2016高考物理一轮复习-第1课时-机械振动ppt课件.ppt

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1、考点内容考点内容要求要求命题规律命题规律复习策略复习策略简简谐运动简谐运谐运动简谐运动的表达式和图象动的表达式和图象(1)机机械运械运动动的特的特点及点及规规律；律；(2)波速、波波速、波长长、频频率率间间的关系；的关系；(3)波波动图动图象与振象与振动图动图象象综综合合问题问题及波的多解性及波的多解性问问题题；(4)用用单摆测单摆测定重定重力加速度；力加速度；(1)理理解解简谐简谐运运动图动图象的物理意象的物理意义义，掌，掌握两种握两种简谐简谐运运动动模模型，掌握型，掌握单摆单摆的周的周期公式；期公式；(2)理解机械波的三理解机械波的三大关系：波速、波大关系：波速、波长长、频频率率间间的关的

2、关系；空系；空间间距离和距离和时时间间的关系；的关系；质质点的点的振振动动方向和波的方向和波的传传播方向播方向间间的关系；的关系；受迫振受迫振动动和共振和共振机械波横波和机械波横波和纵纵波横波的波横波的图图象象波波长长、波速和、波速和频频率率(周期周期)的关系的关系波的干涉和衍射波的干涉和衍射多普勒效多普勒效应应(5)对对光的折射、光的折射、不同色光的折不同色光的折射率、全反射射率、全反射的考的考查查；(6)光的干涉、光的干涉、衍射、偏振衍射、偏振现现象的考象的考查查；(7)测测定玻璃的定玻璃的折射率；折射率；(8)麦克斯麦克斯韦电韦电磁理磁理论论、电电磁磁波，相波，相对论对论的的两个基本假两

3、个基本假设设(3)几何光学几何光学中，注重正中，注重正确确规规范地作范地作图图，将有关，将有关规规律和几何律和几何关系相关系相结结合；合；(4)理解理解电电磁磁波、相波、相对论对论的基本概念的基本概念及及规规律律电电磁波磁波谱谱电电磁波及其磁波及其应应用用光的折射定律折射率光的折射定律折射率光的全反射光光的全反射光导纤维导纤维光的干涉、衍射和偏振光的干涉、衍射和偏振激光的特性及激光的特性及应应用用狭狭义义相相对论对论的基本假的基本假设设狭狭义义相相对论时对论时空空观观与与经经典典时时空空观观的区的区别别同同时时的相的相对对性性长长度的相度的相对对性性质质能关系能关系实验实验：单摆单摆的周期与的

4、周期与摆长摆长的的关系关系实验实验：测测定玻璃的折射率定玻璃的折射率 第第1课时机械振动课时机械振动知知 识识 梳梳 理理知识点一、简谐运动单摆、单摆的周期公式知识点一、简谐运动单摆、单摆的周期公式1简谐运动简谐运动(1)定定义义：物体在跟位移大小成正比并且：物体在跟位移大小成正比并且总总是指向是指向 的回复力作用下的振的回复力作用下的振动动。(2)平衡位置：物体在振平衡位置：物体在振动过动过程中程中 为为零的位置。零的位置。平衡位置平衡位置回复力回复力(3)回复力回复力定定义义：使物体返回到：使物体返回到 的力。的力。方向：方向：总总是指向是指向 。来源：属于来源：属于 力，可以是某一个力，

5、也可以是几个力的力，可以是某一个力，也可以是几个力的 或某个力的或某个力的 。(4)简谐简谐运运动动的特征的特征动动力学特征：力学特征：F回回 。运运动动学学特特征征：x、v、a均均按按正正弦弦或或余余弦弦规规律律发发生生周周期期性性变变化化(注意注意v、a的的变变化化趋势趋势相反相反)。能量特征：系能量特征：系统统的机械能守恒，振幅的机械能守恒，振幅A不不变变。平衡位置平衡位置平衡位置平衡位置效果效果合力合力分力分力kx2简谐运动的两种模型简谐运动的两种模型模型模型弹簧振子弹簧振子单摆单摆示意图示意图简谐运简谐运动条件动条件(1)弹弹簧簧质质量可忽略量可忽略(2)无摩擦等阻力无摩擦等阻力(3

