高中物理 第一章 機(jī)械振動(dòng)歸納與整理課件1 粵教版選修3-4.ppt

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機(jī)械振動(dòng),,,,機(jī)械振動(dòng),,,,,,,專題一,專題二,專題三,專題一 簡諧運(yùn)動(dòng)的周期性和對稱性 1.周期性:做簡諧運(yùn)動(dòng)的物體經(jīng)過一個(gè)周期或幾個(gè)周期后,能回到原來的狀態(tài),因此在處理實(shí)際問題中,要注意到多解的可能性。 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)時(shí)間的對稱性:系統(tǒng)在通過關(guān)于平衡位置對稱的兩段位移的時(shí)間相等。振動(dòng)過程中通過任意兩點(diǎn)A、B的時(shí)間與逆向通過的時(shí)間相等。 (3)加速度的對稱性: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。,專題一,專題二,專題三,【例1】 某質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng),從平衡位置開始計(jì)時(shí),經(jīng)0.2 s第一次到達(dá)M點(diǎn),如圖所示。再經(jīng)過0.1 s第二次到達(dá)M點(diǎn),求它再經(jīng)多長時(shí)間第三次到達(dá)M點(diǎn)? (導(dǎo)學(xué)號51150016),解析:解本題的關(guān)鍵是要弄清簡諧運(yùn)動(dòng)的對稱性。 第一種情況,質(zhì)點(diǎn)由O點(diǎn)經(jīng)過t1=0.2 s直接到達(dá)M,再經(jīng)過t2=0.1 s由點(diǎn)C回到M。由對稱性可知,質(zhì)點(diǎn)由點(diǎn)M到達(dá)C點(diǎn)所需要的時(shí)間與由點(diǎn)C返回M所需要的時(shí)間相等,所以質(zhì)點(diǎn)由M到達(dá)C的時(shí)間為 質(zhì)點(diǎn)由點(diǎn)O到達(dá)C的時(shí)間為從點(diǎn)O到達(dá)M和從點(diǎn)M到達(dá)C的時(shí)間之和,這一時(shí)間則恰好是 ,所以該振動(dòng)的周期為T=4(t1+t)=4(0.2+0.05) s=1 s,,專題一,專題二,專題三,點(diǎn)撥:本題還可以假定M點(diǎn)位置確定,而從平衡位置出發(fā)的方向可能沿x軸正方向,也可能沿x軸負(fù)方向,從而帶來兩解,兩種假設(shè)方法,答案相同。,專題一,專題二,專題三,遷移訓(xùn)練1 一個(gè)做簡諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),先后以同樣的速度通過相距10 cm的A、B兩點(diǎn),歷時(shí)0.5 s(如圖所示)。過B點(diǎn)后再經(jīng)過t=0.5 s質(zhì)點(diǎn)以大小相等、方向相反的速度再次通過B點(diǎn),則質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期是( ) (導(dǎo)學(xué)號51150017) A.0.5 s B.1.0 s C.2.0 s D.4.0 s 答案:C,專題一,專題二,專題三,專題一,專題二,專題三,專題一,專題二,專題三,【例2】 如圖所示,MN為半徑較大的光滑圓弧軌道的一部分,把小球A放在MN的圓心處,再把另一小球B放在MN上最低點(diǎn)C很近的B點(diǎn)處,今使兩球同時(shí)自由釋放,則在不計(jì)空氣阻力時(shí)有( ) (導(dǎo)學(xué)號51150018) A.A球先到達(dá)C點(diǎn) B.B球先到達(dá)C點(diǎn) C.兩球同時(shí)到達(dá)C點(diǎn) D.無法確定哪一個(gè)球先到達(dá)C點(diǎn),專題一,專題二,專題三,答案:A,專題一,專題二,專題三,專題一,專題二,專題三,遷移訓(xùn)練2 如圖所示,三根長度均為l0的繩l1、l2、l3共同系住一密度均勻的小球m,球的直徑為d(d?l0),繩l2、l3與天花板的夾角α=30,則: (導(dǎo)學(xué)號51150019) (1)若小球在紙面內(nèi)做小角度的左右擺動(dòng),則周期T1為多少? (2)若小球做垂直于紙面的小角度擺動(dòng),則周期T2又為多少?,專題一,專題二,專題三,專題一,專題二,專題三,專題三 振動(dòng)圖象 如圖所示,則 1.從圖象上可知振動(dòng)的振幅為A; 2.從圖象上可知振動(dòng)的周期為T; 3.從圖象上可知質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻的位移,t1時(shí)刻對應(yīng)位移x1,t2時(shí)刻對應(yīng)位移x2;,專題一,專題二,專題三,4.