高考物理总复习第7单元机械振动与机械波第19讲机械振动.pptx

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1、第七单元机械振动与机械波课程标准1.通过实验,认识简谐运动的特征.能用公式和图像描述简谐运动2.通过实验,探究单摆的周期与摆长的定量关系.知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系.会用单摆测定重力加速度的大小3.通过实验,认识受迫振动的特点.了解产生共振的条件以及共振技术的应用4.通过观察,认识波的特征.能区别横波和纵波.能用图像描述横波.理解波速、波长和频率的关系5.知道波的反射和折射现象.通过实验,了解横波的干涉与衍射现象6.通过实验,认识多普勒效应.能解释多普勒效应产生的原因.能列举多普勒效应的应用实例核心考点简谐运动简谐运动的公式和图像单摆、周期公式机械波、横波、纵波横波的图像波速、波长和

2、频率的关系波的反射、折射、干涉及衍射现象实验:用单摆测量重力加速度的大小第19讲机械振动知识自查必备 考点互动探究 教师备用习题知识自查必备【知识总览】平衡位置振动-kx平衡位置正弦(余弦)固有频率固有频率【辨别明理】(1)简谐运动是匀变速运动.()(2)周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量.()(3)振幅等于振子运动轨迹的长度.()(4)弹簧振子每次经过平衡位置时,位移为零、动能最大.()(5)单摆的周期由摆球的质量和摆角共同决定.()(6)物体做受迫振动时的频率与固有频率无关.()(7)简谐运动的图像描述的是振动质点的运动轨迹.()知识自查必备考点一简谐运动的规律简谐运动的重要特

3、征考点互动探究受力特征回复力F=-kx,F(或a)的大小与x的大小成正比,方向相反运动特征靠近平衡位置时,a、F、x都减小,v增大;远离平衡位置时,a、F、x都增大,v减小能量特征振幅越大,则能量越大.在运动过程中,系统的动能和势能相互转化,机械能守恒周期性特征考点互动探究对称性特征关于平衡位置O对称的两点,速度的大小、动能、势能、相对平衡位置的位移大小相等,由对称点向平衡位置O运动时用时相等考点互动探究D考点互动探究考点互动探究A考点互动探究考点互动探究AD考点互动探究考点二简谐运动图像的理解和应用考点互动探究1.根据简谐运动图像可获取的信息(1)振幅A、周期T(或频率f)和初相位(如图所示

4、).(2)某时刻振动质点离开平衡位置的位移.(3)某时刻质点速度的大小和方向:曲线上各点切线的斜率的大小和正负分别表示各时刻质点的速度的大小和方向,速度的方向也可根据下一时刻质点的位移的变化来确定.考点互动探究(4)某时刻质点的回复力、加速度的方向:回复力总是指向平衡位置,回复力和加速度的方向相同,在图像上总是指向t轴.(5)某段时间内质点的位移、回复力、加速度、速度、动能和势能的变化情况.考点互动探究考点互动探究例1(多选)2021湖北联考如图甲所示,弹簧振子以点O为平衡位置,在M、N两点之间做简谐运动,振子的位移随时间的变化图像如图乙所示.下列判断正确的是()A.t=0.6s时,振子的速度

5、方向向右B.振子做简谐运动的表达式为x=12sin(1.25t)cmC.t=0.2s和t=1.4s时,振子的加速度大小相同,方向相反D.从t=0.4s到t=1.2s的时间内,振子的速度先增大后减小BCD解析由图乙可知,t=0.6s时x-t图像的斜率为负,所以速度方向为负方向,振子的速度方向向左,故A错误;考点互动探究考点互动探究变式 2021辽宁沈阳质检一弹簧振子做简谐运动,它所受的回复力F随时间t变化的图像为正弦曲线,如图所示,下列说法正确的是()A.从0到2s时间内,弹簧振子做加速运动B.从0到4s时间内,t=2s时刻弹簧振子所受回复力做功的功率最大C.在t1=3s和t2=5s时,弹簧振子

