适用于新高考新教材 高考物理一轮总复习第7单元机械振动与机械波第19讲机械振动课件新人教版.pptx

;必备知识;必备知识;必备知识;必备知识;落实基础主干;一、简谐运动及规律

1.简谐运动的定义与表达式

(1)运动学描述:质点的位移随时间按照正弦函数规律变化的振动。表达式为x=Asin(ωt+φ),其中A表示振幅,ω表示角速度,ωt+φ表示相位。

(2)动力学描述:回复力F=-kx,其中“-”表示回复力与位移的方向相反,回复力是按效果分类的,可以是某一个力,也可以是几个力的合力或某个力的

分力。;2.简谐运动的两种模型

(1)弹簧振子

简谐运动条件:弹簧质量不计;振动过程阻力不计;在弹簧弹性限度内。

(2)单摆

简谐运动条件:摆线质量不计且不可伸缩;振动过程阻力不计;小角度摆动(一般不超过10°)。

3.简谐运动的能量

简谐运动中动能和势能相互转化,机械能守恒。同一振动物体振幅越大,机械能越大。;二、简谐运动的图像

1.意义:描述振子相对平衡位置的位移随时间变化的规律,不是物体的运动轨迹。

2.从平衡位置开始计时,图像如图所示。;三、单摆的周期公式;四、受迫振动

1.概念:振动系统在驱动力作用下的振动。

2.特点:受迫振动的频率等于驱动力的频率,跟系统的固有频率无关。

3.做受迫振动的系统的机械能不守恒,系统不断从外界进行能量补充,驱动力频率与固有频率越接近,振幅A越大。

4.共振:当驱动力的频率等于系统的固有频率时,受迫振动的振幅达到最大,发生共振。振幅的最大值与驱动力有关。;[练一练]

1.判断下列说法对错

(1)做简谐运动的物体,当它每次经过同一位置时,速度一定相同。()

(2)做简谐运动的物体,当它每次经过同一位置时,加速度一定相同。()

(3)在任意四分之一个周期内通过的路程一定等于振幅的大小。()

(4)单摆的回复力指摆线的拉力和摆球重力的合力。()

(5)受迫振动物体的周期与驱动力周期无关。();B;3.(教材选择性必修第一册第60页习题改编)如图甲所示,O点为单摆的固定悬点,在其正下方的P点有一个钉子,现将小球拉开一定的角度后开始运动,小球在摆动过程中的偏角不超过5°。从某时刻开始计时,绳中的拉力大小F随时间t变化的关系如图乙所示,重力加速度g取10m/s2,忽略一切阻力。下列说法正确的是();突破命题视角;;A.在t=0.2s时,弹簧振子的??速度为正向最大

B.在t=0.1s与t=0.3s两个时刻,振子的速度相同

C.从t=0到t=0.2s时间内,弹簧振子做加速度增大的减速运动

D.在t=0.6s时,弹簧振子有最小的位移;方法总结

分析简谐运动中各物理量的变化情况时,一定要以位移为桥梁,位移增大时,振动质点的回复力、加速度、势能均增大,速度、动能均减小;反之,则产生相反的变化。另外,各矢量均在其值为零时改变方向。;变式练1(多选)如图甲所示,水平地面上固定一轻质弹簧,弹簧竖直放置,其上端连接一轻质薄板。t=0时刻,一可视为质点的物块从弹簧正上方某处由静止下落,落至薄板上后和薄板始终粘连,其位置随时间变化的图像

(x-t图像)如图乙所示,其中t=0.2s时物块刚接触薄板。弹簧形变始终在弹性限度内,空气阻力不计,以竖直向下为正方向,则();解析由题知0~0.2s,物块做自由落体运动,加速度恒定,A错误;从图像看t=0.2s后的图像为正弦函数,物块做简谐运动,B正确;0.2~0.4s,物块受到的弹簧弹力一直增大,弹力先小于重力后大于重力,由牛顿第二定律,物块的加速度先减小后增大,C正确,D错误。;考向2简谐运动的周期性和对称性

典例2(多选)一弹簧振子做简谐运动,点O为平衡位置,当它经过点O时开始计时,经过0.3s,第一次到达点M,再经过0.2s第二次到达点M,则弹簧振子的周期不可能为()

A.0.53s B.1.4s C.1.6s D.2s;甲;第2种情况如图乙所示,若弹簧振子一开始从平衡位置向点B运动,设点M与点M关于点O对称,则弹簧振子从点M经过点B到点M所用的时间与弹簧振子从点M经过点C到点M所需时间相等,即0.2s,弹簧振子从点O到点M、;方法总结

1.物体做简谐运动时,其位移、回复力、加速度、速度等矢量都随时间做周期性的变化,它们的周期就是简谐运动的周期T。物体的动能和势能也随时间做周期性的变化,其周期为。

2.简谐运动的速度、时间、位移和加速度等物理量具有一定的对称性。要善于利用这种对称性分析问题。

(1)速率的对称性:物体在关于平衡位置对称的两位置具有相等的速率。

(2)时间的对称性:物体通过关于平衡位置对称的两段位移的时间相等。在振动过程中,物体通过任意两点A、B的时间与逆向通过这两点的时间相等。

(3)加速度的对称性:物体在关于平衡位置对称的两位置具有等大、反向的加速度。;变式练2

如图所示,一