浙江省高三物理复习 第11章 第1讲 简谐运动课件 新人教.ppt

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1、第第1 1讲 间谐运运动2021/8/8 星期日1考点要求说明简谐运动简谐运动的公式和图象单摆、周期公式受迫振动和共振机械波横波和纵波横波的图象波速、波长和频率(周期)的关系波的干涉和衍射现象多普勒效应2021/8/8 星期日2本章内容是历年高考的必考内容，其中命题频率最高的知识点是：波动图象；波长、频率和波速的关系；波的干涉和衍射等题型多以选择题、填空题的形式出现，试题信息量大，综合性强，一道题通常会考查多个知识点，特别是通过波的图象、振动图象的综合来考查对波的理解能力、推理能力和空间想象能力由于振动和波动的周期性和多向性，该部分试题具有多解性的特点波的图象及应用对学生的综合能力要求较高，仍

2、然是今后几年高考的热点2021/8/8 星期日3本章内容是历年高考的必考内容，其中命题频率最高的知识点是：弹簧振子在振动过程中各物理量的变化、振动图象、单摆等题型多以选择题的形式出现由于振动的周期性和多向性，该部分试题具有多解性的特点振动图象及应用对学生的综合能力要求较高，仍然是今后几年高考的热点2021/8/8 星期日4从近几年高考来看，本章试题多以选择题的形式出现，且难度相对较低，分值在6分左右，在复习时应注意基本概念的记忆和理解，注意结合图象来理解和分析简谐运动与波的特点规律，并切实掌握两种图象的联系和区别，一般情况下考生只要基础知识掌握扎实，得到这一部分的分数是不难的2021/8/8

3、星期日51简谐运动：物体在跟偏离平衡位置的位移成正比，并且方向总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动叫做简谐运动2回复力：使振动物体回到平衡位置的力叫做回复力回复力是根据力的效果来命名的回复力的方向总是指向平衡位置回复力可以是物体所受的合外力，也可以是几个力的合力，也可以是一个力，或者某个力的分力方向总是与位移方向相反，指向平衡位置2021/8/8 星期日63振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离叫做振动的振幅振幅是标量振幅是反映振动强弱的物理量4周期和频率：振动物体完成一次全振动所用的时间叫做振动的周期单位时间内完成全振动的次数叫做振动的频率它们的关系是T1/f.2021/8/8 星期日75简

4、谐运动的对称性：做简谐运动的物体在经过关于平衡位置对称的两点时，两处的加速度、速度、回复力大小相等动能、势能相等6简谐运动的图象：振动图象表示了振动物体的位移随时间变化的规律反映了振动质点在所有时刻的位移从图象中可读取的信息有某时刻的位置、振幅、速度、周期等2021/8/8 星期日87简谐运动的条件：质点所受的回复力要满足Fkx形式性质：变加速运动特点：简谐运动的系统机械能不变简谐运动中涉及的位移、速率、加速度的参考点，都是平衡位置O.2021/8/8 星期日9振动体位置位移x回复力F加速度a方向大小大小方向大小方向平衡位置O000最大位移处A指向A最大指向O最大指向O最大O最大位移处A指向A

5、0最大指向O0最大指向O0最大最大位移处A平衡位置O指向A最大0指向O最大0指向O最大02021/8/8 星期日10振动体位置 速度v势能动能方向大小平衡位置O最大最小最大最大位移处A0最大最小O最大位移处AO A最大 0最小最大最大最小最大位移处A平衡位置OA O0 最大最大最小最小最大2021/8/8 星期日11说明：简谐运动的位移、回复力、加速度、速度都随时间做周期性变化(正弦或余弦函数)，变化周期为T，振子的动能、势能也做周期性变化，周期为T/2.在平衡位置两侧的对称点上，x、F、a、v、Ek、Ep的大小均相同2021/8/8 星期日12一、简谐振动的函数表达式例1、如图1111所示，

6、轻质弹簧上端固定，下端连结一小球，平衡时小球处于O位置，现将小球由O位置再下拉一小段距离后释放(在弹性限度内)，试证明释放后小球的上下振动是简谐振动 图11112021/8/8 星期日132021/8/8 星期日14点评：这里的Fkx，不是弹簧的弹力，而是弹力与重力的合力，即振动物体的回复力此时弹力为k(xx)；所以求回复力时，x是相对平衡位置的位移，而不是相对弹簧原长的位移2021/8/8 星期日15变式训练1、有一弹簧振子做简谐运动，则()A加速度最大时，速度最大B速度最大时，位移最大C位移最大时，回复力最大D回复力最大时，加速度最大 解析：振子加速度最大时，处在最大位移处，此时振子的速度

7、为零，由Fkx知道，此时振子所受回复力最大，所以选项A错，C、D对振子速度最大时，是经过平衡位置，此时位移为零，所以选项B错 CD2021/8/8 星期日16二、简谐运动的过程分析例2、如图1112所示，一弹簧振子在振动过程中，经过a、b两点的速度相同，若它从a到b历时0.2s，从b再回到a的最短时间为0.4s，则该振子的振动频率为()A1Hz B1.25HzC2Hz D2.5HzB2021/8/8 星期日17解析：振子经a、b两点速度相同，根据弹簧振子的运动特点，不难判断a、b两点相对平衡位置(O点)一定是对称的，振子由b经O到a所用的时间也是0.2s，由于“从b再回到a的最短时间是0.4s

