2019版高中物理红对勾一轮总复习课件+课时作业选修3—4　机械振动　机械波　光　电磁波　相对论简介 (8份打包)

选修3—4 机械振动　机械波　光　电磁波　相对论简介 第38课时　机械振动 课前自主回顾 课堂互动探究 课时作业 知识点一：简谐运动　单摆、单摆的周期公式 1．简谐运动 (1)定义：物体在跟位移大小成正比并且总是指向 的回复力作用下的振动． (2)平衡位置：物体在振动过程中 为零的位置． 平衡位置 回复力 (3)回复力 ①定义：使物体返回到 的力． ②方向：总是指向 ． ③来源：属于 力，可以是某一个力，也可以是几个力的 或某个力的 ． 平衡位置 平衡位置 效果 合力 分力 (4)简谐运动的特征 ①动力学特征：F回＝ . ②运动学特征：x、v、a均按正弦或余弦规律发生周期性变化(注意v、a的变化趋势相反)． ③能量特征：系统的机械能守恒，振幅A不变． －kx 2．简谐运动的两种模型 知识点二：简谐运动的公式和图象 1．简谐运动的表达式 (1)动力学表达式：F＝ ，其中“－”表示回复力与位移的方向相反． (2)运动学表达式：x＝ ，其中A代表振幅，ω＝2πf表示简谐运动的快慢． －kx Asin(ωt＋φ) 2．简谐运动的图象 (1)从 开始计时，函数表达式为x＝Asinωt，图象如图甲所示． (2)从 开始计时，函数表达式为x＝Acosωt，图象如图乙所示． 平衡位置 最大位移处 知识点三：受迫振动和共振 1．受迫振动 系统在 作用下的振动．做受迫振动的物体，它做受迫振动的周期(或频率)等于 的周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率) 关． 驱动力 驱动力 无 2．共振 做受迫振动的物体，它的固有频率与驱动力的频率越接近，其振幅就越大，当二者 时，振幅达到最大，这就是共振现象．共振曲线如图所示． 相等 [思考判断] (1)简谐运动平衡位置就是质点所受合力为零的位置．(　×　) (2)做简谐运动的质点先后通过同一点，回复力、速度、加速度、位移都是相同的．(　×　) (3)做简谐运动的质点，速度增大时，加速度可能增大．(　×　) (4)简谐运动的周期与振幅成正比．(　×　) (5)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动．(　×　) (6)物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关．(　√　) 考点01 简谐运动的规律 [师生共研] 1．动力学特征 F＝－kx，“－”表示回复力的方向与位移方向相反，k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数． 2．运动学特征 简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比而方向相反，为变加速运动，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． 3．运动的周期性特征 相隔T或nT的两个时刻，振子处于同一位置且振动状态相同． 4．对称性特征 (1)相隔eq \f(T,2)或eq \f(2n＋1T,2)(n为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反． (2)如图所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等． (3)振子由P到O所用时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′. (4)振子往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOP＝tPO. 5．能量特征 振动的能量包括动能Ek和势能Ep，简谐运动过程中，系统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒． 典例透析 例1　(多选)如图，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动．以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y＝0.1sin(2.5πt)m.t＝0时刻，一小球从距物块h高处自由落下；t＝0.6 s时，小球恰好与物块处于同一高度．取重力加速度的大小g＝10 m/s2.以下判断正确的是(　　) A．h＝1.7 m B．简谐运动的周期是0.8 s C．0.6 s内物块运动的路程为0.2 m D．t＝0.4 s时，物块与小球运动方向相反 【审题指导】　(1)由物块做简谐运动的表达式确定物块的振幅和振动周期． (2)确定0.6 s时物块所在的位置． (3)确定0.6 s时小球下落的高度与h的关系． 【解析】　由物块做简谐运动的表达式y＝0.1sin(2.5πt)m知，ω＝2.5π，T＝eq \f(2π,ω)＝eq \f(2π,2.5π) s＝0.8 s，选项B正确；t＝0.6 s时，y＝－0.1 m，对小球：h＋|y|＝eq \f(1,2)gt2，解得h＝1.7 m，选项A正确；物块