简谐运动的特点振动图象.ppt

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1、内容内容要求要求说明说明简谐运动简谐运动简谐运动的公式和图简谐运动的公式和图象象单摆、周期公式单摆、周期公式受迫振动和共振受迫振动和共振机械波机械波横波和纵波横波和纵波内容内容要求要求 说明说明横波的图象横波的图象波速、波长和频率（周期）的关波速、波长和频率（周期）的关系系光的折射定律光的折射定律介质的折射定律介质的折射定律全反射全反射波的干涉和衍射现象波的干涉和衍射现象多普勒效应多普勒效应实验：探究单摆的运动、用单摆实验：探究单摆的运动、用单摆测重力加速度测重力加速度 本本章章内内容容是是历历年年高高考考的的必必考考内内容容，命命题题频频率率较较高高的的知知识识点点是是：波波的的形形成成，横

2、横波波的的图图象象，波波长长、频频率率和和波波速速的的关关系系，以以及及单单摆摆的的简简谐谐运运动动及及周周期期公公式式和和运运动动的的图图象象等等题题型型多多以以选选择择题题形形式式出出现现，一一道道题题往往往往考考查查多多个个概概念念和和规规律律，特特别别是是通通过过波波的的图图象象考考查查对对波波的的理理解解能能力力、推推理能力和空间想象能力理能力和空间想象能力 高高考考对对光光学学的的考考查查在在折折射射率率、全全反反射射现现象象的的分分析析、光光的的干干涉涉、衍衍射射和和偏偏振振现现象象等等知知识识点点命命题题频频率率较较高高，其其次次是是波波长长、波波速速和和频频率率的的关关系系，

3、以以及及几几何何光光学学和和物物理理光光学学的的综综合合应用，常见的题型是选择题应用，常见的题型是选择题 简简谐谐运运动动的的复复习习，要要通通过过抓抓住住振振动动所所具具有有的的周周期期性性、对对称称性性这这一一特特征征，掌掌握握在在简简谐谐运运动动中中回回复复力力、加加速速度度、位位移移、速速度度这这四四个个矢矢量量的的变变化化规规律律，进进而而联联想想到到表表示示该该过过程程的的振振动动图图象象；波波动动问问题题要要深深刻刻理理解解波波的的形形成成过过程程，波波动动中中各各质质点点都都在在平平衡衡位位置置附附近近做做周周期期性性运运动动，后后一一质质点点的的振振动动总总是是落落后后于于前

4、前一一质质点点的的振振动动，这这种种后后一质点的落后性、重复性决定了波的周期性一质点的落后性、重复性决定了波的周期性 几几何何光光学学除除用用实实验验法法、公公式式法法研研究究光光学学现现象象外外，主主要要依依据据光光路路图图运运用用几几何何知知识识来来研研究究光光现现象象用用光光路路图图可可以以形形象象、直直观观地地展展现现光光的的传传播播过过程程、像像及及其其成成像像范范围围以以及及光光线线的的几几何何关关系系，所所以以光光路路图图是是解解决决几几何何光光学学问问题题的的基基础础应应熟熟练练掌掌握握光光学学规规律律、一一些些重重要要的的思思维维方方法法(如如假假设设物物点点、光光路路可可逆

5、逆)以以及及相相关关几几何何知知识识，正正确确画画出出光路图并利用其解答相关问题光路图并利用其解答相关问题 几几何何光光学学的的核核心心概概念念是是折折射射率率，光光的的本本性性的的核核心心概概念念是是频频率率通通过过这这两两个个概概念念可可联联系系光光的的折折射射现现象象(全全反反射射现现象象、光光的的色色散散)、光光的的波波动动性性(干干涉涉、衍衍射射)、电电磁磁波波(电电磁磁振振荡荡、无无线线电电波波、电电磁磁波波谱谱)等等知知识识也也可可联联系系光光速速、波波长长、临临界界角角等等概概念念复复习习中中可可以以将将这这两两个个概概念念以以核核心心分分类对比记忆类对比记忆机机械械振振动动一