6、)在在弹弹簧簧弹弹性限度内性限度内(1)摆线为摆线为不可伸不可伸缩缩的的轻轻细线细线(2)无空气等阻力无空气等阻力(3)最大最大摆摆角小于角小于10弹弹力力 重力重力 原原长长 知识点二、简谐运动的表达式和图象知识点二、简谐运动的表达式和图象1简谐运动的表达式简谐运动的表达式(1)动动力力学学表表达达式式：F ，其其中中“”表表示示回回复复力力与与位位移移的方向相反。的方向相反。(2)运运动动学表达式：学表达式：x ，其中，其中A代表振幅，代表振幅，2f表表示示简简谐谐运运动动的的快快慢慢，(t)代代表表简简谐谐运运动动的的相相位，位，叫做叫做 。kxAsin(t)初相初相2简谐运动的图象简谐

7、运动的图象(1)从从 开开始始计计时时，函函数数表表达达式式为为xAsin t，图图象象如如图图1甲所示。甲所示。图图1(2)从从 开始开始计时计时，函数表达式，函数表达式为为xAcos t，图图象如象如图图1乙所示。乙所示。最大位移最大位移处处平衡位置平衡位置知识点三、受迫振动和共振知识点三、受迫振动和共振1受迫振动受迫振动系系统统在在 作作用用下下的的振振动动。做做受受迫迫振振动动的的物物体体，它它做做受受迫迫振振动动的的周周期期(或或频频率率)等等于于 的的周周期期(或或频频率率)，而而与物体的固有周期与物体的固有周期(或或频频率率)关。关。2.共振共振做做受受迫迫振振动动的的物物体体，

8、它它的的固固有有频频率率与与驱驱动动力力的的频频率率越越接接近，其振幅就越大，当二者近，其振幅就越大，当二者 时时，振幅达到最大，振幅达到最大，这这就是共振就是共振现现象。象。共振曲共振曲线线如如图图2所示。所示。驱动驱动力力驱动驱动力力无无相等相等图图2 2思维深化思维深化判断正误，正确的画判断正误，正确的画“”，错误的画，错误的画“”。(1)简谐运动平衡位置就是质点所受合力为零的位置。简谐运动平衡位置就是质点所受合力为零的位置。()(2)做做简简谐谐运运动动的的质质点点先先后后通通过过同同一一点点，回回复复力力、速速度度、加加速度、位移都是相同的。速度、位移都是相同的。()(3)做简谐运动

9、的质点，速度增大时，其加速度一定减小。做简谐运动的质点，速度增大时，其加速度一定减小。()答案答案(1)(2)(3)题题 组组 自自 测测题组一简谐振动的基本特征题组一简谐振动的基本特征1关关于振幅的各种于振幅的各种说说法中，正确的是法中，正确的是 ()A振幅是振子离开平衡位置的最大距离振幅是振子离开平衡位置的最大距离B位移是矢量，振幅是位移是矢量，振幅是标标量，位移的大小等于振幅量，位移的大小等于振幅C振幅等于振子运振幅等于振子运动轨动轨迹的迹的长长度度D振幅越大，表示振振幅越大，表示振动动越越强强，周期越，周期越长长解解析析振振幅幅是是振振子子离离开开平平衡衡位位置置的的最最大大距距离离，

10、它它是是表表示示振振动动强强弱的物理量，振幅越大，振动越强，但振幅的大小与周期无关。弱的物理量，振幅越大，振动越强，但振幅的大小与周期无关。答案答案A2弹弹簧簧振振子子在在光光滑滑的的水水平平面面上上做做简简谐谐运运动动，在在振振子子向向着着平平衡衡位位置运置运动动的的过过程中程中()A振子所受的回复力逐振子所受的回复力逐渐渐增大增大B振子离开平衡位置的位移逐振子离开平衡位置的位移逐渐渐增大增大C振子的速度逐振子的速度逐渐渐增大增大D振子的加速度逐振子的加速度逐渐渐增大增大解解析析在在振振子子向向着着平平衡衡位位置置运运动动的的过过程程中中，振振子子所所受受的的回回复复力力逐逐渐渐减减小小，振

