高考物理一轮总复习精品课件 第14章 机械振动和机械波 第1节 机械振动.ppt

对点演练7.在“利用单摆测重力加速度”的实验中:(1)某同学尝试用DIS测量周期。如图所示,用一个磁性小球代替原先的摆球,在单摆下方放置一个磁传感器,其轴线恰好位于单摆悬挂点正下方。图中磁传感器的引出端A接到数据采集器上。使单摆做小角度摆动,当磁感应强度测量值最大时,磁性小球位于最低点。若测得连续N(N从“0”开始计数)个磁感应强度最大值之间的时间间隔为t,则单摆周期的测量值为_____(地磁场和磁传感器的影响可忽略)。?(2)由于器材所限,无法测量磁性小球的直径,对实验进行了如下调整:让单摆在不同摆线长度的情况下做简谐运动,测量其中两次实验时摆线的长度l1、l2和对应的周期T1、T2,通过计算也能得到重力加速度大小的测量值。请写出该测量值的表达式g=。?(3)通过实验获得以下数据:摆线长l/cm48.0058.0078.00108.00周期T2/s22.002.403.204.40当T2=4.2s2时,l=m;重力加速度g=m/s2。(小数点后保留两位)?(4)实验后同学们进行了反思,他们发现由单摆周期公式可知周期与摆角无关,而实验中却要求摆角较小。请简要说明其中的原因:。8.小明在家做“用单摆测定重力加速度”的实验。他使用一块外形不规则的石块代替摆球,如图甲所示。设计的实验步骤是:甲乙A.将石块用不可伸长的细线系好,结点为N,细线的上端固定于O点;B.用刻度尺测量ON间细线的长度l作为摆长;C.将石块拉开一个大约α=5°的角度,然后由静止释放;D.从石块摆至某一位置处开始计时,测出30次全振动的总时间t,由得出周期;E.改变ON间细线的长度再做几次实验,记下相应的l和T;F.根据公式,分别计算出每组l和T对应的重力加速度g,然后取平均值即可作为重力加速度的测量结果。(1)为减小实验误差,应从石块摆到(选填“最低点”或“最高点”)位置开始计时。?(2)小明用ON的长l为摆长,利用公式求出的重力加速度的测量值比真实值(选填“偏大”或“偏小”)。?(3)小明利用测出的多组摆长l和周期T的数值,作出T2-l图象如图乙所示,若图象的斜率为k,则重力加速度的表达式是g=。?答案:(1)最低点(2)偏小(3)本课结束二、单摆、受迫振动及共振1.单摆(1)定义:在细线的一端拴一个小球,另一端固定在悬点上,如果线的伸缩和质量都不计,球的直径比线的长度小得多,这样的装置叫做单摆。(2)视为简谐运动的条件:摆角很小。?重力沿切线方向的分力(5)单摆的等时性:单摆的振动周期取决于摆长l和重力加速度g,与振幅和摆球质量都没有关系。?2.受迫振动(1)概念:物体在周期性驱动力作用下的振动。?(2)振动特征:受迫振动的频率等于驱动力的频率,与系统的固有频率无关。?3.共振(1)概念:当驱动力的频率等于固有频率时,受迫振动的振幅最大的现象。(2)共振的条件:驱动力的频率等于固有频率。?(3)共振的特征:共振时振幅最大。?(4)共振曲线(如图所示)。f=f0时,A=Am。f与f0差别越大,物体做受迫振动的振幅越小。?固有频率由系统本身确定易错辨析·判一判(4)单摆回复力的方向总是指向悬挂位置。(×)(5)物体做受迫振动时,其振动频率与固有频率无关。(√)(6)生活中应尽量使驱动力的频率接近振动系统的固有频率。(×)经典小题·练一练2.(多选)(人教版教材选修3-4P21习题改编)有一根张紧的水平绳上挂有5个双线摆,其中b摆摆球质量最大,另外4个摆球质量相等,摆长关系为LcLb=LdLaLe,如图所示。现将b摆垂直纸面向里拉开一微小角度,放手后让其振动,经过一段时间,其余各摆均振动起来,达到稳定时()A.周期关系为Tc=Td=Ta=TeB.频率关系为fc=fd=fa=feC.振幅关系为Ac=Ad=Aa=AeD.四个摆中,d摆的振幅最大,且AeAaE.四个摆中c摆的振幅最大答案:ABD解析:b摆的振动,作为一种驱动力迫使其他四个摆做受迫振动,受迫振动的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率),而和自身的固有周期(固有频率)无关,A、B正确。四个摆做受迫振动的振幅与驱动力的频率跟自身的固有频率之差有关,这个差越小,做受迫振动的振幅越大。在a、c、d、e四个摆中,d的摆长跟b的摆长相等,因此d的固有频率和驱动力的频率相等,d摆做受迫振动的振幅最大。同理,e摆做受迫振动的振幅最小,D正确,C、E错误。研考点精