人教版 (2019)選擇性必修 第一冊第二章 機(jī)械振動綜合與測試課文課件ppt

這是一份人教版 (2019)選擇性必修 第一冊第二章 機(jī)械振動綜合與測試課文課件ppt，共40頁。PPT課件主要包含了章末小結(jié)，知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，機(jī)械振動，方法歸納提煉，ABD，方法二圖像法，05s，0×10－2，進(jìn)考場練真題，高考真題探析等內(nèi)容，歡迎下載使用。
一、簡諧運(yùn)動的兩個模型——彈簧振子和單擺1．彈簧振子彈簧振子是一種忽略摩擦、忽略彈簧質(zhì)量的理想化模型。對于彈簧振子來講，彈簧的勁度系數(shù)確定了，振子的質(zhì)量確定了，其振動的周期和頻率也就確定了。無論是水平放置還是豎直懸掛，T和f均不變，即其周期T和頻率f由振動系統(tǒng)本身的條件決定。振動的回復(fù)力可能是彈力或重力與彈力的合力，視具體情況而定。
(多選)下列說法正確的是(　　)A．在同一地點(diǎn)，單擺做簡諧振動的周期的平方與其擺長成正比B．彈簧振子做簡諧振動時，振動系統(tǒng)的勢能與動能之和保持不變C．在同一地點(diǎn)，當(dāng)擺長不變時，擺球質(zhì)量越大，單擺做簡諧振動的周期越小D．系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動時，系統(tǒng)振動的頻率等于周期性驅(qū)動力的頻率E．已知彈簧振子初始時刻的位置及其振動周期，就可知振子在任意時刻運(yùn)動速度的方向
若彈簧振子初始時刻的位置在兩側(cè)位移最大處，知道周期后，可以確定任意時刻運(yùn)動速度的方向，若彈簧振子初始時刻的位置不在兩側(cè)位移最大處，則無法確定，故選項E錯誤。
二、簡諧運(yùn)動的往復(fù)性、對稱性和周期性1．變化特點(diǎn)：抓住兩條線第一，從中間到兩邊(平衡位置到最大位移)：x↑，F(xiàn)↑，a↑，v↓，動能Ek↓，勢能Ep↑，機(jī)械能E不變。第二，從兩邊到中間(最大位移到平衡位置)：x↓，F(xiàn)↓，a↓，v↑，動能Ek↑，勢能Ep↓，機(jī)械能E不變。
2．運(yùn)動規(guī)律(1)周期性——簡諧運(yùn)動的物體經(jīng)過一個周期或幾個周期后，能回到原來的狀態(tài)。(2)對稱性——簡諧運(yùn)動的物體具有相對平衡位置的對稱性。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(或回復(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)在通過關(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(diǎn)A、B的時間與逆向通過的時間相等。
(2021·重慶市高三上學(xué)期一診)彈簧振子以 O 為平衡位置，在 B、C 兩點(diǎn)間做簡諧運(yùn)動，在 t＝0 時，振子從 O、B 間的 P 點(diǎn)以速度 v向 B 運(yùn)動，在 t1＝0.4 s時振子的速度第一次為－v，在 t2＝0.6 s時振子速度第二次為－v，已知 B、C 之間的距離為 20 cm，則彈簧振子的振幅為______cm，周期為______ s，振子在 0～2.6 s 內(nèi)通過的路程為____cm。
三、振動圖像的應(yīng)用1．確定振動的振幅如圖所示的振幅是10 cm。
4．確定各時刻質(zhì)點(diǎn)的振動方向如圖中的t1時刻，質(zhì)點(diǎn)正遠(yuǎn)離平衡位置向位移的正方向運(yùn)動；在t3時刻，質(zhì)點(diǎn)正沿正方向向著平衡位置運(yùn)動。5．比較各時刻質(zhì)點(diǎn)加速度的大小和方向如圖中t1時刻質(zhì)點(diǎn)位移x1為正，則加速度a1為負(fù)；t2時刻質(zhì)點(diǎn)位移x2為負(fù)，則加速度a2為正，又因為|x1|>|x2|，所以|a1|>|a2|。
(2019·山東省日照市高二下學(xué)期三校聯(lián)考)如圖所示是甲、乙兩彈簧振子的振動圖像，則可知(　　)A．兩彈簧振子振幅相同B．振子的振動頻率之比f甲f乙＝12C．振子乙速度最大時，振子甲速度為零D．兩彈簧振子所受回復(fù)力最大值之比F甲F乙＝21
