高二物理最新教案-机械振动教案全章 精品
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高二年级物理---- 机械振动一. 考点热点回顾.简谐振动及其描述物理量 1、振动描述的物理量(1)位移:由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段. ①是矢量,其最大值等于振幅;②始点是平衡位置,所以跟回复力方向永远相反; ③位移随时间的变化图线就是振动图象. (2)振幅:离开平衡位置的最大距离.①是标量; ②表示振动的强弱;(3)周期和频率:完成一次全变化所用的时间为周期T ,每秒钟完成全变化的次数为频率f .①二者都表示振动的快慢; ②二者互为倒数;T=1/f ;2、简谐振动:物体所受的回复力跟位移大小成正比时,物体的振动是简偕振动.①受力特征:回复力F=—KX 。
②运动特征:加速度a=一kx /m ,方向与位移方向相反,总指向平衡位置。
简谐运动是一种变加速运动,在平衡位置时,速度最大,加速度为零;在最大位移处,速度为零,加速度最大。
说明:①判断一个振动是否为简谐运动的依据是看该振动中是否满足上述受力特征或运动特征。
②简谐运动中涉及的位移、速率、加速度的参考点,都是平衡位置.单摆:在一条不可伸长的、忽略质量的细线下端拴一质点,上端固定,构成的装置叫单摆. 单摆振动可看做简谐运动的条件: . 单摆做简谐运动时的周期公式:T=2gl能量转化关系:在不计阻力的情况下,单摆在运动中摆球的动能和重力势能相互转化,总能量不变.二.典型例题+拓展训练一)、典型例题① 例题 1:如图4质量为m 的物体A 放置在质量为M 的物体B 上,B 与弹簧相连,它们一起在光滑水平面上作简谐振动,振动过程中A 、B 之间无相对运动.设弹簧的弹性系数为k.当物体离开平衡位置的位移为x 时,A 、B 间摩擦力的大小等于(D )A.0;B.kx;C.(m/M)kxD.[m/(M +m)]kx课堂练习3如图所示,在质量为M 的无下底的木箱顶部用一轻弹簧悬挂质量均为m (M ≥m )的D 、B 两物体.箱子放在水平地面上,平衡后剪断D 、B 间的连线,此后D 将做简谐运动.当D 运动到最高点时,木箱对地压力为( A )A 、Mg ;B .(M -m )g ;C 、(M +m )g ;D 、(M +2m )g②例题 2:如右图,作简谐运动的质点先后以同样的速度通过A、B两点,中间经历时间0.5s,经B点以后再经0.5s,质点又以同样大小、方向相反速度通过B点,则质点的振动周期为多少?有一弹簧振子在水平方向上的B、C之间做简谐振动,已知B、C间的距离为20cm,振子在2 s 内完成了10次全振动,若从某时刻振子经过平衡位置时开始计时(t=0),经过周期振子有正向最大加速度。
高中物理机械振动教案
课题:机械振动
教学目标:
1. 了解机械振动的概念和特征;
2. 掌握机械振动的基本原理和表达方式;
3. 能够分析和解释机械振动在真实世界中的应用。
教学内容:
1. 机械振动的概念和分类;
2. 机械振动的基本特征;
3. 振动的周期、频率和振幅;
4. 振动的傅里叶级数表示;
5. 机械振动在真实世界中的应用案例。
教学重点:
1. 机械振动的基本概念和特征;
2. 振动的表达方式和分析方法。
教学难点:
1. 振动的傅里叶级数表示;
2. 机械振动在实际应用中的分析和解释。
教学过程:
一、导入
教师引入机械振动的概念,通过视频或图片展示一些常见的机械振动现象,引发学生对这一主题的兴趣。
二、讲解
1. 介绍机械振动的分类和特征;
2. 讲解振动的周期、频率和振幅的概念及计算方法;
3. 介绍振动的傅里叶级数表示方法。
三、例题解析
教师通过实例讲解振动的傅里叶级数表示方法,让学生理解振动信号的频谱分布和特点。
四、讨论
学生分组讨论机械振动在真实世界中的应用案例,分享自己的观点和见解。
五、总结
教师总结本节课的主要内容,强调学生应该掌握的重点和难点,引导学生对机械振动有更深入的理解。
教学反思:
通过这节课的教学,学生应该能够了解机械振动的基本原理和特征,掌握振动信号的傅里叶级数表示方法,并能够分析和解释机械振动在真实世界中的应用。
在教学过程中,要注重引导学生思考和讨论,激发他们的探究兴趣,提高他们的学习能力和综合素质。
高中物理教案机械振动
课程目标:
1. 了解机械振动的基本概念和相关知识;
2. 掌握机械振动的分类和特点;
3. 能够分析和解释机械振动的原因和规律;
4. 能够运用机械振动相关知识解决实际问题。
教学内容:
1. 机械振动的定义和基本概念;
2. 机械振动的分类和特点;
3. 机械振动的原因和规律;
4. 机械振动的应用和实例。
教学过程:
一、导入(5分钟)
引入机械振动的概念,让学生了解振动在生活中的广泛应用和重要性。
二、讲解基本概念(15分钟)
