浙江鸭2020版高考物理一轮复习第11章机械振动机械波光电磁波第1讲机械振动课件

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指向__平__衡__位__置____ F=_-__k_x__
2.简谐运动的动力学特征 如 果 质 点 所 受 的 力 与 它 偏 离 平 衡 位 置 位 移 的 大 小 成 ____正__比_____ , 并 且 总 是 指 向 __平__衡__位__置___,质点的运动就是简谐运动。
双基过关
考点突破
()
(3)做简谐运动的质点,速度增大时,其加速度一定减小( )
(4)简谐运动的回复力肯定不是恒力( )
(5)弹簧振子每次经过平衡位置时,位移为零,动能为零( )
(6)物体做受迫振动时,其振动频率与固有频率无关( )
(7)发生共振时,驱动力可能对系统做正功,也可能对系统做负功( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)√ (7)×
3.能量特征 对弹簧振子和单摆来说,振幅越大,能量越大,在振动过程中,动能和势能相互转 化,机械能守恒。
双基过关
考点突破
4.周期性特征 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T2。
(1)确定振动的振幅A和周期T。(如图4所示)
图4
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(2)可以确定振动物体在任一时刻的位移。 (3)确定各时刻质点的振动方向。判断方法:振动方向可以根据下一时刻位移的变 化来判定。下一时刻位移若增加,质点的振动方向是远离平衡位置;下一时刻位移 如果减小,质点的振动方向指向平衡位置。 (4)比较各时刻质点的加速度(回复力)的大小和方向。
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解析 由题图乙可知,振子的振动周期等于2t1,故A错误;在t=0时刻,振子的位 置在O点,故B错误;在t=t1时刻,振子在平衡位置,其速度最大,故C错误;由题 图乙可看出,从t1到t2,振子从O点运动到b点,故D正确。 答案 D
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考点突破
3.(多选)如图3是一弹簧振子,O为平衡位置,则振子从a→O运动的过程中,下列说法 正确的是( )
b
15
c
15
15
b
15
c
15
21
21
b
B
16
b
15
15
16
c
14
15
15
16
16
b
15
15
b
b
双基过关
考点突破
光的反射与折射
c
14
全反射
c
14
14
光的干涉cFra bibliotek14光
光的衍射
b
光的偏振
b
光的颜色、色散
b
激光
a
电磁波的发现
a

电磁振荡
c
磁 电磁波的发射和接收 b
波 电磁波与信息化社会 a
电磁波谱
a
14
16 14
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[选考导航]
机械振 动
机械波
知识内容
简谐运动 简谐运动的描述 简谐运动的回复力和能量
单摆 外力作用下的振动 波的形成和传播
波的图象 波长、频率和波速 波的衍射和干涉
多普勒效应 惠更斯原理
历次选考统计 考试要求
2016/04 2016/10 2017/04 2017/11 2018/04 2018/11
化成竖直方向的简谐运动,振幅为20 cm,周期为3.0 s。当船上升到最高点时,甲板
刚好与码头地面平齐。地面与甲板的高度差不超过10 cm时,游客能舒服地登船。在
一个周期内,游客能舒服登船的时间是( )
A.0.5 s
B.0.75 s
C.1.0 s
D.1.5 s
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考点突破
解析 设振动图象的表达式为y=Asin ωt, 由题意可知 ωt1=π6或 ωt2=56π, 其中 ω=2Tπ=23π rad/s,
双基过关
考点突破
实验14 探究单摆周期与摆 21
长的关系
实验15 测定玻璃的折射率
实验16 用双缝干涉测量光 的波长(同时练习使用游标型 测量头)
21 21
双基过关
考点突破
第1讲 机械振动
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考点突破
知识排查