6、的速度大小相等,方向相反D.在t2=5s和t3=7s时,弹簧振子的位移大小相等,方向相同D考点互动探究解析从0到2s时间内,弹簧振子所受的回复力增大,说明位移在增大,振子做减速运动,A错误;t=2s时刻弹簧振子所受的回复力最大,振子的速度为零,则回复力做功的功率为零,B错误;从图中可以看出,在t1=3s和t2=5s时,振子所受的回复力大小相等,振子的速度大小相等,方向相同,C错误;在t2=5s和t3=7s时,回复力大小相等,方向相同,则有弹簧振子的位移大小相等,方向相同,D正确.考点三单摆周期公式的应用考点互动探究考点互动探究考点互动探究考点互动探究A考点互动探究变式 2021黄冈中学模拟如图

7、甲所示,O是单摆的平衡位置,单摆在竖直平面内左右摆动,M、N是摆球所能到达的最远位置.设向右为正方向.图乙是单摆的振动图像.当地的重力加速度大小为10m/s2,下列说法正确的是()A.单摆振动的周期为0.4sB.单摆振动的频率是2.5HzC.t=0时摆球在M点D.单摆的摆长约为0.32m考点互动探究C考点互动探究考点四受迫振动与共振的应用考点互动探究1.受迫振动系统在驱动力作用下的振动为受迫振动.做受迫振动的物体其振动的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率),与物体的固有周期(或频率)无关.2.共振做受迫振动的物体所受的驱动力的频率与物体的固有频率越接近,其振幅就越大,当二者相等时,振幅达到

8、最大,这就是共振现象.共振曲线如图所示.考点互动探究考点互动探究例3(多选)如图甲所示,在一条张紧的绳子上挂几个摆,a、c摆的摆长相同且小于b摆的摆长.当a摆振动的时候,通过张紧的绳子给其他各摆施加驱动力,使其余各摆也振动起来.图乙是c摆稳定以后的振动图像,重力加速度为g,不计空气阻力,则()A.a、b、c单摆的固有周期关系为Ta=TcTbB.b、c摆振动达到稳定时,c摆的振幅较大C.达到稳定时b摆的振幅最大D.由图乙可知,此时b摆的周期Tb小于t0AB考点互动探究变式 (多选)2021湖北襄阳四中模拟如图甲所示为一弹簧振子自由振动(即做简谐运动)时的位移随时间变化的图像,图乙为该弹簧振子在某

9、外力的作用下做受迫振动时的位移随时间变化的图像,则下列说法中正确的是()A.由图甲可知该弹簧振子的固有周期为4sB.由图乙可知弹簧振子的固有周期为8sC.由图乙可知外力的周期为8sD.如果改变外力的周期,则在接近4s的附近该弹簧振子的振幅较大考点互动探究ACD解析图甲是弹簧振子自由振动时的图像,由图甲可知,其振动的固有周期为4s,A正确,B错误;图乙是弹簧振子在驱动力作用下的振动图像,弹簧振子的振动周期等于驱动力的周期,即8s,C正确;当固有周期与驱动力的周期相等时,其振幅最大,驱动力的周期越接近固有周期,则弹簧振子的振幅越大,D正确.考点互动探究BD教师备用习题教师备用习题2.如图所示,单摆

10、摆动过程中,在悬挂点正下方A点处增加一个钉子.如果摆角始终小于5,则摆线被挡后()A.周期不变,摆球经过平衡位置的速率减小B.周期变大,摆球经过平衡位置的速率不变C.周期变小,摆球经过平衡位置的速率不变D.周期变小,摆球经过平衡位置的速率增大C教师备用习题教师备用习题BC教师备用习题4.将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂,下端系上质量为m的小球,将小球向下拉离平衡位置后松开,小球上下做简谐运动,其振动周期恰好等于以小球平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期.重力加速度为g.(1)小球做简谐运动的周期T=.教师备用习题(2)为验证周期T与质量m的关系,需多次改变m值并测得相应的T值,并通过作图法得到周期与质量的关系.在实验过程中:若在弹性限度内,弹簧的最大伸长量为L,则实验时的最大振幅A为;教师备用习题用停表测量周期T,将图中的(选填“甲”“乙”或“丙”)位置作为计时的开始与结束点更好;教师备用习题乙解析 用停表测量周期T,将平衡位置作为计时的开始和结束点更好;为方便用作图法处理数据,故用横坐标表示,纵坐标表示.教师备用习题mT2