1. 介绍机械振动的定义和相关术语;
2. 讲解机械振动的分类和特点。
三、探究原因和规律(20分钟)
1. 分析引起机械振动的原因;
2. 介绍机械振动的规律和特点。
四、案例分析(15分钟)
通过实际案例,让学生应用所学知识分析和解决机械振动问题。
五、实验演示(20分钟)
展示一些机械振动的实验,帮助学生更直观地理解机械振动的过程和特点。
六、总结(5分钟)
总结本节课的内容,强调机械振动在工程和生活中的重要性,并展望下节课的学习内容。
作业:完成相关阅读材料,回答相关问题。
扩展活动:组织学生参加机械振动相关竞赛或实践活动,加深对机械振动知识的理解和实践能力提升。
评估方式:作业完成情况、参与课堂讨论、实验成绩等方式进行评估。
教学资源:教材、多媒体课件、实验器材等。
注意事项:在教学过程中要根据学生的实际情况和反馈及时调整教学方法,激发学生学习兴趣,提高学生的学习效果。
高中物理教案2024年
教学目标:
1. 了解机械振动的基本概念和特点;
2. 掌握机械振动的表征方法和参数;
3. 了解机械振动的应用和意义。
教学重点和难点:
重点:机械振动的基本概念和表征方法;
难点:机械振动的应用和意义。
教学准备:
1. 教材:高中物理教材《物理世界与人》;
2. 教具:示波器、振动实验仪、示例振动器等。
教学过程:
一、导入(5分钟)
老师通过展示一个振动器的实验现象,引出机械振动的概念,并与学生讨论振动在日常生活中的应用。
二、讲授(15分钟)
1. 机械振动的基本概念:振动的定义、周期、频率、振幅等;
2. 机械振动的表征方法和参数:简谐振动、振动的叠加等;
3. 机械振动的应用和意义:振动在工程、科学研究等领域的应用。
三、实验(20分钟)
学生分组进行振动实验,通过观察示波器显示的波形图,掌握振动的特点和规律。
四、讨论(10分钟)
学生就振动的应用和意义展开讨论,分享自己的观点和经验。
五、总结(5分钟)
老师总结本节课的内容,强调机械振动在生活中的重要性,鼓励学生进一步探索振动的应用。
六、作业布置(5分钟)
布置作业:阅读相关资料,了解更多机械振动的应用领域,并写下自己的感想和见解。
教学反思:
本节课通过实验、讨论等方式,引导学生深入了解机械振动的基本概念和应用,提高了学生对物理知识的理解和应用能力。
在未来的教学中,可以通过更多实验和案例引导学生深入探讨振动的规律和应用。
高二《物理》第二章机械振动第6节生活中的振动教案【学习目标】1.知道什么是阻尼振动,知道实际的振动过程是阻尼振动,了解阻尼振动的图像.2.掌握受迫振动的概念.3.理解受迫振动的振幅与驱动力的频率之间的关系.4.理解共振的原因,掌握产生共振的条件.知道生活中共振的应用与防止.【学习过程】要点一、阻尼振动1.自由振动:系统不受外力作用,也不受任何阻力,只在自身回复力作用下的振动,称为自由振动,又叫无阻尼振动,自由振动的频率叫固有频率.2.阻尼振动:系统在振动过程中受到阻力的作用,振幅逐渐减小,振动逐渐消逝,振动能量逐步转变为其他能量.阻尼振动中振幅虽逐渐减小,但振动的频率不会变化,此频率称为固有频率,由振动系统决定.3.阻尼振动的图像:如图所示,振幅逐渐减小,最后停止振动.思考:1.阻尼振动的振幅在减小的过程中,频率是否随着减小?2.若物体所做的振动是等幅振动,此物体一定是无阻尼振动吗?要点二、受迫振动与共振1.驱动力:作用于振动系统的周期性的外力.2.受迫振动:振动系统在周期性外力作用下的振动.3.受迫振动的频率:做受迫振动的物体振动稳定后,其振动频率等于驱动力的频率,与物体的固有频率无关.4.共振:驱动力的频率等于振动物体的固有频率时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫做共振.共振是物体做受迫振动时的一种特殊现象.5.共振曲线:如图所示,以驱动力频率为横坐标,以受迫振动的振幅为纵坐标,它直观地反映了驱动力频率对受迫振动振幅的影响.由图可知f驱与f固越接近,振幅A越大;当f驱=f固时,振幅A最大.6.共振的应用与防止(1)共振的应用:在应用共振时,应使驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率,振动将更剧烈.如荡秋千时,驱动力方向每次都与荡秋千的运动方向一致,秋千会越荡越高.(2)共振的防止:在防止共振时,驱动力频率与系统的固有频率相差越大越好.如部队过桥时用便步;火车过桥时减速;海边的一些高大建筑,建筑时使它的固有频率远远偏离周围环境中常出现的一些驱动力频率(如海风),以保护建筑物.【典型例题】[例1] 一单摆做阻尼振动,则在振动过程中( )A.振幅越来越小,周期也越来越小 B.振幅越来越小,周期不变C.在振动过程中,通过某一位置时,机械能始终不变D.在振动过程中,机械能不守恒,周期不变[例2] 如图所示的装置,弹簧振子的固有频率是4Hz.