(通用版)2020版高考物理大一轮复习14.1第1节机械振动课件新人教版.pptx
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1、第十四章 机械振动和机械 波(选修3-4),-2-,-3-,第1节 机械振动,-5-,一、简谐运动 1.概念 质点的位移与时间的关系遵从正弦函数 的规律,即它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线 的振动。 2.平衡位置 物体在振动过程中回复力 为零的位置。 3.回复力 (1)定义:使物体返回到平衡位置 的力。 (2)方向:时刻指向平衡位置 。 (3)来源:属于效果 力,可以是某一个力,也可以是几个力的合力 或某个力的分力 。,-6-,4.简谐运动的两种模型,-7-,-8-,5.描述简谐运动的物理量,-9-,二、简谐运动的公式和图像 1.简谐运动的表达式 (1)动力学表达式:F=-kx ,其中
2、“-”表示回复力与位移的方向相反。 (2)运动学表达式:x=Asin(t+) ,其中A代表振幅,=2f表示简谐运动的快慢,(t+)代表简谐运动的相位,叫作初相位 。 2.简谐运动的图像 (1)从平衡位置 开始计时,函数表达式为x=Asin t,图像如图甲所示。,(2)从最大位移处 开始计时,函数表达式为x=Acos t,图像如图乙所示。,-10-,三、受迫振动及共振 1.受迫振动 系统在驱动力 作用下的振动。做受迫振动的物体,它的周期(或频率)等于驱动力 的周期(或频率),而与物体的固有周期(或频率)无 关。 2.共振 做受迫振动的物体,它的固有频率与驱动力的频率越接近,其振幅就越大,当二者相
3、等 时,振幅达到最大,这就是共振现象。共振曲线如图所示。,-11-,做简谐运动的物体的位移与直线运动的物体的位移有什么区别?简谐运动在一个周期内,质点的路程和振幅有什么关系? 提示:简谐运动的位移是以平衡位置为起始点,指向末位置,与位置对应,是时刻的函数;直线运动的位移是以物体的初始位置为起始点,指向末位置,与过程对应,是时间的函数。简谐运动在一个周期T内,质点的路程等于4个振幅。,-12-,考点一,考点二,考点三,简谐运动的特征(师生共研) 1.动力学特征:F=-kx,“-”表示回复力的方向与位移方向相反,k是比例系数,不一定是弹簧的劲度系数。 2.运动学特征: 简谐运动的加速度与物体偏离平
4、衡位置的位移成正比而方向相反,为变加速运动,远离平衡位置时x、F、a、Ep均增大,v、Ek均减小,靠近平衡位置时则相反。 3.运动的周期性特征:相隔T或nT的两个时刻,振子处于同一位置且振动状态相同。,-13-,考点一,考点二,考点三,4.对称性特征 (1)相隔 T(n为正整数)的两个时刻,振子位置关于平衡位置对称,位移、速度、加速度大小相等,方向相反。 (2)如图所示,振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P(OP=OP)时,速度的大小、动能、势能相等,相对于平衡位置的位移大小相等。(3)振子由P到O所用时间等于由O到P所用时间,即tPO=tOP。 (4)振子往复过程中通过同一段路程(如OP段
5、)所用时间相等,即tOP=tPO。 5.能量特征:振动的能量包括动能Ek和势能Ep,简谐运动过程中,系统的动能与势能相互转化,系统的机械能守恒。,-14-,考点一,考点二,考点三,例1(多选)如图所示,轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y=0.1sin 2.5t m。t=0时刻,一小球从距物块h高处自由落下,t=0.6 s时,小球恰好与物块处于同一高度。重力加速度g取10 m/s2。以下判断正确的是( )A.h=1.7 m B.简谐运动的周期是0.8 s C.0.6 s内物块运动的路程为0.2 m D.t=0.4 s时,物块与
6、小球运动方向相反,答案,解析,-15-,考点一,考点二,考点三,思维点拨(1)由物块做简谐运动的表达式确定物块的振幅和振动周期。 (2)确定0.6 s时物块所在的位置。 (3)确定0.6 s时小球下落的高度与h的关系。,-16-,考点一,考点二,考点三,例2(多选)(2018天津卷)一振子沿x轴做简谐运动,平衡位置在坐标原点。t=0时振子的位移为-0.1 m,t=1 s时位移为0.1 m,则( ),C.若振幅为0.2 m,振子的周期可能为4 s D.若振幅为0.2 m,振子的周期可能为6 s,答案,解析,-17-,考点一,考点二,考点三,方法归纳1.做简谐运动的物体经过平衡位置时,回复力一定为
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