6、般机械振动一般机械振动平衡位置：物体在振动方向平衡位置：物体在振动方向上受力平衡的位置上受力平衡的位置位移：由平衡位置指向物体位移：由平衡位置指向物体所在位置的有向线段所在位置的有向线段回复力：总是试图把物体拉回复力：总是试图把物体拉到平衡位置的力到平衡位置的力简谐运动简谐运动回复力特点：回复力特点：F=kx实例实例水平方向的弹簧振子，水平方向的弹簧振子，回复力就是弹力回复力就是弹力单摆：回复力为重力沿单摆：回复力为重力沿切向的分力切向的分力描述简谐运动的量：振幅、周期描述简谐运动的量：振幅、周期（频率）、相位（频率）、相位单摆做简谐运动的（固有）周单摆做简谐运动的（固有）周期公式：期公式：简

7、谐运动位移公式：简谐运动位移公式：x=Asin(t+0),与振动图象联系与振动图象联系更好理解更好理解受迫振动、共振、振动能量受迫振动、共振、振动能量机械波机械波机械波的形成：先振动的质点带机械波的形成：先振动的质点带动后振动的质点（受迫振动）动后振动的质点（受迫振动）机械波传播的是：波源的振动形机械波传播的是：波源的振动形式、能量、信息式、能量、信息机械波的种类：横波与纵波机械波的种类：横波与纵波简谐横波的图象为正弦图象，注简谐横波的图象为正弦图象，注意与简谐运动图象的区别意与简谐运动图象的区别机械振动机械振动描述简谐横描述简谐横波的物理量波的物理量波长：描述波的空间周期性波长：描述波的空间

8、周期性由介质和波源共同确定由介质和波源共同确定频率：由波源决定，与周期频率：由波源决定，与周期成倒数关系成倒数关系周期：描述波的时间周期性周期：描述波的时间周期性波速：由介质决定波速：由介质决定关系式：关系式：v=f=/T机械波机械波的特点的特点叠加原理：质点位移为两列波引起的位移叠加原理：质点位移为两列波引起的位移矢量和矢量和独立传播原理：离开叠加区域后的行为好独立传播原理：离开叠加区域后的行为好像从没相遇过像从没相遇过衍射：绕过障碍物的现象衍射：绕过障碍物的现象.当小孔或障碍物当小孔或障碍物尺寸与波长差不多时发生明显的衍射现象尺寸与波长差不多时发生明显的衍射现象干涉：形成稳定的干涉图样需要

9、相干波源干涉：形成稳定的干涉图样需要相干波源多普勒效应：观察者与波源存在相对运动多普勒效应：观察者与波源存在相对运动时发生的现象，即观察者感觉到的频率与时发生的现象，即观察者感觉到的频率与波源的频率出现差别波源的频率出现差别机机械械波波1 1 简谐运动的特点简谐运动的特点 振动图象振动图象机械振动机械振动 机械波机械波 光光第十一章第十一章1.简谐运动的周期性和对称性简谐运动的周期性和对称性两块质量分别为两块质量分别为m1、m2的木块，被一根的木块，被一根劲度系数为劲度系数为k的轻弹簧连在一起，并在的轻弹簧连在一起，并在m1板上加压力板上加压力F，如图，如图1112所示，撤去所示，撤去F后，后

10、，m1板将做简谐运动板将做简谐运动.为了使得撤去为了使得撤去F后，后，m1跳起时恰好能带起跳起时恰好能带起m2板，则所加压力板，则所加压力F的最小值是的最小值是()A.m1g B.2m1gC.(m1+m2)g D.2(m1+m2)g图图1112 撤去撤去F后，后，m1板将做简谐运动，其平衡位置是不板将做简谐运动，其平衡位置是不加压力加压力F时时m1板的静止位置设为板的静止位置设为a，如下图所示，则此位，如下图所示，则此位置离弹簧上端自然长度为置离弹簧上端自然长度为x0=m1g/km1板做简谐运动的振幅等于施加压力后弹簧增加的压缩量，板做简谐运动的振幅等于施加压力后弹簧增加的压缩量，即即A=x1