现匀速转动把手,给弹簧振子以周期性的驱动力,测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz,则把手转动的频率为( )A.1Hz B.3Hz C.4Hz D.5Hz[例3] 如图所示在一根张紧的水平绳上悬挂五个摆,其中A、E的摆长为l,B的摆长为0.5l,C的摆长为1.5l,D的摆长为2l,先使A振动起来,其他各摆随后也振动起来,则摆球振动稳定后( )A.D的振幅一定最大 B.E的振幅一定最大C.B的周期一定最短 D.四个摆的周期相同【探究提高】1.(多选)若空气阻力不可忽略,单摆在偏角很小的摆动中,总是减小的物理量为( ) A.振幅 B.位移 C.周期 D.机械能2.如图所示是单摆做阻尼运动的位移-时间图线,下列说法中正确的是( ) A.摆球在P与N时刻的势能相等B.摆球在P与N时刻的动能相等C.摆球在P与N时刻的机械能相等D.摆球在P时刻的机械能小于N时刻的机械能3.如图所示,曲轴上悬挂一弹簧振子,转动摇把,曲轴可以带动弹簧振子上下振动.开始时不转动摇把,让振子上下自由振动,测得振动频率为2Hz ,然后匀速转动摇把,转速为240r/min ,当振子振动稳定后,它的振动周期为( ) A.12s B.14s C .2s D .4s 4.一个单摆做受迫振动,其共振曲线(振幅A 与驱动力的频率f 的关系)如图所示,则( )A .此单摆的固有周期约为0.5sB .此单摆的摆长约为1mC .若摆长增大,单摆的固有频率增大D .若摆长增大,共振曲线的峰将向右移动5.(多选)关于阻尼振动,以下说法中正确的是( )A .机械能不断减小B .动能不断减小C .振幅不断减小D .一定不是简谐运动6.下列振动中属于受迫振动的是( )A .用重锤敲击一下悬吊着的钟后,钟的摆动B .打点计时器接通电源后,振针的振动C .小孩睡在自由摆动的吊床上,小孩随着吊床一起摆动D .弹簧振子在竖直方向上沿上下方向振动7.(多选)下列说法中正确的是( )A .实际的自由振动必然是阻尼振动B .在外力作用下的振动是受迫振动C .阻尼振动的振幅越来越小D .受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关8.(多选)下列说法中正确的是( )A .有阻力的振动叫做受迫振动B .物体振动时受到外力作用,它的振动就是受迫振动C .物体在周期性外力作用下的振动叫做受迫振动D .物体在周期性外力作用下振动,它的振动频率最终等于驱动力频率9.两个弹簧振子,甲的固有频率是100Hz ,乙的固有频率是400Hz ,若它们均在频率是300Hz的驱动力作用下做受迫振动,则振动稳定后( )A.甲的振幅较大,振动频率是100Hz B.乙的振幅较大,振动频率是300Hz C.甲的振幅较大,振动频率是300Hz D.乙的振幅较大,振动频率是400Hz 10.(多选)下列关于应用共振和防止共振的说法,正确的是( )A.共振现象总是有害的,所以要避免共振现象发生B.队伍过桥要慢行是为了不产生周期性的驱动力,从而避免产生共振C.火车过桥慢行是为了使驱动力的频率远小于桥的固有频率,从而避免产生共振D.利用共振时,应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率;防止共振危害时,应使驱动力的频率远离振动物体的固有频率11.如图所示,在一条张紧的绳上挂7个摆,先让A摆振动起来,则其余各摆也随之振动,已知A、B、F三摆的摆长相同,则下列判断正确的是( )A.7个摆的固有频率都相同B.振动稳定后7个摆的振动频率都相同C.B、F摆的摆长与A摆相同,它们的振幅最大D.除A摆外,D、E摆离A摆最近,它们的振幅最大12.脱水机把衣服脱水完后切断电源,电动机还要转一会儿才能停下来,在这一过程中,发现脱水机在某一时刻振动得很剧烈,然后又慢慢振动直至停止运转,其中振动很剧烈的原因是( )A.脱水机没有放平稳B.电动机在这一时刻转快了C.电动机在这一时刻的转动频率跟脱水机的固有频率相近或相等D.是脱水机出现了故障13.(多选)如图表示一弹簧振子做受迫振动时的振幅与驱动力频率的关系,由图可知( )A.驱动力频率为f2时,振子处于共振状态B.驱动力频率为f3时,振子的振动频率为f3C.假如让振子自由振动,它的频率为f2D.振子做自由振动时,频率可以为f1、f2、f3。
机械振动一、教学任务分析机械振动是继匀速圆周运动后学习的另一种研究较为复杂的周期性运动。
学习机械振动既是对周期性运动共性认识的完善,也为以后学习机械振动、交流电、电磁波等知识奠定基础。
学习机械振动需要以匀速直线运动、牛顿运动定律等知识为基础。
从观察生活与实验中机械振动现象入手,使学生归纳知道机械振动的一般特征。
通过引导学生分析“弹簧振子”运动过程中的受力情况及运动情况,使学生知道机械振动的受力条件,认识简谐运动中各物理量的变化规律。
