第七章 课时1 机械振动 振动图像-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教学课件PPT（浙江专用）

第七章　机械振动　机械波 考情概览(教师备用) 知识内容 近年考题 2019年 2020年 2021年 2022年 2023年 4月 1月 7月 1月 6月 1月 6月 1月 1.简谐运动 6 2.简谐运动的描述 3.简谐运动的回复力和能量 21 11 4.单摆 6 5.受迫振动　共振 15 6.波的形成 9 15 7.波的描述 16 16 15 13 16 6 8.波的反射、折射和衍射 9.波的干涉 15 13 9 15 16 10.多普勒效应 课标解读 1.认识简谐运动的特征,能用公式和图像描述简谐运动。 2.理解单摆模型的特点,知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系。 3.认识受迫振动的特点,了解产生共振的条件及其应用。 4.知道波的形成与传播的特征,能区别横波和纵波,能用图像描述横波,理解波速、波长和频率的关系。 5.知道波的反射和折射现象,了解波的干涉与衍射现象,认识多普勒效应,能列举多普勒效应的应用实例。 课时1　机械振动　振动图像 基础梳理 一、简谐运动 1.概念:如果物体的位移与时间的关系遵从 的规律,即它的振动图像(x-t图像)是一条 ,这样的振动是一种简谐运动。 2.简谐运动的表达式 (1)动力学表达式:F= ,其中“-”表示回复力与 的方向相反。 3.回复力 (1)定义:使物体返回到平衡位置的力。 (2)方向:时刻指向平衡位置。 (3)来源:振动物体所受的沿振动方向的合力。 正弦函数 正弦曲线 -kx 位移 2πf 4.描述简谐运动的特征量 5.简谐运动瞬时量的变化规律 简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比,二者方向相反,是变加速运动。远离平衡位置时,x、F、a、Ep均增大,v、Ek均减小,靠近平衡位置时则 相反。 二、简谐运动的图像 1.物理意义:表示振子的 随时间变化的规律,为正弦(或余弦)曲线。 2.简谐运动的图像 (1)从平衡位置开始计时,把开始运动的方向规定为正方向,函数表达式为x= ,图像如图甲所示。  (2)从正的最大位移处开始计时,函数表达式为x= ,图像如图乙所示。  位移 Asin ωt Acos ωt 三、单摆 1.定义:在细线的一端拴一个小球,另一端固定在悬点上,如果细线的 不可改变,细线的 与小球相比可以忽略,球的直径与 相比也可以忽略,这样的装置就叫作单摆。 2.视为简谐运动的条件: 。 长度 质量 线的长度 θ<5° 5.单摆的等时性:单摆的振动周期取决于摆长l和重力加速度g,与振幅和振子(小球)质量都没有关系。 四、受迫振动及共振 1.受迫振动 (1)概念:物体在 驱动力作用下的振动。 (2)振动特征:物体做受迫振动的频率等于 的频率,与物体的 .无关。 2.共振 (1)概念:当驱动力的频率等于 时,物体做受迫振动的振幅达到最大值的现象。 (2)共振曲线(如图所示)。 f=f0时,A= 。f与f0相差越大,物体做受迫振动的振幅 。 周期性 驱动力 固有频率 固有频率 Am 越小 夯实考点 考向1:简谐运动的运动学特征 [例1] (2022·浙江6月选考卷)如图所示,一根固定在墙上的水平光滑杆,两端分别固定着相同的轻弹簧,两弹簧自由端相距x。套在杆上的小球从中点以初速度v向右运动,小球将做周期为T的往复运动,则(　 　) 简谐运动的特征 B [变式1] (多选)某弹簧振子在水平方向上做简谐运动,其位移x随时间t变化的关系式为x=Asin ωt,图像如图所示。则(　 　) BCD 考向2:简谐运动的动力学特征 [例2] (多选)如图所示,一轻弹簧与质量为m的物体组成弹簧振子,物体在同一条竖直线上的A、B间做简谐运动,O为平衡位置,C为AO的中点,已知CO=h,弹簧的劲度系数为k。某时刻物体恰好以大小为v的速度经过C点并向上运动。则从此时刻开始半个周期的时间内,对弹簧振子,下列说法正确的是(　 　) A.重力势能减少了2mgh B.回复力做功为2mgh C.速度变化量大小为2v D.通过A点时回复力大小为kh AC 解析:作出弹簧振子的振动图像如图所示,由于振动的周期性和对称性,在半个周期内弹簧振子将运动到O点下方的D点,C、D两点关于平衡位置O对称,因此弹簧振子的高度降低了2h,重力做功2mgh,故弹簧振子的重力势能减少了2mgh,故A正确;回复力是该弹簧振子所受到的合力,由对称关系知,弹簧振子过D点的速度大小与过C点时相等,方向竖直向下,回复力做的