高中物理 第11章 机械振动本章整合课件 新人教选修34.ppt
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1、本章整合2021/8/11 星期三12021/8/11 星期三2专题一专题二1.力学特征力学特征:F=-kx。2.运运动特征特征:加速度加速度 ,方向与位移方向相反方向与位移方向相反,总指向平衡位置。指向平衡位置。3.能量特征能量特征:对于两种典型的于两种典型的简谐运运动弹簧振子和簧振子和单摆,其振其振动的能量与振幅有关的能量与振幅有关,振幅越大振幅越大,能量越大。能量越大。简谐运运动过程中程中动能能和和势能相互能相互转化化,机械能守恒。机械能守恒。4.周期特征周期特征:物体做物体做简谐运运动时,其位移、回复力、加速度、速度其位移、回复力、加速度、速度等矢量都随等矢量都随时间做周期性做周期性变
2、化化,它它们的的变化周期就是化周期就是简谐运运动的周的周期期T。物体的。物体的动能和能和势能也随能也随时间做周期性的做周期性的变化化,其其变化周期化周期为 T。2021/8/11 星期三3专题一专题二【例题1】如图所示,轻弹簧的一端固定在地面上,另一端与质量为m的物体A相连,竖直向下的力F作用在A上,A静止。问:若突然撤去力F,A运动到最高点时,弹簧对A的作用力怎样?解析:解决本题的关键是利用振动物体在对称位置的回复力大小相等这一性质。撤去力F后,A将在竖直方向做简谐运动。撤去力F的瞬间,A处在振动的最低点,此时回复力大小为F,方向竖直向上。由对称性可知,A运动到最高点时,A受到的回复力大小也
3、为F,方向竖直向下。由于A受到的回复力是其重力与弹簧对它的弹力的合力,所以在最高点处可分为两种情况:2021/8/11 星期三4专题一专题二(1)弹力方向向上,则:F回=mg-F弹,F弹=mg-F回=mg-F。(2)弹力方向向下,则:F回=mg+F弹,F弹=F回-mg=F-mg。答案:mg-F,方向向上;F-mg,方向向下2021/8/11 星期三5专题一专题二变式训练1导学号38190030一质点在平衡位置O附近做简谐运动,从它经过平衡位置起开始计时,经0.13s质点第一次通过M点,再经0.1s第二次通过M点,则质点振动周期的可能值为多大?解析:质点振动的周期共存在两种可能性:将物理过程模型
4、化,画出具体的情境如图甲所示。设质点从平衡位置O向右运动到M点,那么质点从O到M运动时间为0.13s,再由M经最右端A返回M经历时间为0.1s,如图乙所示。可以看出OMA历时0.18s。2021/8/11 星期三6专题一专题二根据简谐运动的对称性,可得到T1=40.18 s=0.72 s;另有一种可能就是M点在O点左方,如图丙所示,质点由O点经最右方A点后向左经过O点到达M点历时0.13 s,再由M向左经最左端A点返回M历时0.1 s。所以MA历时为0.05 s,设MO历时为t,则4(t+0.05)=0.13+0.1+t解得t=0.01 s。则T2=40.06 s=0.24 s。答案:0.72
5、 s或0.24 s2021/8/11 星期三7专题一专题二2021/8/11 星期三8专题一专题二简谐运动的图象描述了振动质点的位移随时间的变化规律。从图象中可以确定位移、速度、加速度、动能和势能等物理量以及它们的变化规律,具体分析如下:1.可以确定振动物体在任一时刻的位移。如图所示,对应t1、t2时刻的位移分别是x1=7 cm、x2=-5 cm。2021/8/11 星期三9专题一专题二2.确定振确定振动的振幅。的振幅。图中最大位移的中最大位移的值就是振幅就是振幅,如如图表示的振表示的振幅是幅是10 cm。3.确定振确定振动的周期和的周期和频率率,振振动图象上一个完整的正弦象上一个完整的正弦(
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