在引入“弹簧振子”的过程中,使学生体验“理想模型”方法,在分析弹簧振子运动情况的过程中感受“归纳推理”,在研究弹簧振子位移时间图像和音叉振动及迭加的过程中感受“实验探究”的方法,培养学生的观察分析、比较判断、推理归纳等能力。
二、教学目标1.知识与技能(1)知道机械振动。
(2)理解简谐运动回复力的特征。
(3)理解简谐运动回复力、加速度、速度随偏离平衡位置位移变化的定性规律。
(4)初步学会由现象的观察、概括、比较、分析与归纳,得出相应的物理规律。
2.过程与方法(1)通过研究弹簧振子振动、音叉振动及迭加,感受“从简单入手、逐步深入”的科学研究方法。
(2)通过弹簧振子的建模过程,认识“理想模型”的研究方法。
3.情感、态度价值观(1)通过观察生活事例,了解实际应用,体验乐于科学探究的情感。
(2)通过探究简谐运动的规律,感悟实是求实的科学态度和严谨认真的科学作风。
三、教学重点与难点重点:简谐运动的受力特点及其运动规律。
难点:一次全振动中回复力、加速度、速度的变化及相互关系。
四、教学资源1.物理实验(1)演示实验:①研究简谐运动规律:竖直弹簧振子、运动传感器、力传感器、数据采集器、计算机。
②振动的对比和迭加:频率不同的音叉、两块玻璃板、计算机和声音分析软件。
(2)学生小实验:锯条、单摆、橡皮筋、乒乓球。
气垫导轨上的弹簧振子。
2.信息化平台:(1)多人一机的网络教室,文件管理展示平台(172.16.2.10/中文/学科教学/@elearning 学习平台)。
高二《物理》第二章机械振动第2节振动的描述教案【学习目标】1.知道振幅、周期和频率的概念,知道全振动的含义.2.知道简谐运动的图象是一条正弦(或余弦)曲线.3.会根据简谐运动的图象找出物体振动的周期和振幅,并能分析有关问题.4.理解简谐运动公式,能从中获取振幅、周期(频率)等相关信息. 【学习过程】要点一、振动特征的描述 1.振幅(1)定义:振动物体离开平衡位置的 .用A 表示. (2)物理意义:表示振动的幅度大小或振动 . 2.周期和频率(1)全振动(如上图所示)做简谐运动的物体由B 点经过O 点到达C 点,再由C 点经过O 点返回B 点,我们说物体完成了一次 ,重新回到原来的状态. (2)周期①定义:完成一次 经历的时间.用T 表示. ②物理意义:表示振动的 . (3)频率①定义:振动物体在1s 内完成全振动的次数.用f 表示. ②物理意义:表示振动的快慢. ③单位:Hz(4)周期和频率的关系:f =1T 或T =1f(5)固有周期(频率)物体在自由状态下的振动周期(或频率),叫做固有周期(或固有频率).固有周期(或固有频率)是物体本身的属性,与物体是否振动 . 思考: 振幅就是振动物体离开平衡位置的最大位移吗?为什么?要点二、简谐运动的位移图像简谐运动是最简单、最基本的振动,它的振动图象(x--t 图象),即质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律,即是一条正弦曲线.这一图线直观地表示了做简谐运动物体的位移随时间按正弦(或余弦)规律变化.如图所示: 1.形状:正(余)弦曲线 2.物理意义表示振动质点在不同时刻偏离平衡位置的位移,是位移随时间的变化规律. 3.获取信息(1)简谐运动的振幅A 和周期T ,再根据f =1T求出频率.(2)任意时刻质点的位移的大小和方向.如图所示,质点在t 1、t 2时刻的位移分别为x 1和-x 2.(3)任意时刻质点的振动方向:看下一时刻质点的位置,如图中a 点,下一时刻离平衡位置更远,故a 此刻质点向x 轴正方向振动.(4)任意时刻质点的速度、加速度、位移的变化情况及大小比较:看下一时刻质点的位置,判断是远离还是靠近平衡位置,若远离平衡位置,则速度越来越小,加速度、位移越来越大;若靠近平衡位置,则速度越来越大,加速度、位移越来越小,如图中b ,从正位移向着平衡位置运动,则速度为负且增大,加速度、位移正在减小,c 从负位移远离平衡位置运动,则速度为负且减小,加速度、位移正在增大.注意:振动图象描述的是振动质点的位移随时间的变化关系,而非质点运动的轨迹.比如弹簧振子沿一直线做往复运动,其轨迹为往复运动的线段,而它的振动图象却是正弦(或余弦)曲线.要点三、简谐运动的公式表达 1.物体位移x 与时间t 之间的关系x =A sin2πTt 或x =A sin ωt其中x 代表振动物体的位移,t 代表时间,ω代表简谐运动的圆频率.2.圆频率ω与周期之间的关系:T =2πω【典型例题】[例1] 如图所示,一弹簧振子在B 、C 两点间做简谐运动,B 、C 间距为12cm ,O 是平衡位置,振子从C 点第一次运动到B 点的时间为0.5s ,则下列说法中正确的是( ) A .该弹簧振子的周期为1s B .该弹簧振子的频率为2Hz C .该弹簧振子的振幅为12cmD .