從圖象上可以比較質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻速度的大小及符號(表示方向),如t1時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度較t2時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度小,t1時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度為負(fù),t2時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的速度也為負(fù)(t1時(shí)刻是質(zhì)點(diǎn)由正的最大位移處向平衡位置運(yùn)動(dòng)過程中的某一時(shí)刻,而t2時(shí)刻是質(zhì)點(diǎn)由平衡位置向負(fù)的最大位移處運(yùn)動(dòng)過程中的某一時(shí)刻); 5.從圖象上可以比較質(zhì)點(diǎn)在各個(gè)時(shí)刻加速度的大小及符號,如t1時(shí)刻的加速度較質(zhì)點(diǎn)在t2時(shí)刻的加速度大,t1時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)加速度符號為負(fù),t2時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)加速度符號為正; 6.從圖象可以看出質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻之間的相位差。,專題一,專題二,專題三,【例3】 如圖所示,是一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象。根據(jù)圖象回答下列問題。 (導(dǎo)學(xué)號51150020) (1)振動(dòng)的振幅; (2)振動(dòng)的頻率; (3)在t=0.1 s、0.3 s、0.5 s、0.7 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向; (4)質(zhì)點(diǎn)速度首次具有負(fù)方向最大值的時(shí)刻和位置; (5)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的加速度首次具有負(fù)方向最大值的時(shí)刻和位置; (6)在0.6 s至0.8 s這段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況。,專題一,專題二,專題三,解析:(1)振幅為最大位移的絕對值,從題中圖象可知振幅A=5 cm。 (2)從題中圖象可知周期T=0.8 s,則 (3)由各時(shí)刻的位移變化過程可判斷,t=0.1 s、0.7 s 時(shí),質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向?yàn)檎较?t=0.3 s、0.5 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向?yàn)樨?fù)方向。 (4)質(zhì)點(diǎn)在0.4 s通過平衡位置時(shí),首次具有負(fù)方向的速度最大值。 (5)質(zhì)點(diǎn)在0.2 s時(shí)處于正向最大位移處,此時(shí)加速度首次具有負(fù)方向的最大值。 (6)在0.6 s至0.8 s這段時(shí)間內(nèi),從題中圖象上可以看出,質(zhì)點(diǎn)沿負(fù)方向的位移不斷減小,說明質(zhì)點(diǎn)正沿著正方向由負(fù)方向最大位移處向著平衡位置運(yùn)動(dòng),所以質(zhì)點(diǎn)做加速運(yùn)動(dòng)。 答案:(1)5 cm (2)1.25 Hz (3)見解析 (4)0.4 s 平衡位置 (5)0.2 s 正向最大位移處 (6)見解析,專題一,專題二,專題三,遷移訓(xùn)練3 甲、乙兩彈簧振子,振動(dòng)圖象如圖所示,則( ) (導(dǎo)學(xué)號51150021) A.兩彈簧振子完全相同 B.兩彈簧振子所受回復(fù)力最大值之比F甲∶F乙=2∶1 C.振子甲速度為0時(shí),振子乙速度最大 D.振子的振動(dòng)頻率之比f甲∶f乙=2∶1 答案:C 解析:彈簧振子的周期與其本身性質(zhì)有關(guān),A錯(cuò)誤;由于振幅表示振動(dòng)的能量而不是回復(fù)力,B錯(cuò)誤;振子在平衡位置時(shí)速度最大,在位移最大處時(shí)速度為0,C正確;由題圖可知T甲∶T乙=2∶1,即f甲∶f乙=1∶2,D錯(cuò)誤。,專題一,專題二,專題三,