简谐运动 1.概念:如果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
系统的固有频率无关。 3.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。
双基过关
考点突破
小题速练
1.思考判断
(1)简谐运动的平衡位置就是质点所受合力为零的位置( )
(2)做简谐运动的质点先后通过同一点,回复力、速度、加速度、位移都是相同的
双基过关
考点突破
简谐运动的规律
简谐运动的五个特征 1.受力特征 简谐运动的回复力满足F=-kx,位移x与回复力的方向相反。由牛顿第二定律知,
加速度a与位移的大小成正比,方向相反。
双基过关
考点突破
2.运动特征 (1)当v、a同向(即v、F同向,也就是v、x反向)时,v一定增大。 (2)当v、a反向(即v、F反向,也就是v、x同向)时,v一定减小。 (3)当物体靠近平衡位置时,a、F、x都减小,v增大。 (4)当物体远离平衡位置时,a、F、x都增大,v减小。
双基过关
考点突破
3.(多选)下列说法正确的是( ) A.在同一地点,单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比 B.弹簧振子做简谐振动时,振动系统的势能与动能之和保持不变 C.在同一地点,当摆长不变时,摆球质量越大,单摆做简谐振动的周期越小 D.已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期,就可知振子在任意时刻运动速度的 方向
图3
A.位移不断减小
B.速度不断减小
C.加速度不断减小
D.弹簧的弹性势能不断增大
解析 振子从a→O运动的过程是靠近平衡位置,故位移减小,速度增大,加速度
减小,弹性势能减小;故B、D错误,A、C正确。
答案 AC
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考点突破
简谐运动的描述 1.简谐运动的数学表达式
x=Asin(ωt+φ) 2.根据简谐运动图象可获取的信息
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考点突破
2.关于简谐运动的位移、加速度和速度的关系,下列说法中正确的是( ) A.位移减小时,加速度减小,速度也减小 B.位移方向总是与加速度方向相反,与速度方向相同 C.物体的运动方向指向平衡位置,速度方向与位移方向相反;背离平衡位置时,速 度方向与位移方向相同 D.物体向负方向运动时,加速度方向与速度方向相同;向正方向运动时,加速度方 向与速度方向相反 解析 位移减小时,加速度减小,速度增大,A错误;位移方向总是与加速度方向 相反,与速度方向有时相同,有时相反,B、D错误,C正确。 答案 C
3.振动系统(弹簧振子)的状态与能量的对应关系 弹簧振子运动的过程就是__动__能__和__势__能__互相转化的过程。 ①在最大位移处, __势__能__最大, __动__能__为零。 ②在平衡位置处, _动__能___最大, _势__能___最小。
4.简谐运动的能量特点 在简谐运动中,振动系统的机械能__守__恒__ ,而在实际运动中都有一定的能量损耗, 因此简谐运动是一种__理__想__化___的模型。
双基过关
考点突破
5.对称性特征 (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。
双基过关
考点突破
解析 在t从0到2 s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,选项A正确;从题图中可以看出,在t1=3 s和t2=5 s时,振子所受的回 复力大小相等,振子的速度大小相等,速度方向相同,选项B错误;从题图中可以 看出,在t2=5 s和t3=7 s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,选项C正确;从题图中可以看出,t=2 s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,选项D错误。 答案 AC
双基过关
考点突破
【典例】一弹簧振子做简谐运动,下列说法正确的是( ) A.若位移为负值,则速度一定为正值 B.振子通过平衡位置时,速度为零 C.振子每次通过平衡位置时,速度相同 D.振子每次通过同一位置时,速度不一定相同 解析 在简谐运动中,速度方向可能与位移方向相同,也可能相反,选项A错误; 振子每次通过平衡位置时,速度都最大,但速度方向可能相同,也可能相反,选项 B、C错误,D正确。 答案 D