解析：由圖可知甲的振幅為10 cm，乙的振幅為5 cm，故A錯誤；由圖知甲的頻率與乙的頻率之比為12，故B正確；當(dāng)振子乙到達(dá)平衡位置時甲可能到達(dá)最大位移處也可能處于平衡位置，故選項C錯誤；因F甲＝k甲A甲，F(xiàn)乙＝k乙A乙，由于k甲和k乙關(guān)系未知，因此無法判斷F甲F乙＝21，所以選項D錯誤。
(2020·湖北名校聯(lián)盟高二下學(xué)期期中)某實驗小組在利用單擺測定當(dāng)?shù)刂亓铀俣鹊膶嶒炛校?br/>(1)用游標(biāo)卡尺測定擺球的直徑，測量結(jié)果如圖甲所示，則該擺球的直徑為_______cm。擺動時偏角滿足的條件是偏角小于5°，為了減小測量周期的誤差，計時開始時，擺球應(yīng)是經(jīng)過最____(填“高”或“低”)點(diǎn)的位置，且用停表測量單擺完成多次全振動所用的時間，求出周期。圖乙中停表示數(shù)為一單擺全振動50次所需的時間，則單擺振動周期為__________。(2)用最小刻度為1 mm的刻度尺測擺長，測量情況如圖丙所示，O為懸掛點(diǎn)，從圖丙中可知單擺的擺長為___________m。(3)若用L表示擺長，T表示周期，那么重力加速度的表達(dá)式為g＝_______。
(4)考慮到單擺振動時空氣浮力的影響后，學(xué)生甲說：“因為空氣浮力與擺球重力方向相反，它對球的作用相當(dāng)于重力加速度變小，因此振動周期變大。”學(xué)生乙說：“浮力對擺球的影響好像用一個輕一些的擺球做實驗，因此振動周期不變”，這兩個學(xué)生中___。A．學(xué)生甲的說法正確B．學(xué)生乙的說法正確C．兩學(xué)生的說法都是錯誤的
(5)某同學(xué)用單擺測量當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?。他測出了擺線長度L和擺動周期T，如圖丁(a)所示。通過改變懸線長度L，測出對應(yīng)的擺動周期T，獲得多組T與L，再以T2為縱軸、L為橫軸畫出函數(shù)關(guān)系圖像如圖丁(b)所示。由圖像可知，擺球的半徑r＝_____________m，當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭＝____m/s2；由此種方法得到的重力加速度值與實際的重力加速度值相比會______(選填“偏大”“偏小”或“一樣”)。
(2020·全國新課標(biāo)Ⅱ卷，34)用一個擺長為80.0 cm的單擺做實驗，要求擺動的最大角度小于5°，則開始時將擺球拉離平衡位置的距離應(yīng)不超過______ cm(保留1位小數(shù))。(提示：單擺被拉開小角度的情況下，所求的距離約等于擺球沿圓弧移動的路程。)某同學(xué)想設(shè)計一個新單擺，要求新單擺擺動10個周期的時間與原單擺擺動11個周期的時間相等。新單擺的擺長應(yīng)該取為_______ cm。思路引導(dǎo)：本題考查了單擺實驗，意在考查考生的綜合分析能力。理解并掌握實驗原理是解題關(guān)鍵。
二、臨場真題練兵1．(多選)(2019·江蘇卷，13B)一個單擺做簡諧運(yùn)動，在偏角增大的過程中，擺球的(　　)A．位移增大　　B．速度增大C．回復(fù)力增大D．機(jī)械能增大解析：擺球做簡諧運(yùn)動，在平衡位置處位移為零，在擺角增大的過程中，擺球的位移增大，速度減小，選項A正確，B錯誤；在擺角增大的過程中，擺球受到的回復(fù)力增大，選項C正確；單擺做簡諧運(yùn)動，機(jī)械能守恒，所以在擺角增大的過程中，擺球機(jī)械能保持不變，選項D錯誤。
3．(2021·河北卷，16(1))如圖，一彈簧振子沿x軸做簡諧運(yùn)動，振子零時刻向右經(jīng)過A點(diǎn)，2 s后第一次到達(dá)B點(diǎn)，已知振子經(jīng)過A、B兩點(diǎn)時的速度大小相等，2 s內(nèi)經(jīng)過的路程為0.4 m。該彈簧振子的周期為___s，振幅為______ m。
解析：根據(jù)簡諧運(yùn)動對稱性可知，振子零時刻向右經(jīng)過A點(diǎn)，2 s后第一次到達(dá)B點(diǎn)，已知振子經(jīng)過A、B兩點(diǎn)時的速度大小相等，則A、B兩點(diǎn)關(guān)于平衡位置對稱，而振動經(jīng)過了半個周期的運(yùn)動，則周期為T＝2t＝4 s，從A到B經(jīng)過了半個周期的振動，路程為s＝0.4 m，而一個完整的周期路程為0.8 m，為4個振幅的路程，有4A＝0.8 m，解得振幅為A＝0.2 m。