人教版高中物理选择性必修第1册 第二章 机械振动 本章整合.pptVIP

本章整合第二章

内容索引0102知识网络体系构建重点题型归纳整合

知识网络体系构建

本章知识可分为三部分:第一是简谐运动,主要是简谐运动的特征和基本物理量的描述;第二是两个理想化模型,即弹簧振子和单摆;第三是外力作用下的振动,包括阻尼振动和受迫振动。

1.通过下图思考关于简谐运动的受力和运动特征及其相关物理量的内容。

2.通过下图思考关于弹簧振子和单摆这两个理想化模型的相关内容。

3.通过下图思考阻尼振动和受迫振动的相关内容。

重点题型归纳整合

一、简谐运动与图像问题的综合例题1(2021湖北武汉高二期末)某质点的振动图像如图所示,下列说法正确的是()A.1s和3s时刻,质点的速度相同B.1s到2s时间内,速度与加速度方向相同C.简谐运动的表达式为y=2sin(1.5πt+0.5π)cmD.简谐运动的表达式为y=2sin(0.5πt+0.5π)cm

解析y-t图像上某点的切线的斜率表示速度,1s和3s时刻,质点的速度大小相等,方向相反,故A错误;1s到2s时间内,质点做减速运动,故加速度与速度反向,故B错误;振幅为2cm,周期为4s,角速度为ω==0.5πrad/s,故简谐运动的表达式为y=Asin(ωt+φ)=2sin(0.5πt+0.5π)cm,故C错误,D正确。答案D

规律方法简谐运动的图像描述了振动质点的位移随时间变化的规律。从图像中可以确定位移、速度、加速度、动能和势能等物理量以及它们的变化规律,具体分析如下:项目内容说明横、纵轴表示的物理量横轴表示时间,纵轴表示质点的位移①振动的图像不是振动质点的运动轨迹②计时起点一旦确定,已经形成的图像形状不变,以后的图像随时间向后延伸③简谐运动图像的具体形状跟正方向的规定有关意义表示振动质点的位移随时间变化的规律

项目内容说明形状??应用①直接从图像上读出周期和振幅②确定任一时刻质点相对平衡位置的位移③判断任意时刻振动质点的速度方向和加速度方向④判断某段时间内振动质点的位移、速度、加速度、动能及势能大小的变化情况

变式训练1(2021上海高二期末)甲、乙两单摆的振动图像如图所示,由图像可知()A.甲、乙两单摆的周期之比是3∶2B.甲、乙两单摆的摆长之比是2∶3C.tb时刻甲、乙两摆球的速度相同D.ta时刻甲、乙两单摆的摆角不等

解析由题图可知,甲、乙两单摆的周期之比是2∶3,选项A错误;根据,则甲、乙两单摆的摆长之比是4∶9,选项B错误;乙摆摆长大,振幅小,故在最高点时离开平衡位置的高度小,则到达最低点时的速度较小,即tb时刻甲、乙两摆球的速度不相同,故C错误;ta时刻甲、乙两单摆的位移相等,但是两摆的摆长不等,故摆角不等,选项D正确。答案D

例题2物体做简谐运动,通过A点时的速度为v,经过1s后物体第一次以相同速度v通过B点,再经过1s物体紧接着又通过B点,已知物体在2s内所走过的总路程为12cm,则该简谐运动的周期和振幅分别是多大?二、简谐运动的周期性和对称性

解析物体通过A点和B点时的速度大小相等,A、B两点一定关于平衡位置O对称。依题意作出物体的振动路径草图如图甲、乙所示。在图甲中,物体从A向右运动到B,即图中从1运动到2,时间为1s,从2运动到3,又经过1s,从1到3共经历了0.5T,即0.5T=2s,T=4s,2A=12cm,A=6cm。

在图乙中,物体从A先向左运动,当物体第一次以相同的速度通过B点时,即图中从1运动到2时,时间为1s,从2运动到3,又经过1s,同样A、B两点关于O点对称,从图中可以看出从1运动到3共经历了1.5T,即1.5T=2s,T=s,1.5×4A=12cm,A=2cm。答案T=4s,A=6cm或T=s,A=2cm

规律方法1.周期性做简谐运动的物体经过一个周期或几个周期后,能回复到原来的状态。2.对称性(1)速率的对称性:系统在关于平衡位置对称的两位置具有相等的速率。(2)加速度和回复力的对称性:系统在关于平衡位置对称的两位置具有等大反向的加速度和回复力。(3)时间的对称性:系统通过关于平衡位置对称的两段位移的时间相等。振动过程中通过任意两点A、B的时间与逆向通过此两点的时间相等。

变式训练2(多选)一个质点在平衡位置O点附近做机械振动。若从O点开始计时,经过3s质点第一次经过M点(如图所示)。再继续运动,又经过2s它第二次经过M点。则该质点第三次经过M点还需要的时间是()

答案CD

本课结束