人教版高中物理选修3-4精品课件 第十一章 本章整合.ppt

-*-知识网络系统构建重点题型归纳整合十年寒窗磨利剑，一朝折桂展宏图！本章整合本章知识可分为三部分:第一是简谐运动,主要是其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。思考并回答下列问题:1.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,填写下图。2.思考关于弹簧振子和单摆两个理想化模型的内容,填写下图。答案:①由弹簧和小球组成,忽略阻力,由弹簧提供回复力的理想化模型②重力沿圆弧切线方向的分力3.思考阻尼振动和受迫振动的相关内容,填写下图。答案:①不断减小②其他形式的能③周期性驱动力④驱动力的频率⑤f固专题一简谐运动与图象问题的综合简谐运动的图象上不但可以直接读出各时刻质点的位移大小与方向,还可以根据图象预测下一时间段内质点的位移、速度、加速度的变化趋势。例题1一质点做简谐运动的位移x与时间t的关系图象如图所示,由图可知()A.频率是2HzB.振幅是5cmC.t=1.7s时的加速度为正,速度为负D.t=0.5s时质点所受的回复力为零E.图中a、b两点速度大小相等、方向相反F.图中a、b两点的加速度大小相等、方向相反解析:由题图可知,质点振动的周期为2s,经计算得频率为0.5Hz,振幅为5m,所以选项A、B错误;t=1.7s时的位移为负,加速度为正,速度为负,故选项C正确;t=0.5s时质点在平衡位置,所受的回复力为零,故选项D正确;a、b两点速度大小相等、方向相反,但加速度大小相等、方向相同,加速度方向都为负方向,指向平衡位置,故选项E正确,选项F错误。答案:CDE变式训练1图甲是一个弹簧振子的示意图,O是它的平衡位置,在B、C之间做简谐运动,规定向右为正方向。图乙是它的速度v随时间t变化的图象。下列说法正确的是()A.t=2s时刻,振子的位置在O点左侧4cm处B.t=3s时刻,振子的速度方向向左C.t=4s时刻,振子的加速度方向向右且为最大值D.振子的周期为8s解析:根据题图和正方向的规定可知,t=2s时刻,速度最大,方向向左,振子处于平衡位置,故选项A错误;t=3s时刻,振子的速度方向向左,故选项B正确;t=4s时刻,速度为零,振子在左边最大位移处,加速度方向向右且为最大值,故选项C正确;从题图乙可知,振子的周期为8s,故选项D正确。答案:BCD专题二简谐运动的周期性和对称性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。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?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,变式训练2一个质点在平衡位置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()A.8s B.4s答案:CD专题三单摆周期公式的应用2.单摆的周期T只与摆长l和g有关,而与振子的质量及振幅无关。3.l为等效摆长,表示从悬点到摆球重心的距离,要区分摆长和摆线长。小球在光滑圆周上小角度运动和双线摆也属于单摆,双线摆中的等效摆长实际为摆球重心到摆动所在圆弧的圆心的距离。g为当地的重力加速度或等效重力加速度。例题3有两个同学利用假期分别去参观北京大学和南京大学的物理实验室,并各自在那里利用先进的DIS系统较准确地探究了单摆的周期T与摆长l的关系,他们通过校园网交换实验数据,并由计算机绘制了T2-l图象,如图甲所示