11、振子子离离开开平平衡衡位位置置的的位位移移逐逐渐渐减减小小，振振子子的的速速度逐渐增大，振子的加速度逐渐减小，选项度逐渐增大，振子的加速度逐渐减小，选项C正确。正确。答案答案C题组二简谐运动的规律及图象问题题组二简谐运动的规律及图象问题3(多多选选)如如图图3所所示示为为一一水水平平弹弹簧簧振振子子做做简简谐谐运运动动的的振振动动图图象，由象，由图图可以推断，振可以推断，振动动系系统统()图图3 3At1和和t3时时刻具有相等的刻具有相等的动动能和相同的加速度能和相同的加速度Bt3和和t4时时刻具有相同的速度刻具有相同的速度Ct4和和t6时时刻具有相同的位移和速度刻具有相同的位移和速度Dt1和

12、和t6时时刻具有相等的刻具有相等的动动能和相反方向的速度能和相反方向的速度解解析析由由图图象象可可知知，t1、t3两两时时刻刻振振子子位位于于同同一一位位置置(位位移移相相等等)，t4、t6两两时时刻刻振振子子位位于于同同一一位位置置，并并且且两两位位置置关关于于平平衡衡位位置置对对称称，据据此此可可得得，t1、t3时时刻刻动动能能相相等等，加加速速度度相相同同，故故A正正确确；t3、t4时时刻刻振振子子向向同同一一方方向向振振动动，其其速速度度相相同同，B正正确确；t4、t6时时刻刻速速度度方方向向相相反反，C错错误误；t1、t6时时刻刻速速度度大大小小相相等，方向相同，等，方向相同，D错误

13、。错误。答案答案AB4如如图图4甲所示，水平的光滑杆上有一甲所示，水平的光滑杆上有一弹弹簧振子，振子以簧振子，振子以O点点为为平衡位置，在平衡位置，在a、b两点之两点之间间做做简谐简谐运运动动，其振，其振动图动图象如象如图图乙所示。由振乙所示。由振动图动图象可以得知象可以得知()图图4 4A振子的振振子的振动动周期等于周期等于t1B在在t0时时刻，振子的位置在刻，振子的位置在a点点C在在tt1时时刻，振子的速度刻，振子的速度为为零零D从从t1到到t2，振子从，振子从O点运点运动动到到b点点解解析析由由题题图图乙乙可可知知，振振子子的的振振动动周周期期等等于于2t1，故故A错错；在在t0时时刻刻

14、，振振子子的的位位置置在在O点点，故故B错错；在在tt1时时刻刻，振振子子在在平平衡衡位位置置，其其速速度度最最大大，故故C错错；由由题题图图乙乙可可看看出出，从从t1到到t2，振子从，振子从O点运动到点运动到b点，故点，故D对。对。答案答案D题组三受迫振动和共振题组三受迫振动和共振5下下表表记记录录了了某某受受迫迫振振动动的的振振幅幅随随驱驱动动力力频频率率变变化化的的关关系系，若若该该振振动动系系统统的固有的固有频频率率为为f固固，则则 ()A f固固60 Hz B60 Hzf固固70 HzC50 Hzf固固60 Hz D以上三以上三项项都不都不对对驱动驱动力力频频率率/Hz3040506

15、07080受迫振受迫振动动振幅振幅/cm10.216.827.228.116.58.3解析解析从右图所示的共振曲线从右图所示的共振曲线可判断出可判断出f驱驱与与f固固相差越大，受迫相差越大，受迫振动的振幅越小；振动的振幅越小；f驱驱与与f固固越接近，越接近，受迫振动的振幅越大。并从中看受迫振动的振幅越大。并从中看出出f驱驱越接近越接近f固固，振幅的变化越慢。，振幅的变化越慢。比比较较各各组组数数据据知知f驱驱在在50 Hz60 Hz范范围围内内时时，振振幅幅变变化化最最小小，因此，因此，50 Hzf固固60 Hz，即，即C选项正确。选项正确。答案答案C6.如如图图5甲所示，甲所示，竖竖直直圆盘

