2023年新教材高中物理第2章机械振动本章小结课件粤教版选择性必修第一册.pptx

第二章机械振动本章小结构建知识网络机械振动机械振动机械振动机械振动归纳专题小结1描描述述简简谐谐运运动动的的矢矢量量(F、a、x、v)，分分析析这这些些矢矢量量在在运运动动过过程程中中的的变变化化时时，可可以以根根据据题题意意作作出出运运动动简简图图，把把振振子子的的运运动动过过程程表表示示出出来来，再来分析各个量的变化再来分析各个量的变化专题专题1简谐运动的描述及规律简谐运动的描述及规律2简谐运动的图像能够反映简谐运动的规律简谐运动的图像能够反映简谐运动的规律(1)由图像可以知道振动的周期；由图像可以知道振动的周期；(2)读出不同时刻的位移；读出不同时刻的位移；(3)确定速度的大小、方向的变化趋势；确定速度的大小、方向的变化趋势；(4)根根据据位位移移的的变变化化判判断断加加速速度度的的变变化化、质质点点的的动动能能和和势势能能的的变变化化情情况况3思路方法思路方法(1)根根据据简简谐谐运运动动图图像像的的描描绘绘方方法法和和图图像像的的物物理理意意义义，明明确确纵纵轴轴、横横轴所代表的物理量及单位轴所代表的物理量及单位(2)将将简简谐谐运运动动图图像像跟跟具具体体运运动动过过程程或或振振动动模模型型联联系系起起来来，根根据据图图像像画出实际振动或模型的草图，对比分析画出实际振动或模型的草图，对比分析(3)判断简谐运动的回复力、加速度、速度变化的一般思路：判断简谐运动的回复力、加速度、速度变化的一般思路：根据根据Fkx判断回复力判断回复力F的变化情况；的变化情况；根据根据Fma判断加速度的变化情况；判断加速度的变化情况；根据运动方向与加速度方向的关系判断速度的变化情况根据运动方向与加速度方向的关系判断速度的变化情况例例1如如图图所所示示，一一弹弹簧簧振振子子沿沿光光滑滑水水平平杆杆在在BC间间做做简简谐谐运运动动，O为为平平衡衡位位置置，振振幅幅A6 cm.从从振振子子经经过过图图中中B点点时时开开始始计计时时，经经时时间间0.1 s第第一一次次到到达达O点点，则则振振子子的的振振动动周周期期T_s；取取向向右右为为正正方方向向，则振子振动方程的表达式为则振子振动方程的表达式为_如如图图所所示示，物物体体在在A与与B间间运运动动，O点点为为平平衡衡位位置置，C和和D两两点点关关于于O点对称，则有：点对称，则有：专题专题2简谐运动的对称性简谐运动的对称性2速度的对称速度的对称(1)物体连续两次经过同一点物体连续两次经过同一点(如如D点点)的速度大小相等，方向相反的速度大小相等，方向相反(2)物物体体经经过过关关于于O点点对对称称的的两两点点(如如C与与D)的的速速度度大大小小相相等等，方方向向可可能相同，也可能相反能相同，也可能相反3位移对称位移对称(1)物体经过同一点物体经过同一点(如如C点点)时，位移相同时，位移相同(2)物物体体经经过过关关于于O点点对对称称的的两两点点(如如C与与D)时时，位位移移大大小小相相等等，方方向向相反相反4加速度对称加速度对称(1)物体经过同一点物体经过同一点(如如C点点)时，加速度相同时，加速度相同(2)物物体体经经过过关关于于O点点对对称称的的两两点点(如如C与与D)时时，加加速速度度大大小小相相等等，方方向相反向相反例例2如如图图所所示示，质质量量为为3m的的框框架架放放在在一一水水平平台台秤秤上上，一一轻轻质质弹弹簧簧上上端端固固定定在在框框架架上上，下下端端拴拴一一质质量量为为m的的金金属属小小球球，小小球球上上下下振振动动当当小小球球运运动动到到最最低低点点时时，台台秤秤的的示示数数为为5mg，小小球球运运动动到到最最高高点点时时，台台秤秤的示数为的示数为_，此时小球的瞬时加速度大小为，此时小球的瞬时加速度大小为_解解析析：当当小小球球运运动动到到最最低低点点时时，台台秤秤示示数数为为5mg，即即框框架架对对台台秤秤的的压力大小为压力大小为5mg，由牛顿第三定律知，台秤对框架的支持力为由牛顿第三定律知，台秤对框架的支持力为FN5mg.