高中物理 機(jī)械振動(dòng)章末整合課件 魯科版選修3-4.ppt
,章末整合,高中物理·選修3-4·魯科版,機(jī) 械 振 動(dòng),簡諧運(yùn)動(dòng) (理想化的),機(jī) 械 振 動(dòng),簡諧運(yùn)動(dòng) (理想化的),機(jī) 械 振 動(dòng),一、簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象及應(yīng)用 由簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象可以獲得的信息: (1)確定振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在任一時(shí)刻的位移;(2)確定振動(dòng)的振幅;(3)確定振動(dòng)的周期和頻率;(4)確定各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向;(5)比較各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)加速度的大小和方向,【例1】 一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)的位移x與時(shí)間t的關(guān)系如圖1所示,由圖可知 ( ) 圖1,A頻率是2 Hz B振幅是10 cm Ct1.7 s時(shí)的加速度為正,速度為負(fù) Dt0.5 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)所受的合外力為零 E圖中a、b兩點(diǎn)速度大小相等、方向相反 F圖中a、b兩點(diǎn)的加速度大小相等,方向相反,解析 由題圖可知,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期為2 s,經(jīng)計(jì)算得頻率為0.5 Hz.振幅為5 cm,所以A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤;t1.7 s時(shí)的位移為負(fù),加速度為正,速度為負(fù),因此C選項(xiàng)正確;t0.5 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)在平衡位置,所受的合外力為零,D選項(xiàng)正確;a、b兩點(diǎn)速度大小相等、方向相反,但加速度大小相等、方向相同,加速度方向都為負(fù)方向,指向平衡位置,故E正確,F(xiàn)錯(cuò)誤 答案 CDE,針對訓(xùn)練1 懸掛在豎直方向上的彈簧振子,周期T2 s,從最低點(diǎn)位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)開始計(jì)時(shí),在一個(gè)周期內(nèi)的振動(dòng)圖象如圖2所示,關(guān)于這個(gè)圖象,下列說法正確的是 ( ) 圖2,At1.25 s,振子的加速度為正,速度也為正 Bt1 s,彈性勢能最大,重力勢能最小 Ct0.5 s,彈性勢能為零,重力勢能最小 Dt2 s,彈性勢能最大,重力勢能最小,解析 由圖象可知向上的方向?yàn)檎?,t1.25 s時(shí),位移為正,加速度為負(fù),速度也為負(fù),A錯(cuò)誤;豎直方向的彈簧振子,其振動(dòng)過程中機(jī)械能守恒,在最高點(diǎn)重力勢能最大,動(dòng)能為零,B錯(cuò)誤;在最低點(diǎn)重力勢能最小,動(dòng)能為零,所以彈性勢能最大;在平衡位置,動(dòng)能最大,由于彈簧發(fā)生形變,彈性勢能不為零,C錯(cuò)、D正確 答案 D,二、簡諧運(yùn)動(dòng)的周期性和對稱性 1周期性:做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體在完成一次全振動(dòng)后,再次振動(dòng)時(shí)則是重復(fù)上一個(gè)全振動(dòng)的形式,所以做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體經(jīng)過同一位置可以對應(yīng)不同的時(shí)刻,做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體具有周期性,2對稱性 (1)速率的對稱性:系統(tǒng)在關(guān)于平衡位置對稱的兩位置具有相等的速率 (2)加速度和回復(fù)力的對稱性:系統(tǒng)在關(guān)于平衡位置對稱的兩位置具有等大反向的加速度和回復(fù)力 (3)時(shí)間的對稱性:系統(tǒng)通過關(guān)于平衡位置對稱的兩段位移的時(shí)間相等振動(dòng)過程中通過任意兩點(diǎn)A、B的時(shí)間與逆向通過的時(shí)間相等,【例2】 某質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng),從平衡位置開始計(jì)時(shí),經(jīng)0.2 s第一次到達(dá)M點(diǎn),如圖3所示再經(jīng)過0.1 s第二次到達(dá)M點(diǎn),求它再經(jīng)多長時(shí)間第三次到達(dá)M點(diǎn)? 圖3,針對訓(xùn)練2 如圖4所示,一質(zhì)點(diǎn)沿水平直線做簡諧運(yùn)動(dòng),先后以相同速度通過a、b兩點(diǎn),經(jīng)歷時(shí)間tab1 s,過b點(diǎn)后再經(jīng)t1 s質(zhì)點(diǎn)第一次反向通過b點(diǎn)若在這兩秒內(nèi)質(zhì)點(diǎn)所通過的路程是8 cm,試求該質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期和振幅 圖4,解析 簡諧運(yùn)動(dòng)是以平衡位置為中心的對稱運(yùn)動(dòng),因?yàn)橥ㄟ^a、b兩點(diǎn)時(shí)的速度相同,所以a、b連線的中點(diǎn)O必是振動(dòng)的平衡位置根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)的對稱性,可知質(zhì)點(diǎn)從b點(diǎn)返回a點(diǎn)所用的時(shí)間必與從a點(diǎn)到b點(diǎn)所用的時(shí)間相同,即tbatab1 s,質(zhì)點(diǎn)從a點(diǎn)經(jīng)左方極端位置d再返回a點(diǎn)所用的時(shí)間tada必與質(zhì)點(diǎn)從b點(diǎn)經(jīng)右方極端位置c再返回b點(diǎn)所用的時(shí)間tbcb相等,即tadatbcbt1 s.,【例3】 (2014·安徽理綜)在科學(xué)研究中,科學(xué)家常將未知現(xiàn)象同已知現(xiàn)象進(jìn)行比較,找出其共同點(diǎn),進(jìn)一步推測未知現(xiàn)象的特性和規(guī)律法國物理學(xué)家?guī)靵鲈谘芯慨惙N電荷的吸引力問題時(shí),曾將扭秤的振動(dòng)周期與電荷間距離的關(guān)系類比單擺的振動(dòng)周期與擺球到地心距離的關(guān)系已知單擺擺長為l,引力常量為G,地球質(zhì)量為M,擺球到地心的距離為r,則單擺振動(dòng)周期T與距離r的關(guān)系式為 ( ),針對訓(xùn)練3 有兩個(gè)同學(xué)利用假期分別去參觀北京大學(xué)和南京大學(xué)的物理實(shí)驗(yàn)室,并各自在那里利用先進(jìn)的DIS系統(tǒng)較準(zhǔn)確地探究了“單擺的周期T與擺長l的關(guān)系”,他們通過校園網(wǎng)交換實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并由計(jì)算機(jī)繪制了T2l圖象,如圖5所示,去北大的同學(xué)所測實(shí)驗(yàn)結(jié)果對應(yīng)的圖線是_(填“A”或“B”)另外,在南大做探究的同學(xué)還利用計(jì)算機(jī)繪制了兩種單擺的振動(dòng)圖象(如圖乙),由圖可知,兩單擺擺長之比lalb_.,圖5,