振子从O 点出发第一次回到O 点的过程就是一次全振动[针对训练1] 弹簧振子在AOB 之间做简谐运动,O 为平衡位置,测得A 、B 之间的距离为8 cm ,完成30次全振动所用时间为60 s ,则( ) A .振子的振动周期是2 s ,振幅是8 cm B .振子的振动频率是2 HzC .振子完成一次全振动通过的路程是16 cmD .从振子通过O 点时开始计时,3 s 内通过的路程为36 cm[例2] 一质点做简谐运动的图象如图所示,下列说法正确的是( ) A .质点振动的频率是4HzB .在10s 内质点经过的路程是20cmC .第4s 末质点的速度是零D .在t =1s 和t =3s 两时刻,质点位移大小相等、方向相同[针对训练2] (多选)如图所示为某物体做简谐运动的图象,下列说法中正确的是( )A .由P →Q ,位移在增大B .由P →Q ,速度在增大C .由M →N ,位移先减小后增大D .由M →N ,加速度先增大后减小 [例3](多选)物体A做简谐运动的振动方程是x A =3sin ⎝⎛⎭⎪⎫100t +π2m ,物体B 做简谐运动的振动方程是x B =5sin ⎝⎛⎭⎪⎫100t +π6m .比较A 、B 的运动( )A .振幅是矢量,A 的振幅是6m ,B 的振幅是10m B .周期是标量,A 、B 周期相等,都为100sC .A 振动的频率f A 等于B 振动的频率f BD .A 的相位始终超前B 的相位π3[针对训练3] (多选)一弹簧振子A 的位移y 随时间t 变化的关系式为y =0.1sin2.5πt m ,位移y 的单位为m ,时间t 的单位为s.则( ) A .弹簧振子的振幅为0.2m B .弹簧振子的周期为1.25sC .在t =0.2s 时,振子的运动速度为零D .若另一弹簧振子B 的位移y 随时间t 变化的关系式为y =0.2sin ⎝⎛⎭⎪⎫2.5πt +π4m ,则振动A 滞后B π4【探究提高】1.如图所示,弹簧振子以O 为平衡位置在B 、C 间做简谐运动,则( ) A .从B →O →C 为一次全振动 B .从O →B →O →C 为一次全振动 C .从C →O →B →O →C 为一次全振动 D .从D →C →O →B →O 为一次全振动2.某质点做简谐运动,其位移随时间变化的关系式为x =10sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π4t cm ,则下列关于质点运动的说法中正确的是( )A .质点做简谐运动的振幅为5 cmB .质点做简谐运动的周期为4 sC .在t =4 s 时质点的速度最大D .在t =4 s 时质点的位移最大3.周期为2s 的简谐运动,在半分钟内通过的路程是60cm ,则在此时间内振子经过平衡位置的次数和振子的振幅分别为( )A.15次,2cm B.30次,1cmC.15次,1cm D.60次,2cm4.弹簧振子在AB间做简谐运动,O为平衡位置,AB间距离是20cm,A到B运动时间是2s,如图所示,则( )A.从O→B→O振子做了一次全振动B.振动周期为2s,振幅是10cmC.从B开始经过6s,振子通过的路程是60cmD.从O开始经过3s,振子处在平衡位置5.(多选)如图所示是一做简谐运动的物体的振动图象,下列说法正确的是( ) A.振动周期是2×10-2sB.第2个10-2s内物体的位移是-10cmC.物体的振动频率为25HzD.物体的振幅是10cm6.(多选)如图所示是一水平弹簧振子做简谐运动的振动图象(x-t图).由图对该振动系统推断正确的是( )A.在t1和t3时刻具有相同的速度B.在t3和t4时刻具有相同的速度C.在t4和t6时刻具有相同的位移D.在t1和t6时刻具有相同的速度7.(多选)一质点做简谐运动,其位移x与时间t的关系图象如图所示,由图可知( ) A.质点振动的频率是4HzB.质点振动的振幅是2cmC.t=3s时,质点的速度方向沿x轴正方向D.t=3s时,质点的振幅为零8.(多选)如图表示某质点简谐运动的图象,以下说法正确的是( )A.t1、t2时刻的速度相同B .从t 1到t 2这段时间内,速度与位移同向C .从t 2到t 3这段时间内,速度变大,位移变小D .t 1、t 3时刻的速度相同9.一个弹簧振子在A 、B 间做简谐运动,O 为平衡位置,如图所示,以某一时刻作计时起点(t 为0),经14周期,振子具有正方向最大的加速度,那么在下图所示的几个振动图象中,正确反映振子振动情况(以向右为正方向)的是( )10.(多选)某质点做简谐运动,其位移随时间变化的关系式为x =A sin π4t ,则质点( )A .第1s 末与第3s 末的位移相同B .第1s 末与第3s 末的速度相同C .第3s 末与第5s 末的位移方向相同D .第3s 末与第5s 末的速度方向相同11.(多选)有两个振动,其表达式分别是:x 1=3sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫100πt +π3 cm ,x 2=6sin ⎝⎛⎭⎪⎫100πt +π4 cm ,下列说法正确的是( )A .