设设最最低低点点时时小小球球的的加加速速度度大大小小为为a，弹弹簧簧的的弹弹力力为为F.此此时时框框架架的的加加速速度大小为零，则对框架分析得度大小为零，则对框架分析得F3mgFN，解得解得F2mg.对小球应用牛顿第二定律得对小球应用牛顿第二定律得F合合Fmgmg，又又F合合ma，解得，解得ag.由由弹弹簧簧振振子子的的对对称称性性可可知知，小小球球运运动动到到最最高高点点时时，小小球球加加速速度度的的大大小小也也为为g，方方向向竖竖直直向向下下，所所以以此此时时弹弹簧簧处处于于原原长长，对对框框架架没没有有作作用用力力，台秤的示数为框架的重力，即为台秤的示数为框架的重力，即为3mg.答案：答案：3mgg 专题专题3单摆周期公式的应用单摆周期公式的应用例例3有有一一单单摆摆，其其摆摆长长l102 m，摆摆球球的的质质量量m0.10 kg，已已知知单摆做简谐运动，单摆振动单摆做简谐运动，单摆振动30次用的时间次用的时间t60.8 s(取取3.14)(1)求当地的重力加速度求当地的重力加速度(结果保留结果保留3位有效数字位有效数字)(2)如果将这个摆改为秒摆，摆长应怎样改变？改变多少？如果将这个摆改为秒摆，摆长应怎样改变？改变多少？答案：答案：(1)9.79 m/s2(2)应缩短摆长，缩短应缩短摆长，缩短0.02 m典练素养提升1科科学学思思维维质质点点运运动动的的位位移移x与与时时间间t的的关关系系如如图图所所示示，其其中中不不属属于机械振动的是于机械振动的是()A B C D【答案】【答案】D【解解析析】机机械械振振动动是是指指在在平平衡衡位位置置附附近近的的往往复复运运动动，A、B、C项项属属于于机机械械振振动动；D图图中中质质点点运运动动一一段段时时间间就就趋趋于于静静止止了了，D项项不不属属于于机机械械振动振动【答案】【答案】D3科科学学推推理理如如图图甲甲所所示示，水水平平的的光光滑滑杆杆上上有有一一弹弹簧簧振振子子，振振子子以以O点点为为平平衡衡位位置置，在在a、b两两点点之之间间做做简简谐谐运运动动，其其振振动动图图像像如如图图乙乙所所示示由振动图像可以得知由振动图像可以得知()A从从t1到到t2，振子正从，振子正从O点向点向a点运动点运动B在在t0时刻，振子的位置在时刻，振子的位置在a点点C在在tt1时刻，振子的速度最大时刻，振子的速度最大D在在tt2时刻，振子的加速度为零时刻，振子的加速度为零【答案】【答案】C【解解析析】由由图图像像可可知知，从从t1到到t2，振振子子从从平平衡衡位位置置向向x轴轴正正向向运运动动，即即振振子子正正从从O点点向向b点点运运动动，A错错误误；在在t0时时刻刻，振振子子在在平平衡衡位位置置，即即振振子子的的位位置置在在O点点，B错错误误；在在tt1时时刻刻，振振子子在在平平衡衡位位置置，此此时时速速度度最最大大，C正正确确；在在tt2时时刻刻，振振子子的的位位移移最最大大，回回复复力力最最大大，加加速速度度最最大，大，D错误错误4科科学学推推理理如如图图所所示示，质质量量为为m的的物物体体A放放置置在在质质量量为为M的的物物体体B上上，B与与弹弹簧簧相相连连，它它们们一一起起在在光光滑滑水水平平面面上上做做简简谐谐运运动动，振振动动过过程程中中A、B之之间间无无相相对对运运动动，设设弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数为为k，当当物物体体离离开开平平衡衡位位置置的的位移为位移为x时，时，A、B间摩擦力的大小等于间摩擦力的大小等于()【答案】【答案】D5科科学学态态度度与与责责任任(多多选选)如如图图所所示示为为某某鱼鱼漂漂的的示示意意图图当当鱼鱼漂漂静静止止时时，水水位位恰恰好好在在O点点用用手手将将鱼鱼漂漂往往下下按按，使使水水位位到到达达M点点松松手手后后，鱼鱼漂漂会会上上下下运运动动，水水位位在在MN之之间间来来回回移移动动不不考考虑虑阻阻力力的的影影响响，下下列列说法正确的是说法正确的是()A鱼漂的运动是简谐运动鱼漂的运动是简谐运动B水位在水位在O点时，鱼漂的速度最大点时，鱼漂的速度最大C水位到达水位到达M点时，鱼漂具有向下的加速度点时，鱼漂具有向下的加速度D鱼漂由上往下运动时，速度越来越大鱼漂由上往下运动时，速度越来越大【答案】【答案】AB【解解析析】设设鱼鱼漂漂的的横横截截面面积积为为S，O点点以以下下的的长长度度为为h.