16、转动时圆盘转动时，可，可带动带动固定在固定在圆盘圆盘上的上的T形形支架在支架在竖竖直方向振直方向振动动，T形支架的下面系着一个形支架的下面系着一个弹弹簧和小球，簧和小球，共同共同组组成一个振成一个振动动系系统统。当。当圆盘圆盘静止静止时时，小球可，小球可稳稳定振定振动动。现现使使圆盘圆盘以以4 s的周期匀速的周期匀速转动转动，经过经过一段一段时间时间后，小球振后，小球振动动达到达到稳稳定。改定。改变圆盘变圆盘匀速匀速转动转动的周期，其共振曲的周期，其共振曲线线(振幅振幅A与与驱动驱动力的力的频频率率f的关系的关系)如如图图乙所示，乙所示，则则 ()图图5 5A此振此振动动系系统统的固有的固有频

17、频率率约为约为3 HzB此振此振动动系系统统的固有的固有频频率率约为约为0.25 HzC若若圆盘圆盘匀速匀速转动转动的周期增大，系的周期增大，系统统的振的振动频动频率不率不变变D若若圆圆盘盘匀匀速速转转动动的的周周期期增增大大，共共振振曲曲线线的的峰峰值值将将向向右右移移动动解解析析当当驱驱动动力力的的频频率率与与振振动动系系统统的的固固有有频频率率相相同同时时，振振幅幅最最大大，所所以以固固有有频频率率约约为为3 Hz，选选项项A正正确确，B错错误误；受受迫迫振振动动的的振振动动周周期期由由驱驱动动力力的的周周期期决决定定，所所以以圆圆盘盘匀匀速速转转动动的的周周期期增增大大，系系统统的的振

18、振动动频频率率减减小小，选选项项C错错误误；系系统统的的固固有有频频率不变，共振曲线的峰值位置不变，选项率不变，共振曲线的峰值位置不变，选项D错。错。答案答案A考点一简谐运动的基本特征及应用考点一简谐运动的基本特征及应用1受力特征：受力特征：简简谐谐运运动动的的回回复复力力满满足足Fkx，位位移移x与与回回复复力力的的方方向向相相反反。由牛顿第二定律知，加速度由牛顿第二定律知，加速度a与位移的大小成正比，方向相反。与位移的大小成正比，方向相反。2运动特征：运动特征：当当v、a同同向向(即即v、F同同向向，也也就就是是v、x反反向向)时时，v一一定定增增大大；当当v、a反反向向(即即v、F反反向

19、向，也也就就是是v、x同同向向)时时，v一一定定减减小小。当当物物体体靠靠近近平平衡衡位位置置时时，a、F、x都都减减小小，v增增大大；当当物物体体远远离平衡位置离平衡位置时时，a、F、x都增大，都增大，v减小。减小。5对称性特征对称性特征(1)速速率率的的对对称称性性：物物体体在在关关于于平平衡衡位位置置对对称称的的两两位位置置具具有有相等的速率。相等的速率。(2)时时间间的的对对称称性性：物物体体通通过过关关于于平平衡衡位位置置对对称称的的两两段段位位移移的的时时间间相相等等。在在振振动动过过程程中中，物物体体通通过过任任意意两两点点A、B的的时间与逆向通过这两点的时间相等。时间与逆向通过

20、这两点的时间相等。(3)加加速速度度的的对对称称性性：物物体体在在关关于于平平衡衡位位置置对对称称的的两两位位置置具具有等大、反向的加速度。有等大、反向的加速度。【例例1】2013课课标标，34(1)如如图图6，一一轻轻弹弹簧簧一一端端固固定定，另另一一端端连连接接一一物物块块构构成成弹弹簧簧振振子子，该该物物块块是是由由a、b两两个个小小物物块块粘粘在在一一起起组组成成的的。物物块块在在光光滑滑水水平平面面上上左左右右振振动动，振振幅幅为为A0，周周期期为为T0。当当物物块块向向右右通通过过平平衡衡位位置置时时，a、b之之间间的的粘粘胶胶脱脱开开；以以后后小小物物块块a振振动动的的振振幅幅和