8、，”说明振子运动到b后是第一次回到a点，且Ob不是振子的最大位移设图中的c、d为最大位移处，则振子从bcb历时0.2s，同理，振子从ada，也历时0.2s，故该振子的周期T0.8s，根据周期和频率互为倒数的关系，不难确定该振子的振动频率为1.25Hz.综上所述，本题应选择B.2021/8/8 星期日18点评：本题要求对弹簧振子的运动过程有比较到位的认识，同时还要结合简谐运动的对称性2021/8/8 星期日19变式训练2、如果下表中给出的是做简谐运动的物体的位移x或速度v与时刻的对应关系，T是振动的周期，则下列选项正确的是()0T/4T/23T/4T零正向最大零负向最大零零负向最大零正向最大零正

9、向最大零负向最大零正向最大负向最大零正向最大零负向最大2021/8/8 星期日20A.若甲表示位移x，则丙表示相应的速度vB若丁表示位移x，则甲表示相应的速度vC若丙表示位移x，则甲表示相应的速度vD若乙表示位移x，则丙表示相应的速度v2021/8/8 星期日21解析：速度与位移之间有互余关系，速度为最大时，位移为零，速度为零时，位移为最大，但还应注意它们方向上的关系如：某时刻物体速度为正向最大，后，其位移为正向最大若某时刻物体速度为负向最大，后，其位移为负向最大以A选项为例，若甲表示位移，t0位移为零，t 时位移为正向最大，则说明t0时速度为正向最大，故应为丙表示相应的速度，A对 2021/

10、8/8 星期日22三、简谐运动的图象例3、一弹簧振子沿x轴振动，振幅为4cm.振子的平衡位置位于x轴上的O点图1113甲中的a、b、c、d为四个不同的振动状态：黑点表示振子的位置，黑点上箭头表示运动的方向图乙给出的四条振动图线，可用于表示振子的振动图象是()A若规定状态a时t0，则图象为B若规定状态b时t0，则图象为C若规定状态c时t0，则图象为D若规定状态d时t0，则图象为 2021/8/8 星期日23图11132021/8/8 星期日24解析：若t0，质点处于a状态，则此时x3cm，运动方向为正方向，只有图对；若t0时质点处于b状态，此时x2cm，运动方向为负方向，图不对；若取处于c状态时

11、t0，此时x2cm，运动方向为负方向，故图不正确；取状态d为t0时，图刚好符合，故AD正确 2021/8/8 星期日25变式训练3、如图1114为一单摆及其振动图象，回答：(1)单摆的振幅为_，频率为_，摆长为_，一周期内位移x(F回、a、Ep)最大的时刻为_图11142021/8/8 星期日26(2)若摆球从E指向G为正方向，为最大摆角，则图象中O、A、B、C点分别对应单摆中的_点一周期内加速度为正且减小，并与速度同方 向 的 时 间 范 围 是 _ 势 能 增 加 且 速 度 为 正 的 时 间 范 围 是_(3)单摆摆球多次通过同一位置时，下述物理量变化的是()A位移 B速度 C加速度

12、D动能E摆线张力2021/8/8 星期日27解析：(1)由纵坐标的最大位移可直接读取振幅为3cm.横坐标可直接读取完成一个全振动即一个完整的正弦曲线所占据的时间，即周期T2s，进而算出频率f1/T0.5Hz，算出摆长lgT2/421cm.从图中看出纵坐标位移有最大值的时刻为0.5s末和1.5s末(2)图象中O点位移为零，O到A的过程位移为正且增大，A处最大，历时1/4周期，显然摆球是从平衡位置E起振并向G方向运动的，所以O对应E，A对应G.A到B的过程分析方法相同，因而O、A、B、C对应E、G、E、F点 2021/8/8 星期日28摆动中EF间加速度为正，且靠近平衡位置过程中加速度逐渐减小，所

13、以从F向E的运动过程，在图象中为C到D的过程，时间范围是1.5s2.0s.摆球远离平衡位置势能增加，即从E向两侧摆动，而速度为正，显然是从E向G的过程在图象中为从O到A，时间范围是00.5s.(3)经过同一位置，位移、回复力和加速度不变；由机械能守恒知，动能不变，速率也不变，摆线张力mgcosmv2/L也不变；由运动分析，相邻两次过同一点，速度方向改变，故选B.2021/8/8 星期日292021/8/8 星期日30点评：A、B无相对运动，故可以综合运用整体法、隔离法分析整个系统和A或B物体的运动和力的关系 2021/8/8 星期日31变式训练4、如图1116所示，一个竖直弹簧连着一个质量M的薄板，板上放着一个木块，木块质量为m.现使整个装置在竖直方向做简谐运动，振幅为A.若要求在整个过程中小木块m都不脱离木板，则弹簧劲度系数k应为多大？图11162021/8/8 星期日322021/8/8 星期日332021/8/8 星期日34