高二物理第十一章第1节(无答案).doc

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1、第十一章机械振动第1节简谐运动1了解什么是机械振动，认识自然界和生产、生活中的振动现象。2认识弹簧振子这一物理模型，理解振子的平衡位置和位移随时间变化的图象。3理解简谐运动的概念和特点，知道简谐运动的图象是一条正弦曲线。4能够利用简谐运动的图象判断位移和速度等信息。一、弹簧振子1平衡位置：振子原来时的位置。2机械振动：振子在附近的往复运动，简称振动。3弹簧振子：如图所示，小球套在光滑杆上，如果弹簧的质量与小球相比，小球时空气阻力也可以忽略，把小球拉向右方，然后放开，它就在附近运动起来。这种由和组成的系统称为弹簧振子，有时也简称为振子，弹簧振子是一种理想化模型。二、弹簧振子的位移时间图象1振动位

2、移：可用从平衡位置指向振子所在位置的表示。2位移时间图象：以小球的平衡位置为坐标原点，用横坐标表示振子，纵坐标表示振子，建立坐标系，得到位移随时间变化的情况振动图象。3物理意义：反映了振子的随的变化规律。4特点：弹簧振子的位移时间图象是一条曲线。三、简谐运动1定义：如果质点的位移与时间的关系遵从函数的规律，即它的振动图象(xt图象)是一条曲线，这样的振动叫做简谐运动。2特点：简谐运动是最简单、最基本的振动，其振动过程关于对称，是一种运动。弹簧振子的运动就是。3简谐运动的图象(1)简谐运动的图象是振动物体的的变化规律。(2)简谐运动的图象是曲线。判一判(1)竖直放于水面上的圆柱形玻璃瓶的上下运动

3、是机械振动。()(2)物体的往复运动都是机械振动。()(3)弹簧振子的位移是从平衡位置指向振子所在位置的有向线段。()(4)简谐运动的图象表示质点振动的轨迹是正弦或余弦曲线。()(5)只要质点的位移随时间按正弦函数的规律变化，这个质点的运动就是简谐运动。()(6)简谐运动的平衡位置是速度为零时的位置。()想一想(1)弹簧振子是一种理想化模型，以前我们还学过哪些理想化模型？提示：点电荷、质点。(2)简谐运动与我们熟悉的匀速直线运动比较，速度有何不同的特点？如何判断一个物体的运动是不是简谐运动？提示：简谐运动与匀速直线运动的区别在于其速度大小、方向都在不断变化。只要物体的位移随时间按正弦函数的规律

4、变化，则这个物体的运动就是简谐运动。课堂任务弹簧振子1机械振动的理解(1)机械振动的特点振动的轨迹：可能是直线，也可能是曲线(摆钟的摆动)。平衡位置：质点原来静止时的位置。从受力角度看，应该是振动方向上合力为零的位置。振动的特征：振动具有往复性。(2)机械振动的条件每当物体离开平衡位置后，它就受到一个指向平衡位置的力，该力产生使物体回到平衡位置的效果(这样的力称为回复力，在第3节中我们将学到)。受到的阻力足够小。2弹簧振子弹簧振子是由小球和弹簧组成的系统的名称，是一个理想化的模型。弹簧振子的运动关于平衡位置对称。实际物体看做弹簧振子的条件：(1)不计摩擦阻力和空气阻力；(2)不计弹簧的质量；(

5、3)小球可视为质点；(4)弹簧的形变在弹性限度内。例1小球和弹簧做如下连接，下列说法正确的是()A只有甲可以被看成弹簧振子B甲、乙都可以看成弹簧振子，丙、丁不可以C甲在任何情况下都可以看成弹簧振子D在一定条件下甲、乙、丙、丁都可以看成弹簧振子弹簧振子有多种形式，对于不同形式的弹簧振子，在平衡位置处，弹簧不一定处于原长(如竖直放置的弹簧振子)，但运动方向上的合外力一定为零。如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定组成一个振动系统，用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，下列说法正确的是()A钢球运动的最高处为平衡位置B钢球运动的最低处为平衡位置C弹簧处于原长的位置为平衡位置D钢球原来静止时的位置为平

