高考物理课标版一轮复习课件141第十四章机械振动和机械波（选修3-4）.ppt

*第十四章机械振动和机械

波(选修3-4)-*--*-第1节机械振动-*-一、简谐运动1.概念质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律,即它的振动图象(x-t图象)是一条正弦曲线的振动。?2.平衡位置物体在振动过程中回复力为零的位置。?3.回复力(1)定义:使物体返回到平衡位置的力。?(2)方向:时刻指向平衡位置。?(3)来源:属于效果力,可以是某一个力,也可以是几个力的合力或某个力的分力。?-*-4.简谐运动的两种模型-*--*-5.描述简谐运动的物理量-*-二、简谐运动的公式和图象1.简谐运动的表达式(1)动力学表达式:F=-kx,其中“-”表示回复力与位移的方向相反。?(2)运动学表达式:x=Asin(ωt+φ),其中A代表振幅,ω=2πf表示简谐运动的快慢,(ωt+φ)代表简谐运动的相位,φ叫作初相位。?2.简谐运动的图象(1)从平衡位置开始计时,函数表达式为x=Asinωt,图象如图甲所示。?(2)从最大位移处开始计时,函数表达式为x=Acosωt,图象如图乙所示。?-*-三、受迫振动及共振1.受迫振动系统在驱动力作用下的振动。做受迫振动的物体,它的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率),而与物体的固有周期(或频率)无关。?2.共振做受迫振动的物体,它的固有频率与驱动力的频率越接近,其振幅就越大,当二者相等时,振幅达到最大,这就是共振现象。共振曲线如图所示。?-*-做简谐运动的物体的位移与直线运动的物体的位移有什么区别?简谐运动在一个周期内,质点的路程和振幅有什么关系?提示：简谐运动的位移是以平衡位置为起始点,指向末位置,与位置对应,是时刻的函数;直线运动的位移是以物体的初始位置为起始点,指向末位置,与过程对应,是时间的函数。简谐运动在一个周期T内,质点的路程等于4个振幅。-*-考点一考点二考点三简谐运动的特征(师生共研)1.动力学特征:F=-kx,“-”表示回复力的方向与位移方向相反,k是比例系数,不一定是弹簧的劲度系数。2.运动学特征:简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比而方向相反,为变加速运动,远离平衡位置时x、F、a、Ep均增大,v、Ek均减小,靠近平衡位置时则相反。3.运动的周期性特征:相隔T或nT的两个时刻,振子处于同一位置且振动状态相同。-*-考点一考点二考点三4.对称性特征(1)相隔T(n为正整数)的两个时刻,振子位置关于平衡位置对称,位移、速度、加速度大小相等,方向相反。(2)如图所示,振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P(OP=OP)时,速度的大小、动能、势能相等,相对于平衡位置的位移大小相等。(3)振子由P到O所用时间等于由O到P所用时间,即tPO=tOP。(4)振子往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等,即tOP=tPO。5.能量特征:振动的能量包括动能Ek和势能Ep,简谐运动过程中,系统的动能与势能相互转化,系统的机械能守恒。-*-考点一考点二考点三例1(多选)如图所示,轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y=0.1sin2.5πtm。t=0时刻,一小球从距物块h高处自由落下,t=0.6s时,小球恰好与物块处于同一高度。重力加速度g取10m/s2。以下判断正确的是()A.h=1.7mB.简谐运动的周期是0.8sC.0.6s内物块运动的路程为0.2mD.t=0.4s时,物块与小球运动方向相反答案解析解析关闭答案解析关闭-*-考点一考点二考点三思维点拨(1)由物块做简谐运动的表达式确定物块的振幅和振动周期。(2)确定0.6s时物块所在的位置。(3)确定0.6s时小球下落的高度与h的关系。-*-考点一考点二考点三例2(多选)一弹簧振子沿x轴做简谐运动,平衡位置在坐标原点,t=0时刻振子的位移x=-0.1m;t=1.2s时刻振子刚好第2次经过x=0.1m的位置且速度为零。下列有关该振子的运动问题的说法正确的是()A.振幅为0.2mB.周期为1.2sC.1.2s内的路程是0.6mD.t=0.6s时刻的位移为0.1mE.t=0到t=1.2s时间内的位移是0.2m答案解析解析关闭t=1.2s时刻振子处在正向最大位移处,得t=0时刻在负向最大位移处,则振幅为0.1m,选项A错误,E正确;由于是第二次到正向最大位移处,所以1.5T=1.2s,T=0.8s,选项B错误