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考点突破
解析 根据单摆周期公式 T=2π gl 可以知道,在同一地点,重力加速度 g 为定值, 故周期的平方与其摆长成正比,故选项 A 正确;弹簧振子做简谐振动时,只有动能 和势能参与转化,根据机械能守恒条件可以知道,振动系统的势能与动能之和保持
不变,故选项 B 正确;根据单摆周期公式 T=2π gl 可以知道,单摆的周期与质量 无关,故选项 C 错误;若弹簧振子初始时刻的位置在平衡位置,知道周期后,可以 确定任意时刻运动速度的方向,若弹簧振子初始时刻的位置不在平衡位置,则无法 确定,故选项 D 错误。 答案 AB
4.简谐运动的图象 (1)简谐运动的图象:是一条正弦曲线,表示做简谐运动的质点___位__移___随时间变化 的规律。 (2)图象的应用:医院里的__心__电__图__、地震仪中绘制地震曲线的装置。
双基过关
考点突破
简谐运动的回复力和能量 1.回复力
项目 定义 方向 表达式
内容 振动质点受到的总能使其回到___平__衡__位__置___的力
双基过关
考点突破
3.简谐运动的表达式
(1)动力学表达式:F=-kx,F指回复力,回复力大小总是与它偏离平衡位置的位 移大小成__正__比__,并且总是指向_平__衡__位__置___。 (2)运动学表达式:x=_A_s_i_n__(ω__t+__φ__) ,其中A代表振幅,角速度ω=2πf,(ωt+φ)表 示简谐运动的相位,φ叫做初相位。
3.周期公式:T=__2π___gl_,是荷兰物理学家_惠__更__斯___发现的;单摆的等时性是指周期与 __振__幅__无关。
双基过关
考点突破
受迫振动与共振
1.受迫振动:振动系统在周期性__驱__动__力___作用下的振动。 2.受迫振动的特点:受迫振动稳定时,系统的振动频率__等__于___驱动力的频率,跟振动
双基过关
考点突破
单摆
1.定义:用细线悬挂一小球,上端固定,如果悬挂小球的细线的形变和质量可以忽略, 线长又比球的直径大得多,这样的装置叫单摆。单摆是实际摆的__理__想__化模型。
2.单摆的回复力:回复力为球重力沿__切__线__方向的分力,单摆做简谐运动的条件是最 大摆角____小__于__ 5° 。
双基过关
考点突破
1.(2018·宁波模拟)(多选)一弹簧振子做简谐运动,它所受的回复 力F随时间t变化的图象为正弦曲线,如图1所示,下列说法正 确的是( ) A.在t从0到2 s时间内,弹簧振子做减速运动 图1 B.在t1=3 s和t2=5 s时,弹簧振子的速度大小相等,方向相反 C.在t2=5 s和t3=7 s时,弹簧振子的位移大小相等,方向相同 D.在t从0到4 s时间内,t=2 s时刻弹簧振子所受回复力做功的功率最大
是一条__正__弦____曲线,这样的振动叫做简谐运动。
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考点突破
2.描述简谐运动的物理量
(1)位移x:由__平__衡__位__置__指向振动质点所在位置的有向线段,是___矢___量。 (2)振幅A:振动物体离开平衡位置的__最__大__距__离__ ,是标量,表示振动的强弱。 (3)周期T和频率f:做简谐运动的物体完成___一__次__全__振__动_所需的时间叫周期;而频率 则等于单位时间内完成______全__振__动__的__次__数。它们均是表示振动快慢的物理量,二者 互为倒数。
双基过关
考点突破
2.如图2甲所示,水平的光滑杆上有一弹簧振子,振子以O点为平衡位置,在a、b两点 之间做简谐运动,其振动图象如图乙所示。由振动图象可以得知( )
图2 A.振子的振动周期等于t1 B.在t=0时刻,振子的位置在a点 C.在t=t1时刻,振子的速度为零 D.从t1到t2,振子从O点运动到b点
从图象读取x 大小及方向
―F=―k→x
F的大小 及方向
F―=―m→a
a的大小 及方向
(5)比较不同时刻质点的势能和动能的大小。质点的位移越大,它所具有的势能越
大,动能则越小。 3.振动图象的物理意义
图象描述的是振子相对平衡位置的位移随时间变化的情况,不是物体的运动轨迹。
双基过关
考点突破
1.一位游客在千岛湖边欲乘坐游船,当日风浪较大,游船上下浮动。可把游船浮动简
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