6、衡位置课堂任务弹簧振子的位移时间图象1弹簧振子位移时间图象的获得(1)建立坐标轴：以小球的平衡位置为坐标原点，沿着它的振动方向建立坐标轴，规定小球在平衡位置右边时位移为正，在平衡位置左边时位移为负。(2)绘制图象：用频闪照相的方法来显示振子在不同时刻的位置。因为摄像底片做匀速运动，底片运动的距离与时间成正比。因此，可沿底片运动的反方向做时间轴，振子的频闪照片反映了不同时刻振子离开平衡位置的位移，也就是位移随时间变化的规律。2对振动位移的理解(1)概念：从平衡位置指向振子某时刻所在位置的有向线段。(2)为了研究方便，以小球的平衡位置为坐标原点，一般不能改变。(3)振子位移是矢量，方向从平衡位置指

7、向振子所在位置，总是背离平衡位置向外，大小为这两位置间的直线距离。 例2(多选)如图所示是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移时间图象，下列有关该图象的说法中正确的是()A该图象的坐标原点是建立在弹簧振子的平衡位置处B从图象可以看出小球在振动过程中是沿横轴方向运动的C从图象可以看出小球在振动过程中是沿纵轴方向运动的D为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，让底片沿垂直横轴的方向做匀速直线运动E图象中小球的疏密显示出相同时间内小球位置变化的快慢不同开始计时时弹簧振子可以不在平衡位置处。如图所示，由位移时间图象可看出，若以向上为位移的正方向，此弹簧振子是从振子处在最低点时开始计时的。(多选)如图

8、甲所示，一弹簧振子在A、B间振动，取向右为正方向，振子经过O点时开始计时，其振动的xt图象如图乙所示。则下列说法中正确的是()At2时刻振子在A点Bt2时刻振子在B点C在t1t2时间内，振子的位移在增大D在t3t4时间内，振子的位移在减小课堂任务简谐运动及其图象1简谐运动(1)定义：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(xt图象)是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。(2)特点：简谐运动是最简单、最基本的振动，其振动过程关于平衡位置对称，是一种周期性运动。弹簧振子的运动就是简谐运动。2简谐运动的xt图象(1)物理意义：表示振动质点在不同时刻偏离平衡位置的位移，是位移随

9、时间的变化规律。(2)应用确定位移及其变化从简谐运动图象可直接读出不同时刻t的位移值，从最大位移处向平衡位置运动过程中位移减小，从平衡位置向最大位移处运动过程中位移增大。确定各时刻速度的大小关系和方向a速度的方向结合质点的实际运动方向判断。b速度的大小根据位移情况判断：在平衡位置处，质点速度最大；在最大位移处，质点速度为0。在从平衡位置向最大位移处运动的过程中，速度减小；在从最大位移处向平衡位置运动的过程中，速度增大。注意：振动图象描述的是振动质点的位移随时间的变化关系，而非质点运动的轨迹。比如弹簧振子沿一直线做往复运动，其轨迹为一条直线，而它的振动图象却是正弦曲线。3从数学角度认识简谐运动的

10、xt图象简谐运动的图象随时间的增加将逐渐延伸，过去时刻的图形将永远不变，任一时刻图线上过该点切线的斜率数值代表该时刻振子的速度大小。斜率的正负表示速度的方向，斜率为正表示速度为正向，反之为负向。 例3(多选)如图所示为某物体做简谐运动的图象，下列说法中正确的是()A由PQ位移在增大B由PQ速度在增大C由MN位移先减小后增大D由MN位移始终减小1简谐运动图象的应用(1)可以从图象中直接读出某时刻质点的位移大小和方向、速度方向、质点的最大位移。(2)也可比较不同时刻质点位移的大小、速度的大小。(3)还可以预测一段时间后质点位于平衡位置的正向或负向、质点位移的大小与方向、速度的方向和大小的变化趋势。

11、2简谐振动中位移与速度的矢量性(1)位移相同时，物体的速度大小相等，但方向可能相反，也可能相同。(2)速度相同时，物体的位移大小相等，但方向可能相同，也可能相反。3分析图象问题时，要把图象与物体的振动过程联系起来(1)图象上的一个点对应振动中的一个状态。(2)图象上的一段图线对应振动中的一个过程。(多选)如图所示为某质点做简谐运动的图象，则下列说法正确的是()A质点在0.7 s时，正在远离平衡位置B质点在1.5 s时的位移最大C1.2 s到1.4 s，质点的位移在增大D1.6 s到1.8 s，质点的位移在增大A组：合格性水平训练1.(对机械振动的理解)(多选)下列几种运动中属于机械振动的是()