11、=F/k此时此时m1板的位置设为板的位置设为b，如上图所示，如上图所示.撤去撤去F后，后，m1板跳起，设弹簧比原长伸长板跳起，设弹簧比原长伸长x2时刚好能提起时刚好能提起m2板板(处于处于c位置位置)，如上图所示，则由：，如上图所示，则由：kx2=m2g，可得：，可得：x2=m2g/k根据根据m1做简谐运动时的对称性，位置做简谐运动时的对称性，位置b、c必在平衡位置必在平衡位置a的对称两侧，故有：的对称两侧，故有：x1=x0+x2，即：，即：所以解得：所以解得：F=(m1+m2)g 点点评评：弹弹簧簧振振子子的的运运动动是是简简谐谐运运动动，简简谐谐运运动动具具有有时时间间和和空空间间的的对对

12、称称性性，解解题题时时通通常要借助这种特征常要借助这种特征 如图如图1113所示，物体所示，物体A放在物体放在物体B上，上，B与弹与弹簧相连，它们在光滑水平面上一起做简谐运动簧相连，它们在光滑水平面上一起做简谐运动.当弹簧伸当弹簧伸长到最长时开始计时长到最长时开始计时(t=0),取向右为正方向，取向右为正方向，A所受静摩所受静摩擦力擦力f随时间随时间t变化的图象正确的是变化的图象正确的是()图图1113 答案：答案：D2.简谐运动的图象简谐运动的图象(2010北京海淀期中北京海淀期中)如图如图1114甲所示为以甲所示为以O点为平衡位点为平衡位置，在置，在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为

13、这个两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图象，由图可知下列说法中正确的是弹簧振子的振动图象，由图可知下列说法中正确的是()图图1114 A在在t=0.2s时时，弹弹簧簧振振子子的的加加速速度度为为正正向向最最大大 B在在t=0.1s与与t=0.3s两两个个时时刻刻，弹弹簧簧振振子子在在同同一位置一位置 C从从t=0到到t=0.2s时时间间内内，弹弹簧簧振振子子做做加加速速度度减小的加速运动减小的加速运动 D在在t=0.6s时，弹簧振子有最小的弹性势能时，弹簧振子有最小的弹性势能 从从图图乙乙可可以以看看出出，t=0.2s时时，弹弹簧簧振振子子的的位位移移为为正正向向最最大大值值

14、，而而弹弹簧簧振振子子的的加加速速度度与与位位移移大大小小成成正正比比，方方向向与与位位移移方方向向相相反反，选选项项A错错误误；从从图图乙乙中中可可以以看看出出，在在t=0.1s与与t=0.3s两两个个时时刻刻，弹弹簧簧振振子子的的位位移移相相同同，即即在在同同一一位位置置，选选项项B正正确确；从从t=0到到t=0.2s时时间间内内，弹弹簧簧振振子子从从平平衡衡位位置置向向最最大大位位移移运运动动，位位移移逐逐渐渐增增大大，加加速速度度逐逐渐渐增大，增大，加加速速度度方方向向与与速速度度方方向向相相反反，做做加加速速度度增增大大的的减减速速运运动动，选选项项C错错误误；从从图图乙乙中中可可以

15、以看看出出，在在t=0.6s时时，弹弹簧簧振振子子的的位位移移最最大大，即即弹弹簧簧的的形形变变最最大，弹簧振子的弹性势能最大，选项大，弹簧振子的弹性势能最大，选项D错误错误 答案：答案：B 点点评评：根根据据振振动动图图象象可可以以直直接接得得出出各各个个时时刻刻的的位位移移，根根据据振振动动图图象象可可以以看看出出，各各个个时时刻刻质质点点的的运运动动情情况况，若若质质点点正正在在从从正正最最大大位位移移向向负负最最大大位位移移运运动动，质质点点的的速速度度为为负负，若若质质点点正正在在从从负负最最大大位位移移向向正最大位移运动，质点的速度为正正最大位移运动，质点的速度为正 如图如图111

