鲁科版高中物理选择性必修第一册精品课件 第2章 机械振动 本章整合.ppt

【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图像,如图甲所示,去北京大学的同学所测实验结果对应的图线是(选填“A”或“B”)。另外,在南京大学做探究的同学还利用计算机绘制了两种单摆的振动图像(如图乙所示),由图乙可知,两单摆摆长之比la∶lb=。?B4∶9针对训练3两个等长的单摆,第一个放在地面上,另一个放在高空,在第一个单摆振动n次的同时,第二个单摆振动(n-1)次。如果地球半径为R,那么第二个单摆离地面的高度为多大?解析设第二个单摆离地面的高度为h,则距地心的距离为(R+h),设此处重力加速度为g,知识网络·体系构建重点题型·归纳整合目录索引知识网络·体系构建本章知识可分为三部分:第一部分是简谐运动,主要是简谐运动的特征和基本物理量的描述;第二部分是两个理想化模型,即弹簧振子和单摆;第三部分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,填写框图。F=-kx机械能不变离开平衡位置的最大距离完成一次全振动需要的时间单位时间内完成全振动的次数描述周期性运动在各时刻所处的状态正弦(或余弦)曲线描述振动物体的位移随时间变化的规律振幅A、周期T、各时刻位移xx=Asin(ωt+φ)2.思考关于弹簧振子和单摆两个理想化模型的内容,填写框图。由弹簧和小球组成,忽略阻力、弹簧质量、小球大小,由弹簧弹力或弹力与重力的合力提供回复力的理想化模型重力沿圆弧切线方向的分力摆角很小时等效摆长3.思考阻尼振动和受迫振动的相关内容,填写框图。不断减小其他形式的能周期性驱动力等于驱动力的频率f固重点题型·归纳整合一、简谐运动与图像问题的综合简谐运动的图像上不但可以直接读出各时刻质点的位移大小与方向,还可以根据图像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】(多选)一质点做简谐运动的位移x与时间t的关系图像如图所示,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CD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。针对训练1(多选)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变化的图像。下列说法正确的是()A.t=2s时刻,物体的位置在O点左侧4cm处B.t=3s时刻,物体的速度方向向左C.t=4s时刻,物体的加速度方向向右且为最大值D.物体的周期为8sBCD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,物体处于平衡位置,故选项A错误;t=3s时刻,物体的速度方向向左,故选项B正确;t=4s时刻,速度为零,物体在左边最大位移处,加速度方向向右且为最大值,故选项C正确;从题图乙可知,物体的周期为8s,故选项D正确。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