它们的振幅相同B .它们的周期相同C .它们的相位差恒定D .它们的振动步调一致12.弹簧振子以O 点为平衡位置,在B 、C 两点间做简谐运动,在t =0时刻,振子从O 、B 间的P 点以速度v 向B 点运动;在t =0.2s 时,振子速度第一次变为-v ;在t =0.5s时,振子速度第二次变为-v .(1)求弹簧振子振动周期T;(2)若B、C之间的距离为25cm,求振子在4.0s内通过的路程;(3)若B、C之间的距离为25cm.从平衡位置计时,写出弹簧振子的位移表达式,并画出弹簧振子的振动图象.甲13.如图所示是弹簧振子的振动图象,请回答下列问题.(1)振子的振幅、周期、频率分别为多少;(2)振子在5 s内通过的路程;(3)根据振动图象写出该简谐运动的表达式.14.A、B两人先后观察同一弹簧振子在竖直方向上下振动的情况.(1)A开始观察时,振子正好在平衡位置并向下运动,试在图甲中画出A观察到的弹簧振子的振动图象.已知经过1 s后,振子第一次回到平衡位置,振子振幅为5 cm(设平衡位置上方为正方向,时间轴上每格代表0.5 s).(2)B在A观察3.5 s后,开始观察并记录时间,试在图乙中画出B观察到的弹簧振子的振动图象.。
高二物理模块二机械振动 机械波教案【知识网络】第一节 机械振动 【考点透视】一、考纲指要1.弹簧振子,简谐运动,简谐运动的振幅、周期和频率,简谐运动的振动图象。
(Ⅱ) 2.单摆,在小振幅条件下单摆作简谐运动,周期公式。
(Ⅱ) 3.振动中的能量转化。
(Ⅰ)4.自由振动和受迫振动,受迫振动的振动频率,共振及其常见的应用。
(Ⅰ) 二、命题落点1.对弹簧振子的振动过程的了解、。
如例1。
2.考查对弹簧振子的振动图象的应用能力。
如例2。
3.单摆振动过程中的能量转化。
如例3。
4.单摆的周期公式的理解和应用,如例4 【典例精析】波的干涉机械波波的叠加 波的衍射波的多普勒效应 机械振动 机械波机械振动 简谐运动 受力特点 F = -Kx运动性质:变加速运动 能量转化:机械能受恒 典型模型 弹簧振子 单摆T= 2 Lg (与摆球质量、振幅无关)共振 受迫振动 (无)阻尼振动 受迫振动例1:(03江苏).一弹簧振子沿x 轴振动,振幅为4cm ,振子的平衡位置位于x 轴上的O 点,图7—1—1甲图中的a 、b 、c 、d 为四个不同的振动状态;黑点表示振子的位置,黑点上的箭头表示运动的方向,图7—1—1乙图给出的①②③④四条振动图线,可用于表示振子的振动图象。
( )A .若规定状态a 时t=0,则图象为①B .若规定状态b 时t=0,则图象为②C .若规定状态c 时t=0,则图象为③D .若规定状态d 时t=0,则图象为④解析:A 选项,t=0时,a 点的位移为3cm 且向正方向运动,故图象①对。
D 选项,t=0时,d 点位移为-4cm 且向正方向运动,故图象④对,B 、C 与图象②③不对应,故A 、D 对答案:7.AD例2:(2002年广东综合)图图7—1—2为弹簧振子的振动图象,由此可知:A .在t 1时刻,振子的动能最大,所受的弹性力最大B .在t 2时刻,振子的动能最大,所受的弹性力最小C .在t 3时刻,振子的动能最大,所受的弹性力最大D .在t 4时刻,振子的动能最大,所受的弹性力最大解析:从图象的横坐标和纵坐标可以知道此图是机械振动图象,将它与机械波的图象区分开。
第九章机械振动一、简谐运动【教学目标】基础目标1、回复力、平衡位置、机械振动2、知道什么是简谐运动及物体做简谐运动的条件。
3、理解简谐运动在一次全振动过程中位移、回复力、加速度、速度的变化情况。
4、理解简谐运动的对称性及运动过程中能量的变化。
拔高目标1、简谐运动的证明(竖直方向弹簧振子,水面上木块)。
2、简谐运动与力学的综合题型。
3、简谐运动周期公式。
【重难点】重点:简谐运动的特征及相关物理量的变化规律。
难点:偏离平衡位置位移的概念及一次全振动中各量的变化。
【教学过程】一.新课引入知识目标:引入新的运动——机械振动前面已学过的运动:按运动轨迹分:直线运动按速度特点分:匀变速曲线运动非匀变速自然界中还有一种更常见的运动:机械振动二.机械振动在自然界中,经常观察到一些物体来回往复的运动,如吊灯的来回摆动,树枝在微风中的摆动,下面我们就来研究一下这些运动具有什么特点。
这些运动都有一个明显的中心位置,物体或物体的一部分都在这个中心位置两侧往复运动。
这样的运动称为机械振动。
当物体不再往复运动时,都停在这个位置,我们把这一位置称为平衡位置。
(标出平衡位置)平衡位置是指运动过程中一个明显的分界点,一般是振动停止时静止的位置,并不是所有往复运动的中点都是平衡位置。
存在平衡位置是机械运动的必要条件,有很多运动,尽管也是往复运动,但并不存在明显的平衡位置,所以并非机械振动。