当当鱼鱼漂漂静静止止时时，水水位位恰恰好好在在O点点，说说明明在在O点点浮浮力力等等于于重重力力，即即mggSh.可可取取O点点所所在在位位置置为为平平衡衡位位置置，取取竖竖直直向向下下为为正正方方向向，当当鱼鱼漂漂被被按按下下x时时，水水位位在在O点点上上方方x处处，此此时时合合力力为为F合合mggS(hx)gSx，同同理理可可得得水水位位在在O点点下下方方时时也也满满足足此此式式因因为为、g、S都都是是确确定定量量，所所以以上上述述关关系系式式满满足足简简谐谐运运动动的的条条件件(F合合kx)，鱼鱼漂漂做做的的是是简简谐谐运运动动，A正正确确；O点点是是平平衡衡位位置置，所所以以在在O点点时时鱼鱼漂漂的的速速度度最最大大，B正正确确；水水位位到到达达M点点时时，鱼鱼漂漂具具有有向向上上的的加加速速度度，C错错误误；鱼鱼漂漂由由上上往往下下运运动动时时，可可能能加加速速，也也可可能减速，能减速，D错误错误6科学探究科学探究某同学在某同学在“用单摆测重力加速度用单摆测重力加速度”的实验中的实验中(1)用用游游标标卡卡尺尺测测量量摆摆球球直直径径d，把把摆摆球球用用细细线线悬悬挂挂在在铁铁架架台台上上，用用刻度尺测量出悬线长度刻度尺测量出悬线长度l.(2)在在小小钢钢球球某某次次通通过过平平衡衡位位置置时时开开始始计计时时，并并将将这这次次通通过过平平衡衡位位置置时时记记为为0，数数出出以以后后小小钢钢球球通通过过平平衡衡位位置置的的次次数数为为n，用用停停表表记记下下所所用用的的时时间间为为t.请请用用上上面面的的测测量量数数据据计计算算重重力力加加速速度度的的表表达达式式为为g_.在在测测量量摆摆长长后后，测测量量周周期期时时，摆摆球球振振动动过过程程中中摆摆线线的的悬悬点点处处出出现现松松动动，摆摆长长略略微微变变长长，这这将将会会导导致致所所测测重重力力加加速速度度的的数数值值_(填填“偏偏大大”“”“偏小偏小”或或“不变不变”)(3)理理论论上上测测出出多多组组单单摆摆的的摆摆长长l和和运运动动周周期期T，作作出出T2-l图图像像，T2-l图图像是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图像如图像是一条过坐标原点的直线，某同学根据实验数据作出的图像如图造造成成图图像像不不过过坐坐标标原原点点的的原原因因可可能能是是_由由图图像像求求出出的的重重力力加加速速度度g_m/s2(2取取9.87)，测测量量值值相相比比真真实实值值_(填填“偏大偏大”“”“偏小偏小”或或“不变不变”)7科科学学思思维维把把一一个个筛筛子子用用四四根根弹弹簧簧支支撑撑起起来来，筛筛子子上上装装一一个个电电动动偏偏心心轮轮，它它每每转转一一周周，给给筛筛子子一一个个驱驱动动力力，这这就就做做成成了了一一个个共共振振筛筛，如如图图甲甲所所示示该该共共振振筛筛的的共共振振曲曲线线如如图图乙乙所所示示已已知知增增大大电电压压，可可使使偏偏心心轮轮转转速速提提高高；增增加加筛筛子子质质量量，可可增增大大筛筛子子的的固固有有周周期期现现在在，在在某某电电压压下偏心轮的转速是下偏心轮的转速是54 r/min.为了为了使筛子的振幅增大使筛子的振幅增大，请请提出两种方案提出两种方案【答案】【答案】见解析见解析8物物理理观观念念一一水水平平弹弹簧簧振振子子做做简简谐谐运运动动，其其位位移移时时间间关关系系如如图图所示求：所示求：(1)写出该简谐运动的表达式；写出该简谐运动的表达式；(2)t0.25102 s时的位移；时的位移；(3)从从t0到到t8.5102 s的时间内，质点的路程、位移各为多大？的时。