T 2π T
t,图像如图(乙)所示.
三、单摆及其周期公式
简谐运动的两种模型 模型 弹簧振子 单摆
示意图
(1)弹簧质量可忽略 简谐运 阻力 (2)无摩擦等______ 动条件 (3)在弹簧弹性限度内
(1)摆线为不可伸缩的轻细线 (2)无空气阻力 很小 (3)最大摆角______
回复力
弹簧的 弹力 提供
4.描述简谐运动的物理量 物理量 位移 振幅 周期 频率 相位 定义 所在位置 由 平衡位置 指向振动物体_________ 的有向线段 意义 描述物体振动中某时刻的 位置相对于 平衡位置 的 位移 描述振动的 强弱 和能量 描述振动的 快慢 ,两者互
1 f 为倒数:T=_____
最大距离 振动物体离开平衡位置的__________ 振动物体完成一次全振动所需的时间 振动物体 单位时间 的次数
电磁振 荡与电 磁波
电磁波的产生 电磁波的发射、传播和接收 电磁波谱 光的折射定律 折射率 全反射、光导纤维 光的干涉、衍射和偏振现象 狭义相对论的基本假设 质能关系
Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅰ 光的干涉 限于双缝 干涉、薄 膜干涉
光
相对论
实验一:探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度
实验 实验二:测定玻璃的折射率 实验三:用双缝干涉测光的波长
ω t+
内完成全振动
描述周期性运动在各个时 刻所处的不同状态
二、简谐运动公式和图像
1.表达式
(1)动力学表达式:F= -kx ,其中“-”表示回复力与位移的方向相反. (2)运动学表达式:
2.图像
(1)从 平衡位置 开始计时,函数表达式为x=Asin 2π 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
2.受迫振动中系统能量的变化:受迫振动系统机械能 不守恒 ,系统与
外界时刻进行能量交换.
自主检测
1.思考判断 (1)简谐运动的平衡位置就是质点所受合力为零的位置.( 同的.( ) ) ) ) ) (2)做简谐运动的质点先后通过同一点,回复力、速度、加速度、位移都是相 (3)简谐运动的回复力可以是恒式和图像 单摆、单摆的周期公式 受迫振动和共振 机械波、横波和纵波 机械振动 与机械波 横波的图像 波速、波长和频率(周期) 的关系 波的干涉和衍射现象 多普勒效应 要求 Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅰ Ⅱ Ⅰ Ⅰ Ⅰ 说明
备考建议
分析近几年的高考试题,在考查机械波 的形成和传播时,往往以考查振动图像 和波动图像为主,主要涉及的知识点为 波速、波长和频率(周期)的关系,光学 部分以考查光的折射定律和全反射等知 1.简谐运 识为主. 动只限于 高考命题形式通常为一选择题(或填空 单摆和弹 题)加一个计算题,选择题(或填空题)侧 簧振子 重考查对机械波、机械振动、电磁波、 2.简谐运 相对论和光学知识的理解,计算题主要 动的图像 考查光的折射、全反射的综合应用,也 只限于位 可能会考查振动和波的综合应用. 移—时间 本章的复习要加强对机械波、电磁波及 图像 光学中基本概念及基本现象的复习,同 时振动与波动综合问题,光的折射、全 反射的综合计算题要加强规范训练.
第1课时
机械振动
基础回顾
核心探究
演练提升
基础回顾
一、简谐运动
自主梳理·融会贯通 知识梳理
正比 ,并且总
1.定义:物体所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成 指向 平衡位置 的运动.
2.平衡位置:在某一位置两侧的往复运动中的“某一位置”.
3.回复力 (1)定义:物体振动过程中受到的指向 平衡位置 的力. (2)方向:总是与位移方向 相反 . (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.
3.(2018· 辽宁本溪满族自治县月考)(多选)如图为某质点的振动图像,由图像可知 ( ACE ) A.质点的振幅为2 cm,周期为4×10-2 s B.质点的振动方程为x=2sin 50π t(cm) C.在t=0.01 s时质点的位移为负向最大 D.P时刻质点的振动方向向下 E.从0.02 s至0.03 s质点的位移增大,速度减小 解析:由图知,振幅A=2 cm,周期T=4×10-2 s,则ω= π = π 2 rad/s=50π rad/s, 4 10 T 由数学知识可得质点的振动方程为x=-Asin ωt=-2sin 50πt(cm),故A正确,B错 误;在t=0.01 s时质点的位移为负向最大,速度为零.故C正确.P时刻图像的斜率为 正,则质点的振动方向向上,故D错误;从0.02 s至0.03 s,质点的位移增大,离开平 衡位置,则质点的速度减小.故E正确.
受力情况
振动周期 或频率 振动能量
回复力 仅受_________
驱动力 周期性______ 驱动力 周期性 作用 作用
由系统本身性质决 由驱动力的周期或 T驱 T0 或f =__ f0 T驱=__ 定,即固有 周期 或 频率决定,由T=___ 驱 f驱 频率 固有______ 或f=____ 振动物体的机械能 不变 ____ 由产生驱动力的物 振动物体获得 最大 体提供 的能量_____
(4)简谐运动的图像描述的是质点的运动轨迹.(
(5)物体做受迫振动时,其振动频率与固有频率无关.( 答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)√
2.(2018· 湖北阳新月考)(多选)做简谐振动的物体,当它每次经过同一位置时, 一定相同的物理量是( ACD ) A.对平衡位置的位移 B.速度 C.回复力和加速度 D.动能 E.动量 解析:振动质点的位移是指离开平衡位置的位移,做简谐运动的物体,每次通 过同一位置时,位移一定相同,故A正确;速度可能有两种方向,所以速度和动 量不一定相同,故B,E错误;根据简谐运动的特征a=- kx ,可知加速度也一定相 m 同,故C正确;物体的速度大小相等,则它的动能相同,故D正确.
摆球 重力 沿圆弧切线方向的 分力 最低 点 T=_______ 重力势能与动能的相互转化, 机械能 守恒
2π l g
平衡位置
周期
弹簧处于 原长 处
与 振幅 无关
弹性势能与动能的相互转化, 能量转化 机械能 守恒
四、受迫振动和共振
1.自由振动、受迫振动和共振 振动类型 比较项目 自由振动 受迫振动 共振