第二章 机械振动（单元复习课件）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第一册）

第二章 机械振动 （复习与提升） 主讲老师： 20XX.XX.XX 01 02 重点突破 知识清单 目录 第一部分：知识清单 钟摆来回摆动 一、简谐运动及其描述 简 谐 运 动 二、两个重要模型 三、受迫振动与共振 第二部分：重点突破 钟摆来回摆动 一、简谐运动的图像及其应用 1.对简谐运动图像的认识 (1)简谐运动的图像是一条正弦曲线,如图所示。 (2)图像反映了质点的位移随时间变化的规律,不代表质点运动的轨迹。 2.图像信息 (1)由图像可以得出质点做简谐运动的振幅、周期和频率。 (2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移。 (3)可以确定某时刻质点回复力、加速度的方向。因回复力总是指向平衡位置,故回复力和加速度的方向在图像上总是指向t轴。 (4)确定某时刻质点速度的方向。速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判定,若下一时刻位移增加,振动质点的速度方向就是远离t轴,若下一时刻位移减小,振动质点的速度方向就是指向t轴。 (5)比较不同时刻回复力、加速度的大小。 (6)比较不同时刻质点的动能、势能的大小。 一、简谐运动的图像及其应用 【例1】 如图所示是一个质点做简谐运动的图像，根据图像回答下面的问题： 一、简谐运动的图像及其应用 （1）振动质点离开平衡位置的最大距离； 【解析】 由振动图像可以看出，质点振动的振幅为，即此质点离开平衡位置的最大距离 （2） 写出此振动质点的运动表达式； 【解析】 由质点的振动图像可知 ，，，所以 【例1】 如图所示是一个质点做简谐运动的图像，根据图像回答下面的问题： 一、简谐运动的图像及其应用 （3） 振动质点在0～0.6 s的时间内通过的路程； 【解析】由振动图像可以看出，质点振动的周期为，，质点是从平衡位置开始振动的，故在0～0.6 s的时间内质点通过的路程为。 【例1】 如图所示是一个质点做简谐运动的图像，根据图像回答下面的问题： 一、简谐运动的图像及其应用 （4） 振动质点在t=0.1 s、0.3 s、0.5 s、0.7 s时的振动方向； 【解析】在时，振动质点处在位移为正值的某一位置上，但若从起取一段极短的时间间隔的话，从图像中可以看出质点的正方向的位移将会增大，由此可以判断得出质点在时的振动方向是沿题中所设的正方向。同理可以判断得出质点在、、时的振动方向分别是沿题中所设的负方向、负方向和正方向。 【例1】 如图所示是一个质点做简谐运动的图像，根据图像回答下面的问题： 一、简谐运动的图像及其应用 （5） 振动质点在0.6～0.8 s这段时间内速度和加速度是怎样变化的？ 【解析】 由振动图像可以看出，在0.6～0.8 s这段时间内，质点从负的最大位移处向平衡位置运动，故其速度是越来越大的；而质点所受的回复力是指向平衡位置的，并且逐渐减小，故其加速度的方向指向平衡位置且越来越小。 【例1】 如图所示是一个质点做简谐运动的图像，根据图像回答下面的问题： 一、简谐运动的图像及其应用 （6） 振动质点在0.4～0.8 s这段时间内的动能变化是多少？ 【解析】由图像可看出，在0.4～0.8 s这段时间内质点从平衡位置经过半个周期的运动又回到了平衡位置，尽管初、末两个时刻的速度方向相反，但大小是相等的，故这段时间内质点的动能变化为零。 【典例2】图(a)、(b)分别是甲、乙两个单摆在同一位置处做简谐运动的图像，则下列说法中正确的是 (　 ) A．甲、乙两单摆的振幅相等 B．t＝2 s时，甲单摆的重力势能最小，乙单摆的动能为零 C．甲、乙两单摆的摆长之比为4∶1 D．甲、乙两单摆的摆球在最低点时，向心加速度大小一定相等 一、简谐运动的图像及其应用 一、简谐运动的图像及其应用 【答案】B 二、简谐运动的周期性和对称性 1.周期性 做简谐运动的物体在完成一次全振动后,再次振动时则是重复上一个振动的形式,所以简谐运动具有周期性,因此在处理实际问题时,要注意多解的可能性。 2.对称性 简谐运动过程具有对称性,关于平衡位置对称的两位置上速度、加速度、回复力、位移、动能、势能的大小均相等,且由某点到平衡位置和由平衡位置到该点或对称点的时间相等,由某点到最大位移处和由最大位移处回到该点的时间相等。 二、简谐运动的周期性和对称性 【典例3】弹簧振子以点为平衡位置，在、两点间做简谐运动，在时刻，从、间的点以速度向点运动；在时，振子速度第一次变为；再经过0.30 s时，振子速度第二次变为。 （1） 求弹簧振子振动的周期T； 【解析]】由题意结合简谐运动的对称性知，0.20 s内，振子从点运动到点，又从点第一次回到点，再经0.30 s振子从点经点第一次运动到点关于点的对称点，如图所示。由图可以看出，，。则，所以。 二、简谐运动的周期性和对称性 【典例3】弹簧振子以点为平衡位置，在、两点间做简谐运动，在时刻，