如:拍皮球、人来回走动注意:在运动过程中,平衡位置受力并非一定平衡!如:小球的摆动总结:机械振动的充要条件:1、有平衡位置2、在平衡位置两侧往复运动。
自然界中还有哪些机械振动?钟摆、心脏、活塞、昆虫翅膀的振动、浮标上下浮动、钢尺的振动三.回复力1)回复力机械振动的物体,为何总是在平衡位置两侧往复运动?结论:受到一个总是指向平衡位置的力观察:振子在平衡位置右侧时,有一个向左的力,在平衡位置左侧时,有一个向右的力,这个力总是促使物体回到平衡位置。
总结:总是指向平衡位置,它的作用是总使振子回复到平衡位置,这样的力我们称之为回复力。
(在平衡位置时,回复力应该为零)回复力:使物体返回平衡位置的力,方向总是指向平衡位置。
特点:1.是效果力。
(按效果命名的力)2.可以是某个力,也可以是几个力的合力,还可以是某个力的分力。
2)偏离平衡位置的位移由于振子总是在平衡位置两侧移动,如果我们以平衡位置作为参考点来研究振子的位移就更为方便。
这样表示出的位移称为偏离平衡位置的位移。
它的大小等于物体与平衡位置之间的距离,方向由平衡位置指向物体所在位置。
(由初位置指向末位置)用x表示。
偏离平衡位置的位移与某段时间内位移的区别:偏离平衡位置的位移是以平衡位置为起点,以平衡位置为参考位置。
某段时间内的位移,是默认以这段时间内的初位置为起点。
四.简谐运动弹簧振子。
一个滑块通过一个弹簧连在底座上,底座上有许多小孔,和一个皮管相连,对着皮管吹气,底座上喷出的气流会使振子浮在底座上方,从而达到减小摩擦的作用,和前面的气垫导轨相似。
演示:弹簧振子的运动,结论:是机械振动。
树枝的振动,没有什么规律可循,而弹簧的振动具有规律性。
接下来研究弹簧振子振动的规律。
对弹簧振子振动规律的研究:1、弹簧振子运动过程中F与x之间的关系。
大小关系:根据胡克定律,F=k|x|方向关系:F与x方向相反,取定一正方向后可得,F=-kx总结:F=-kx2、弹簧振子运动过程中各物理量的变化情况分析结合右图分析振子在一次全振动中回复力F、偏离平衡位置的位移x、加速度a、速度V的大小变化情况及方向。
1)A→Ox↓,方向由O向AF↓,方向由A向Oa↓,方向由A向OV↑,方向由O向A振子做加速度不断减小的加速运动A′O A 2)在O位置,x=0,F=0,a=0,V最大;3)O→A′x↑,方向由O向A′F↑,方向由A′向Oa↑,方向由A′向OV↓,方向由O向A′振子做加速度不断增大的减速运动4)在A′位置,x最大,F最大,a最大,V=05)A′→Ox↓,方向由O向A′F↓,方向由A′向Oa↓,方向由A′向OV↑,方向由O 向A′振子做加速度不断减小的加速运动6)在O位置,x=0,F=0,a=0,V最大;7)O→Ax↑,方向由O向AF↑,方向由A向Oa↑,方向由A向OV↓,方向由O向A振子做加速度不断增大的减速运动8)在A位置,x最大,F最大,a最大,V=03、简谐运动定义弹簧振子由于偏离平衡位置的位移和回复力具有明显的对称性,导致其速度、加速度等都具有明显的对称性,形成的运动是一种简单而和谐的运动。
我们称之为简谐运动。
定义:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比,方向总是指向平衡位置的平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐运动。
条件:1.有回复力。
2.F=-kx证明竖直方向的弹簧振子的运动是简谐运动。
证明步骤:1、找平衡位置2、找回复力3、找F=kx4、找方向关系五、课堂小结概念:机械振动、回复力、平衡位置、偏离平衡位置的位移、简谐运动、简谐运动的特点方法:如何证明某个运动是简谐运动六、思考题1、试证明水面上木块的振动是简谐运动2、试证明:A木块降到最低点时加速度大于重力加速度g(一)3、如图,m和M两木块通过弹簧连接,现将m用力下压,欲使m弹起时,刚好M对地面压力为0,m应下压的距离是多少?(弹簧的劲度系数为k)二、振幅、周期和频率【教学目标】基础目标1.知道什么是一次全振动、振幅、周期和频率2.理解周期和频率的关系。
3.知道什么是振动的固有周期和固有频率4.掌握用秒表测弹簧振子周期的操作技能.拔高目标:1、知道位移和振幅的区别2、知道周期(频率)和振幅无关3、知道弹簧振子的周期公式4、能利用弹簧振子的周期性解决相应问题。
【教学重难点】1.振幅和位移的联系和区别.2.通过实验说明周期和振幅无关【教学内容】一、新课引入观察表明:简谐运动是一种周期性运动,与我们学过的匀速圆周运动相似,所以研究简谐运动时我们也有必要像匀速圆周运动一样引入周期、频率等物理量,本节课我们就来学习描述简谐运动的几个物理量[板书:振幅、周期和频率]二、振幅1.引入振幅。