12、A乒乓球在地面上的上下运动B弹簧振子在竖直方向的上下运动C秋千在空中来回运动D浮于水面上的圆柱形玻璃瓶上下振动2(对弹簧振子的理解)(多选)下列关于弹簧振子的说法中正确的是()A任意的弹簧和任意的小球就可以构成弹簧振子B弹簧振子中小球的振动范围不能超出弹簧的弹性限度C弹簧振子中小球的体积不能忽略D弹簧振子中的小球如果没有外界干扰，一旦振动起来就停不下来3. (弹簧振子的运动特点)(多选)在图中，当小球由A向平衡位置O运动时，下列说法中正确的是()A小球的位移在减小 B小球的运动方向向左C小球的位移方向向左 D小球的位移在增大4. (弹簧振子的运动特点)(多选)如图所示，弹簧振子在a、b两点间做

13、简谐运动，在振子从最大位移处a向平衡位置O运动的过程中()A位移方向向左，速度方向向左B位移方向向左，速度方向向右C位移不断增大，速度不断减小D位移不断减小，速度不断增大5(简谐运动的图象)(多选)关于简谐运动的图象，下列说法中正确的是()A表示质点振动的轨迹是正弦或余弦曲线B由图象可判断任一时刻质点相对平衡位置的位移大小与方向C表示质点的位移随时间变化的规律D由图象可判断任一时刻质点的速度方向6(简谐运动的图象)装有砂粒的试管竖直静立于水中，部分浸没在水面下，水足够深，如图所示，将管竖直提起少许，然后由静止释放并开始计时，在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动。若取竖直向上为正方向，则如图

14、所示描述试管振动的图象中可能正确的是()7(对简谐运动图象的理解)如图所示为某质点在04s内的振动图象，则()A质点在3 s末的位移为2 mB质点在4 s末的位移为8 mC质点在4 s内的路程为8 mD质点在4 s内的路程为零B组：等级性水平训练8(对简谐运动的理解)关于简谐运动，下列说法正确的是()A简谐运动一定是水平方向的运动B所有的振动都可以看做是简谐运动C物体做简谐运动时的轨迹线一定是正弦曲线D只要振动图象是正弦曲线，物体一定做简谐运动9(简谐运动的特点)(多选)做简谐运动的物体在某段时间内速度越来越大，则这段时间内()A物体的位移越来越大B物体正向平衡位置运动C物体的速度与位移方向相

15、同D物体的速度与位移方向相反10(弹簧振子的振动图象)(多选)如图所示为获取弹簧振子的位移时间图象的一种方法，小球的运动轨迹是往复运动的一段线段，而简谐运动的图象是正弦(或余弦)曲线。下列说法正确的是()A如果纸带不动，作出的振动图象仍然是正弦(或余弦)函数曲线B如果纸带不动，作出的振动图象是一段线段C图示时刻，振子正经过平衡位置向右运动D若纸带运动的速度不恒定，则纸带上描出的仍然是简谐运动的图象11.(弹簧振子的振动图象)某弹簧振子的振动图象如图所示。根据图象判断，下列说法正确的是()A第1 s内振子相对平衡位置的位移与速度方向相反B第2 s末振子相对平衡位置的位移为20 cmC第2 s末和

16、第3 s末振子相对平衡位置的位移不相同，但瞬时速度方向相反D第1 s末和第2 s末振子相对平衡位置的位移方向相同，瞬时速度方向相反12.(对简谐运动图象的理解)(多选)如图表示某质点简谐运动的图象，以下关于该质点说法正确的是()At1、t2时刻的速度相同B从t1到t2这段时间内，速度与位移同向C从t2到t3这段时间内，速度增大，位移减小Dt1、t3时刻的速度相同13(弹簧振子的振动图象)图甲为一弹簧振子的振动图象，规定向右的方向为正方向，图乙为弹簧振子的示意图，弹簧振子在F、G之间运动，E是振动的平衡位置，试根据图象分析以下问题：(1)如图乙所示，振子振动的起始位置是_(填“E”“F”或“G”)，从初始位置开始，振子向_(填“左”或“右”)运动。(2)在图甲中，找出图象中的A、B、C、D点各对应振动过程中的哪个位置？A对应_，B对应_，C对应_，D对应_。(3)在t2 s时，振子的速度方向与t0时速度方向_(填“相同”或“相反”)。(4)振子在前4 s内的位移等于_。