高中物理 機械振動章末整合課件 魯科版選修3-4.ppt

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,,,,章末整合,高中物理·選修3-4·魯科版,機 械 振 動,簡諧運動 （理想化的）,機 械 振 動,簡諧運動 （理想化的）,機 械 振 動,一、簡諧運動的圖象及應(yīng)用 由簡諧運動的圖象可以獲得的信息： (1)確定振動質(zhì)點在任一時刻的位移；(2)確定振動的振幅；(3)確定振動的周期和頻率；(4)確定各時刻質(zhì)點的振動方向；(5)比較各時刻質(zhì)點加速度的大小和方向．,【例1】 一質(zhì)點做簡諧運動的位移x與時間t的關(guān)系如圖1所示，由圖可知 ( ) 圖1,A．頻率是2 Hz B．振幅是10 cm C．t＝1.7 s時的加速度為正，速度為負 D．t＝0.5 s時質(zhì)點所受的合外力為零 E．圖中a、b兩點速度大小相等、方向相反 F．圖中a、b兩點的加速度大小相等，方向相反,解析 由題圖可知，質(zhì)點振動的周期為2 s，經(jīng)計算得頻率為0.5 Hz.振幅為5 cm，所以A、B選項錯誤；t＝1.7 s時的位移為負，加速度為正，速度為負，因此C選項正確；t＝0.5 s時質(zhì)點在平衡位置，所受的合外力為零，D選項正確；a、b兩點速度大小相等、方向相反，但加速度大小相等、方向相同，加速度方向都為負方向，指向平衡位置，故E正確，F(xiàn)錯誤． 答案 CDE,針對訓(xùn)練1 懸掛在豎直方向上的彈簧振子，周期T＝2 s，從最低點位置向上運動時開始計時，在一個周期內(nèi)的振動圖象如圖2所示，關(guān)于這個圖象，下列說法正確的是 ( ) 圖2,A．t＝1.25 s，振子的加速度為正，速度也為正 B．t＝1 s，彈性勢能最大，重力勢能最小 C．t＝0.5 s，彈性勢能為零，重力勢能最小 D．t＝2 s，彈性勢能最大，重力勢能最小,解析 由圖象可知向上的方向為正，t＝1.25 s時，位移為正，加速度為負，速度也為負，A錯誤；豎直方向的彈簧振子，其振動過程中機械能守恒，在最高點重力勢能最大，動能為零，B錯誤；在最低點重力勢能最小，動能為零，所以彈性勢能最大；在平衡位置，動能最大，由于彈簧發(fā)生形變，彈性勢能不為零，C錯、D正確． 答案 D,二、簡諧運動的周期性和對稱性 1．周期性：做簡諧運動的物體在完成一次全振動后，再次振動時則是重復(fù)上一個全振動的形式，所以做簡諧運動的物體經(jīng)過同一位置可以對應(yīng)不同的時刻，做簡諧運動的物體具有周期性．,2．對稱性 (1)速率的對稱性：系統(tǒng)在關(guān)于平衡位置對稱的兩位置具有相等的速率． (2)加速度和回復(fù)力的對稱性：系統(tǒng)在關(guān)于平衡位置對稱的兩位置具有等大反向的加速度和回復(fù)力． (3)時間的對稱性：系統(tǒng)通過關(guān)于平衡位置對稱的兩段位移的時間相等．振動過程中通過任意兩點A、B的時間與逆向通過的時間相等．,【例2】 某質(zhì)點做簡諧運動，從平衡位置開始計時，經(jīng)0.2 s第一次到達M點，如圖3所示．再經(jīng)過0.1 s第二次到達M點，求它再經(jīng)多長時間第三次到達M點？ 圖3,,,,針對訓(xùn)練2 如圖4所示，一質(zhì)點沿水平直線做簡諧運動，先后以相同速度通過a、b兩點，經(jīng)歷時間tab＝1 s，過b點后再經(jīng)t′＝1 s質(zhì)點第一次反向通過b點．若在這兩秒內(nèi)質(zhì)點所通過的路程是8 cm，試求該質(zhì)點的振動周期和振幅． 圖4,解析 簡諧運動是以平衡位置為中心的對稱運動，因為通過a、b兩點時的速度相同，所以a、b連線的中點O必是振動的平衡位置．根據(jù)簡諧運動的對稱性，可知質(zhì)點從b點返回a點所用的時間必與從a點到b點所用的時間相同，即tba＝tab＝1 s，質(zhì)點從a點經(jīng)左方極端位置d再返回a點所用的時間tada必與質(zhì)點從b點經(jīng)右方極端位置c再返回b點所用的時間tbcb相等，即tada＝tbcb＝t′＝1 s.,,【例3】 (2014·安徽理綜)在科學(xué)研究中，科學(xué)家常將未知現(xiàn)象同已知現(xiàn)象進行比較，找出其共同點，進一步推測未知現(xiàn)象的特性和規(guī)律．法國物理學(xué)家?guī)靵鲈谘芯慨惙N電荷的吸引力問題時，曾將扭秤的振動周期與電荷間距離的關(guān)系類比單擺的振動周期與擺球到地心距離的關(guān)系．已知單擺擺長為l，引力常量為G，地球質(zhì)量為M，擺球到地心的距離為r，則單擺振動周期T與距離r的關(guān)系式為 ( ),,,針對訓(xùn)練3 有兩個同學(xué)利用假期分別去參觀北京大學(xué)和南京大學(xué)的物理實驗室，并各自在那里利用先進的DIS系統(tǒng)較準確地探究了“單擺的周期T與擺長l的關(guān)系”，他們通過校園網(wǎng)交換實驗數(shù)據(jù)，并由計算機繪制了T2－l圖象，如圖5所示，去北大的同學(xué)所測實驗結(jié)果對應(yīng)的圖線是________(填“A”或“B”)．另外，在南大做探究的同學(xué)還利用計算機繪制了兩種單擺的振動圖象(如圖乙)，由圖可知，兩單擺擺長之比la∶lb＝________.,圖5,,