新高考物理一轮复习专题八机械振动与机械波教学课件.ppt

考点一机械振动一、简谐运动1.定义如果物体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,这样的振动是一种简谐运动。2.描述简谐运动的物理量(1)位移:由平衡位置指向振动物体所在位置的有向线段。(2)振幅:振动物体离开平衡位置的最大距离。(3)回复力:振动物体偏离平衡位置后,所受到的使它回到平衡位置的力。特点:①方向总是指向平衡位置。②效果力,提供回复力的可以是一个力、几个力的合力或某一个力的分力。③将物体所受外力正交分解后,回复力是沿速度方向上的合

力。(4)周期T和频率f:描述振动快慢的物理量,两者互为倒数关系。位移表达式x=Asin(ωt+φ)(ω=?=2πf,φ叫作初相位)动力学特征F=-kx(“-”表示回复力的方向与位移的方向相

反)能量特征(1)振幅越大,系统能量越大(2)在运动过程中,动能和势能相互转化,系统的机

械能守恒周期性特征物体的位移、回复力、加速度和速度均随时间发

生周期性变化,变化周期就等于简谐运动的周期T;

动能和势能也随时间发生周期性变化,周期为?3.简谐运动的特征对称性特征(1)如图甲所示,相隔Δt=?T(n=0,1,2,…)的两个时刻,物体的位置关于平衡位置对称,位移、速

度及加速度均大小相等,方向相反,且动能、势能

均相等(2)如图乙所示,物体来回通过相同的两点间所用

的时间相等,如tBC=tCB;物体经过关于平衡位置对称

的等长的两段距离的时间相等,如tBC=tBC??4.简谐运动的振动图像(1)图像?(2)意义反映一个质点振动的位移随时间变化的规律(不是质点的运动轨迹)。(3)特点简谐运动的图线都是正弦或余弦曲线。(4)蕴含信息①振幅A、周期T以及各时刻质点的位置、某段时间内质点的位移。②各时刻回复力、加速度、速度、位移的方向。判断速度方向可以作曲线上某点的

切线,若切线的斜率为正,说明该时刻的速度方向为正方向。③某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况。例如当x为正

且增大时,由F=-kx,可知F为负,大小增大,故a=?为负,大小增大;当x=0时,a=0,v最大;x最大时,a最大,v=0。例1????(多选)某弹簧振子在水平方向上做简谐运动,其振动图像如图所示,则振子在?(????)

A.0~60s内的路程为15mB.0~60s内的位移为零C.第3s末与第5s末的速度相同D.第3s末与第5s末的加速度相同?解析????由题图可知A=0.5m,T=8s,则60s=?T,所以振子在0~60s内的路程s=?×4A=15m,A正确。0s时和60s时振子均位于平衡位置,所以0~60s内振子的位移为零,B正

确。第3s末与第5s末振子的位置关于平衡位置对称,可得加速度大小相等,方向相反;

由振动图像中图线上某点切线的斜率的正负表示速度的方向及对称性可得振子在这

两个时刻的速度相同,C正确,D错误。?答案????ABC5.简谐运动的两类基本模型弹簧振子(水平)单摆???简谐运动条件(1)弹簧质量忽略不计(2)无摩擦力等阻力(3)在弹簧弹性限度内(1)摆线为不可伸缩的轻质细线,

摆球的直径与线的长度相比可

忽略(2)无外界阻力或驱动力(3)最大摆角≤5°?由弹簧弹力提供由摆球重力沿垂直于摆线方向

的分力提供平衡位置弹簧原长处最低点周期T=2π?与振幅无关T=2π?(1)L为摆长,表示从悬点到摆球

重心的距离(2)g为当地重力加速度能量转化弹性势能与动能的相互转化,系

统机械能守恒重力势能与动能的相互转化,机

械能守恒二、受迫振动共振1.受迫振动(1)定义:系统在驱动力作用下的振动。(2)特点:受迫振动的频率等于驱动力的频率,跟系统的固有频率无关。2.共振(1)现象:当驱动力的频率等于系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大。(2)条件:驱动力的频率等于固有频率。(3)共振曲线(如图所示)。3.简谐运动、受迫振动和共振的比较简谐运动受迫振动共振受力情况受回复力受驱动力作用受驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质决定,即固有周期T0或固有频率f0由驱动力的周期或频率

决定,即T=T驱或f=f驱T驱=T0或f驱=f0振动能量振动系统的机械能不变由产生驱动力的物体提

供振动物体获得的能量最

大常见例子弹簧振子或单摆(θ≤5°)机械工作时底座发生的

振动共振筛、声音的共鸣等考点二机械波一、机械波的传播与描述1.机械波(1)机械波的形成条件:①有波源;②有传播介质。(2)机械