物理一轮复习课件34.1机械振动1

1、选修3-4(选考),本部分作为选考内容各高考试题均有出现。考查点主要是： (一)机械振动和机械波部分 1.简谐运动的描述，振幅、周期、频率、相位及表达式x=Asin(t+)的考查。 2.简谐运动的位移、回复力、速度、加速度、能量的变化规律。 3.弹簧振子和单摆模型，单摆周期公式。 4.实验：利用单摆测定当地的重力加速度。 5.振动图象和波动图象的理解和应用。 6.波长、频率和波速的关系式v=f 在波的传播问题中的分析和应用。 7.波的干涉、衍射现象的分析和应用。 (二)光部分 1.光的折射现象及折射率的应用。 2.光的全反射现象及临界角的应用。 3.棱镜及光导纤维问题。 4.光的干涉、衍射现象

2、及条件。 5.实验：测定玻璃的折射率。 6.实验：用双缝干涉测量光的波长。,由于本部分知识属于选考内容，分值不高，相应的试题难度较小，将以中等或中等偏下难度题目的考查为主，但综合度稍大，对理解能力、推理能力、空间想象能力要求较高，故在复习时，要深刻理解概念的内涵和外延，把握基本规律，对于振动和波的传播“空间周期性、时间周期性”及“两类图象”要充分重视；对光的折射、全反射，注重结合实际解决问题，并注意数学几何知识结合的分析能力培养；对电磁波部分，把握“波动”共性，更要加以区别；对相对论部分主要是了解相对论的一些基本观点，理解质速关系、质能关系。,如图3.4-1-4所示，弹簧振子以O为平衡位置，在

3、CB间做简谐运动，振动过程中振子位移、回复力、速度、加速度、动能、弹性势能的变化如下表所示。,要点一 简谐运动中各物理量的变化规律,图3.4-1-4,说明：符号、分别表示增大、减小，设向右为正方向。,学案1 机 械 振 动,2.时间周期性 经过t=nT(n为正整数)，质点回到出发点，所有的运动描述量完全相同。 经过 (n为正整数)，质点所处位置必定与原来的位置关于平衡位置对称，所有的运动描述量大小相等，如果为矢量，则方向相反。,要点二 简谐运动的往复性、周期性和对称性,体验应用 1.做简谐运动的质点，先后经过同一位置时下列物理量 不同的是 ( ) A.位移 B.加速度 C.势能 D.速度,D,

4、1.空间周期性 在同一位置时，振子的位移相等，回复力、加速度、动能和势能也相等；速度大小相等，方向可能相同，也可能相反。 在关于平衡位置的对称点，位移、回复力和加速度等大反向；速度大小相等，方向可能相同或相反；动能与势能的大小均相等。,2.一质点沿直线运动，先后以相 同的速度依次通过图3.4-1-5中 的A、B两点，历时2s。质点通 过B点后再经过2s第二次通过B 点，已知A、B之间的距离为8 cm，则B点的位移xB=_cm， 振动周期T=_ s。,图3.4-1-5,4,8,体验应用,2.受迫振动的振幅A与驱动力的频率f的关系共振曲线(如图3.4-1-6所示)，f固表示振动物体的固有频率，当f

5、=f固时振幅最大。,要点三 自由振动、受迫振动和共振,1.自由振动、受迫振动和共振的关系比较,图3.4-1-6,3.在接近收费口的道路上安装了若干条突起于路 面且与行驶方向垂直的减速带，减速带间距为 10 m，当车辆经过减速带时会产生振动。若某 汽车的固有频率为1.25 Hz，则当该车以_ m/s的速度行驶在此减速区时颠簸得最厉害，我 们把这种现象称为_。,共振,12.5,体验应用,【例1】光滑的水平面上叠放有质量分别为m和m/2的两木块，下方木块和一 劲度系数为k的弹簧相连，弹簧的另一端固定在墙上，如图3.4-1-7所示。 已知两木块之间的最大静摩擦力为f，为使这两个木块组成的系统像一 个整

6、体一样地振动，系统的最大振幅为 ( ) A. f/k B. (2f)/k C. (3f)/k D. (4f)/k,热点一 简谐运动的力学特征,图3.4-1-7,【解析】对 的木块来讲，随同质量为m的木块 一起做简谐运动，其最大加速度 。故系统 共同最大加速度 ，弹簧的最大拉力为 设最大振幅为A 则： 故C正确。,C,【例2】一质点简谐运动的振动图象如图3.4-1-8所示。 (1)该质点振动的振幅是_cm。周期是 _s。初相是_。 (2)写出该质点简谐运动的表达式，并求出当t=1 s 时质点的位移。,热点二 简谐运动的图象表达式,图3.4-1-8,【名师支招】(1)应用振动图象可直接读出振幅、周

7、期、初相。 (2)书写简谐运动表达式，可根据位移通式x=Asin(t+)，结合从图象上得到的振幅A和初相，周期T，再根据=(2)/T，解出代入即可。,【解析】(1)由质点振动图象可得A=8 cm，T=0.2 s，=/2， (2)=2/T=10 rad/s。 质点简谐运动表达式为 x=8sin(10t+/2) cm，当t=1 s时，x= 8 cm。,【答案】(2)x=8sin(10t+/2) cm=8 cm,8,0.2,/2,【解析】(1)因小滑块沿半球形容器内壁做 10的运动，可以等效为摆长为容器半径R 的单摆的简谐运动，由图(乙)可知该运动周期T0.2。 由单摆振动周期公式 ，得 ，代入数据

8、，得R0.1 m,在最高点A，有Fmin=0.495 N。在最低点B，有Fmax-mg=(mv2)/R,式中Fmax=0.510 N。 从A到B过程中，滑块机械能守恒，则 mv2=mgR(1-cos) 解得cos=0.99,则m=0.05 kg。 (2)滑块机械能 =510-4 故此滑块质量m=0.05 kg，球半径R=0.1 m，运动过程中只有重力做功，守恒的是机械能E510-4 。,热点三 单摆及其应用,【例3】将一测力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力。图3.4-1-9(甲)表示 小滑块(可视为质点)沿固定的光滑半球形容器内壁在竖直平面的A、A之间来回 滑动。A、A点与O点连线与竖直方向夹角相等且都为，均小于10，图3.4-1 -9(乙)表示滑块对器壁的压力F随时间t变化的曲线，且图中t=0为滑块从A点开始运 动的时刻。试根据力学规律和题中(包括图中)所给的信息，求： (1)小滑块的质量、容器的半径； (2)滑块运动过程中的守恒量。(g取10m/s2),图3.4-1-9,【答案】(1)0.05 kg 0.1 m (2)机械能,热点四 受迫振动与共振 【例4】2009年高考宁夏理综卷某振动系统的固有频率为f0，在 周 期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f。若驱动力的 振幅保持不变，下列说法正确的是_(填入选项前的字母