10 cm C．经过两次全振动，振子通过的路程是20 cm D．从B开始经过3 s，振子通过的路程是30 cm 解析　振子从B→O→C仅完成了半次全振动，所以周期T＝2×1 s＝2 s，振幅A＝BO＝5 cm. 弹簧振子在一次全振动过程中通过的路程为4A＝20 cm，所以两次全振动中通过路程为40 cm,3 s的时间为1.5T，所以振子通过的路程为30 cm. 答案　D 【知识存盘】 1．简谐运动 (1)定义：物体在跟位移大小成正比并且总是指向 的回复力作用下的振动． (2)简谐运动的特征 ①动力学特征：F回＝ . ②运动学特征：x、v、a均按正弦或余弦规律发生周期性变化(注意v、a的变化趋势相反)． ③能量特征：系统的机械能守恒，振幅A不变． 2．简谐运动的两种模型 续表 1．五个概念 (1)回复力：使振动物体返回平衡位置的力． (2)平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置． (3)位移x：由平衡位置指向振动质点所在位置的有 向线段，是矢量． (4)振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离，表 示振动的强弱，是标量． (5)周期T和频率f：表示振动快慢的物理量． 【思维驱动】 如图12-1-2所示为一弹簧振子的振动图象，求： (1)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)由题图可知，在t＝2 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，速度值不断变小，动能不断减小，弹性势能逐渐增大．当t＝3 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． (3)振子经过一个周期位移为零，路程为5×4 cm＝20 cm，前100 s刚好经过了25个周期，所以前100 s振子位移x＝0，振子路程s＝20×25 cm＝500 cm＝5 m. 【知识存盘】 1．简谐运动的表达式 (1)动力学表达式：F＝－kx，其中“－”表示回复力与位移的方向相反． (2)运动学表达式：x＝Asin(ωt＋φ)，其中A代表振幅，ω＝2πf表示简谐运动的快慢，(ωt＋φ)代表简谐运动的相位，φ叫做初相． 2．简谐运动的图象 (1)从平衡位置开始计时，函数表达式为x＝Asin ωt，图象如图12-1-3甲所示． (2)从最大位移处开始计时，函数表达式为x＝Acos ωt，图象如图12-1-3乙所示． 简谐运动的对称性 (1)瞬时量的对称性 (2)过程量的对称性：振动质点来回通过相同的两点 间的时间相等，如tBC＝tCB；质点经过关于平衡位 置对称的等长的两线段时时间相等，如tBC＝tB′C′， 如图12-1-4所示． 【思维驱动】 一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子，如图12-1-5甲所示，该装置可用于研究弹簧振子的受迫振动．匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子以驱动力，使振子做受迫振动．把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期．若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图线如图乙所示．当把手以某一速度匀速运动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图象如图丙所示．若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，r表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅，则： (1)稳定后，物体振动的频率f＝________ Hz. (2)欲使物体的振动能量最大，需满足什么条件？ 答：__________________________________________________. (3)利用上述所涉及的知识，请分析某同学所提问题的物理依据． “某同学考虑，我国火车第六次大提速时，需尽可能的增加铁轨单节长度，或者是铁轨无接头”． 答：_________________________________________________ 【知识存盘】 1．自由振动、受迫振动和共振的比较 2.共振曲线 如图12-1-6所示，横坐标为驱动力频率f驱，纵坐标为振幅A.它直观地反映了驱动力频率对受迫振动振幅的影响，由图可知，f驱与f固越接近，振幅A越大，当f驱＝f固时，振幅A最大． 【思维驱动】 (2011·福建卷，19)某实验小组在利用单摆测定当地重力加速度的实验中； (1)用游标卡尺测定摆球的