16、5所示是甲、乙两个质量相等的振子分别做简所示是甲、乙两个质量相等的振子分别做简谐运动的图象，那么谐运动的图象，那么()A.甲、乙两振子的振幅分别是甲、乙两振子的振幅分别是2cm、1cm B.甲的振动频率比乙小甲的振动频率比乙小 C.前前2s内甲、乙两内甲、乙两振子加速度均为正振子加速度均为正 D.第第2s末甲的速度末甲的速度最大，乙的加速度最大最大，乙的加速度最大图图1115AD3.求简谐运动的质点的位移和路程求简谐运动的质点的位移和路程(2009江苏南通调研江苏南通调研)如图如图1116所示，一所示，一弹簧振子在弹簧振子在MN间沿光滑水平杆做简谐运间沿光滑水平杆做简谐运动，动，O为平衡位置，

17、为平衡位置，C为为ON中点，振幅中点，振幅A=4cm.从小球经过图中从小球经过图中N点时开始计时，点时开始计时，到第一次经过到第一次经过C点的时间为点的时间为0.2s，则小球，则小球的振动周期为的振动周期为_s，振动方程的，振动方程的表达式为表达式为_cm.图图1116 如图如图1116所示，弹簧振子在所示，弹簧振子在A、B之间做简谐之间做简谐运动，运动，O为平衡位置，为平衡位置，A、B间的距离为间的距离为20cm，由，由A运动运动到到B的最短时间为的最短时间为1s，则下述说法正确的是，则下述说法正确的是()图图1116 答案：答案：DA.从从O到到A再到再到O振子完成一次全振动振子完成一次全

18、振动B.振子的周期是振子的周期是1s，振幅是，振幅是20cmC.振子完成两次全振动所通过的路程是振子完成两次全振动所通过的路程是40cmD.从从O开始经过开始经过2s时，振子对平衡位置的位移为零时，振子对平衡位置的位移为零 易易错错题题：如如图图1118所所示示，AO、OB是是倾倾角角分分别别为为a a和和b b的的光光滑滑轨轨道道，两两轨轨道道在在O点点由由一一段段与与两两者者都都相相切切的的光光滑滑圆圆弧弧连连接接今今将将一一小小球球自自轨轨道道上上A点点由由静静止止释释放放，小小球球运运动动到到O点点后后沿沿轨轨道道上上升升的的最最高高点点为为B，关关于于小小球球运运动动的的说说法法，正

19、正确确的的是是()A是简谐运动是简谐运动 B如果有如果有a a=b b，那么是简谐运动，那么是简谐运动 C不管是否有不管是否有a a=b b，都不是简谐运动，都不是简谐运动 D以上说法均不对以上说法均不对 图图1118 错解：错解：B 错错题题分分析析：误误认认为为：因因轨轨道道光光滑滑，由由机机械械能能守守恒恒定定律律知知，小小球球将将在在O点点两两侧侧往往复复运运动动，如如果果a a=b b，则则OA=OB，小小球球在在左左右右两两侧侧运运动动的的最最远远点点关关于于平平衡衡位位置置O点点对对称称，则则小小球球就就做做简简谐谐运运动动因因此此，本本题题选选B.显显然然，该该解解法法由由于于

20、对对简简谐谐运运动的条件把握不准而导致错误动的条件把握不准而导致错误 正正解解：小小球球尽尽管管在在O点点两两侧侧往往复复运运动动，是是机机械械振振动动，但但不不是是简简谐谐运运动动因因为为小小球球在在AO间间运运动动时时，回回复复力力为为mgsina a，小小球球在在OB间间运运动动时时，回回复复力力为为mgsinb b，其其大大小小都都不不与与振振动动位位移移成成正正比比因因此此，不不管管是是否否有有a a=b b，都都不不是是简简谐谐运运动动，所以，本题正确答案为所以，本题正确答案为C.点点评评：判判断断一一物物体体是是否否做做简简谐谐运运动动，要要从从分分析析物物体体的的受受力力着着手手，首首先先应应找找出出使使物物体体回回到到平平衡衡位位置置的的回回复复力力，再再分分析析回回复复力力的的大大小小是是否否和和振振动动位位移移成成正正比比，方方向向是是否否是是指指向向平平衡衡位位置置，即即是是否否满满足足F=kx.而而不不能能只只分分析析是是否否具具有有往往复复性性和和对对称称性性