21、和周周期期分分别别为为A和和T，则则A_A0(填填“”、“”、“”或或“”)。图图6 61做做简简谐谐运运动动的的物物体体经经过过平平衡衡位位置置时时，回回复复力力一一定定为为零零，但所受合外力不一定为零。但所受合外力不一定为零。2由由于于简简谐谐运运动动具具有有周周期期性性和和对对称称性性，因因此此涉涉及及简简谐谐运运动动时时往往往往出出现现多多解解，分分析析时时应应特特别别注注意意。位位移移相相同同时时回回复复力力、加加速速度度、动动能能和和势势能能等等可可以以确确定定，但但速速度度可可能能有有两两个方向，由于周期性，运动时间也不能确定。个方向，由于周期性，运动时间也不能确定。【例【例2】

22、2014重庆卷，重庆卷，11(2)一一竖直悬挂的弹簧振子，竖直悬挂的弹簧振子，下端装有一记录笔，在竖直面内放置有一记录纸，当振下端装有一记录笔，在竖直面内放置有一记录纸，当振子上下振动时，以速率子上下振动时，以速率v水平向左匀速拉动记录纸，记水平向左匀速拉动记录纸，记录笔在纸上留下如图录笔在纸上留下如图7所示的图象，所示的图象，y1、y2、x0、2x0为纸为纸上印迹的位置坐标。由此图求振动的周期和振幅。上印迹的位置坐标。由此图求振动的周期和振幅。图图7 7求解简谐运动问题的有效方法求解简谐运动问题的有效方法就就是是紧紧紧紧抓抓住住一一个个模模型型水水平平方方向向振振动动的的弹弹簧簧振振子子，熟

23、熟练练掌掌握握振振子子的的振振动动过过程程以以及及振振子子振振动动过过程程中中各各物物理理量量的的变变化化规规律律，看看到到振振动动图图象象，头头脑脑中中立立即即呈呈现现出出一一幅幅弹弹簧簧振振子子振振动动的的图景，再把问题一一对应、分析求解。图景，再把问题一一对应、分析求解。【变式训练】【变式训练】2如如图图8甲甲所所示示，弹弹簧簧振振子子以以O点点为为平平衡衡位位置置，在在A、B两两点点之之间间做做简简谐谐运运动动，取取向向右右为为正正方方向向，振振子子的的位位移移x随随时时间间t的的变变化如化如图图乙所示，下列乙所示，下列说说法正确的是法正确的是()图图8 8At0.8 s时时，振子的速

24、度方向向左，振子的速度方向向左Bt0.2 s时时，振子在，振子在O点右点右侧侧6 cm处处Ct0.4 s和和t1.2 s时时，振子的加速度完全相同，振子的加速度完全相同Dt0.4 s到到t0.8 s的的时间时间内，振子的速度逐内，振子的速度逐渐渐减小减小【例【例3】(多选多选)如如图图9所示，两所示，两单摆单摆的的摆长摆长相同，平衡相同，平衡时时两两摆摆球球刚刚好接触，好接触，现现将将摆摆球球A在两在两摆线摆线所在平面内向左拉所在平面内向左拉开一小角度后开一小角度后释释放，碰撞后，两放，碰撞后，两摆摆球分开各自做球分开各自做简谐简谐运运动动，以，以mA、mB分分别别表示表示摆摆球球A、B的的质

25、质量，量，则则()图图9 9A如果如果mAmB，下一次碰撞将，下一次碰撞将发发生在平衡位置右生在平衡位置右侧侧B如果如果mAmB，下一次碰撞将，下一次碰撞将发发生在平衡位置左生在平衡位置左侧侧C无无论论两两球球质质量量之之比比是是多多少少，下下一一次次碰碰撞撞都都不不可可能能在在平平衡衡位置右位置右侧侧D无无论论两两球球质质量量之之比比是是多多少少，下下一一次次碰碰撞撞都都不不可可能能在在平平衡衡位置左位置左侧侧【变式训练】【变式训练】3如如图图10甲甲是是一一个个单单摆摆振振动动的的情情形形，O是是它它的的平平衡衡位位置置，B、C是是摆摆球球所所能能到到达达的的最最远远位位置置。设设向向右右为为正正方方向向。图图乙乙是是这这个个单摆单摆的振的振动图动图象。根据象。根据图图象回答：象回答：图图10(1)单摆单摆振振动动的的频频率是多大？率是多大？(2)开始开始时摆时摆球在何位置？球在何位置？(3)若若当当地地的的重重力力加加速速度度为为10 m/s2，试试求求这这个个摆摆的的摆摆长长是是多多少少？