在铁架台上悬挂一竖直方向的弹簧振子,分别用大小不同的力把弹簧振子从平衡位置拉下不同的距离.①两种情况下,弹簧振子振动的范围大小不同;②振子振动的强弱不同.为了方便我们描述物体振动的强弱,我们引入振幅.①振幅是描述振动强弱的物理量;②振动物体离开平衡位置的最大距离叫振幅;③振幅的单位是米.2.分析振幅与位移的区别问题:振幅越大,物体的振动越强,能否说物体的位移越大?物体在远离平衡位置的过程中,振幅逐渐增大?a.振幅是指振动物体离开平衡位置的最大距离;而位移是振动物体所在位置与平衡位置之间的距离.b.对于一个给定的振动,振子的位移是时刻变化的,但振幅是不变的.c.位移是矢量,但振幅是标量.d.振幅等于最大位移的数值.三、周期和频率1、全振动由于简谐运动具有周期性,故只要研究一次完整的运动就可以反应全部的情况。
一次完整的运动我们称为一次全振动。
从A点开始,一次全振动的完整过程:[A′→O→A→O→A′]两次以同样的速度经过同一位置之间的时间间隔 误解:两次经过同一位置之间的时间间隔。
2、周期和频率做简谐运动的物体完成一次全振动所需的时间,叫做振动的周期,单位:秒. 单位时间内完成的全振动的次数,叫频率,单位:赫兹.周期和频率之间的关系:T=f1 周期和频率都是描述振动快慢的物理量,周期越大,振动越慢,频率越大,振动越快。
四、周期和振幅无关问题:如果改变振幅,周期是否改变?实验:用一个大的电子钟,改变振幅,分别记一下半分钟内振动的次数。
(在尺上标下平衡位置,从平衡位置开始计时) 结论:周期与振幅无关。
周期与哪些因素有关?定性实验:改变振子质量,改变弹簧劲度系数。
结论:与振子质量和弹簧有关。
(kmT π2=) 推导:只要振子系统确定了,其周期就是一个固定值,不会改变!除了弹簧振子外,其他的振动物体也具有相同的特点,所以我们把一个振动物体的周期称之为固有周期,其频率称为固有频率。
生活中的现象:吉他弦或其他琴弦。
前提:音调高低是由频率决定。
现象:用力拨动琴弦,拨的幅度不同,声音大小不同,但音调高低都一样。
即振幅不影响频率。
五、板书振动物体离开平衡位置的最大距离(m)是标量 振幅(A ) 表示振动的强弱等于振动物体的最大位移的绝对值周期(T ) 只有物体振动状态再次恢复到与起始时刻完全相同时,物体才完成一次全振动单位时间内完成的全振动的次数(Hz)T=f1 频率(f) 当周期T 与频率f是振动系统本身的性质决定时,叫固有周期或固有频率小结1.振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离;振动物体完成一次全振动所需要的时间叫周期;单位时间内完成全振动的次数叫频率.2.当振动物体以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程就是一次全振动;一次全振动是简谐运动的最小运动单元,振子的运动过程就是这一单元运动的不断重复.3.由于物体振动的周期和频率只与振动系统本身有关,所以也叫固有周期和固有频率.六、课堂思考及课后思考题1、经过一个周期,物体走的路程是几倍的振幅?半个周期,是否一定走2倍的振幅?1/4个周期,是否一定走一个振幅?2、一质点在平衡位置O附近做简谐运动,它离开平衡位置向N点运动,经0.15 s第一次经过N点,再经过0.1 s第二次通过N点,则该质点的周期为多少s?该质点再经过多少s第三次经过N点?3、如图所示,振动质点做简谐运动,先后以相等而反向的加速度经过a、b两点时,历时2 s,过b点后又经2 s,仍以相同加速度再经b点,其振动周期为________.三、简谐运动的图象【教学目标】1、理解振动图象的物理意义;2、利用振动图象求振动物体的振幅、周期及任意时刻的位移;3、会将振动图象与振动物体在某时刻位移与位置对应,并学会在图象上分析与位移x有关的物理量。
(速度v,加速度a,恢复力F。
)4、观察砂摆演示实验中拉动木板匀速运动,让学生学会这是将质点运动的位移按时间扫描的基本实验方法。
【重点、难点分析】1.重点:简谐运动图象的物理意义。
2.难点:振动图象与振动轨迹的区别。
【教学过程】一、新课引入质点做直线运动时,x-t图象形象地说明质点的位移随时间变化的规律。
若以质点的初始位置为坐标原点,x表示质点的位移。
提问1:初速度为零的匀加速直线运动物体的位移随时间变化规律如何?并画出位移-时间的图象。
提问2:x-t图象是抛物线,其图象的横纵坐标、原点分别表示什么?物体运动的轨迹是什么?答2:横轴表示时间;纵轴表示位移;坐标原点表示计时、位移起点。
物体运动的轨迹是直线。
物体做简谐运动,是周期性变化的运动,它的位移随时间变化的规律又是什么样的呢?这正是本节要解决的问题。
二、图象的形成方法1、频闪照相前边我们已经知道对于频闪照片:是每隔相等的时间,给物体照一次相,我们假设相邻两次闪光的时间间隔为t0,则照片上记录的是每隔时间t0振子所在的位置.列表、读数,把对应于不同时刻的位置记录下来.第一个1周期第二个周期方法2:砂摆演示:下面的木板不动,让砂摆振动。