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高考物理一轮 第十二章 第1讲 机械振动课件 新人教版选修34

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高考物理一轮复习 1.1 机械振动课件 新课标选修34

高考物理一轮复习 1.1 机械振动课件 新课标选修34
3
799.2
32.2
1.8
4
799.2
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5
501.1
32.2
1.46Βιβλιοθήκη 501.116.5
1.4
解析 ①单摆的摆角小于5°时，单摆做简谐振动． ②当球摆到最低点时，速度最大，此位置开始计时误差小． ③为了减小误差，应该记录30～50次全振动的时间，然后再计算出单摆的周期． 分析表格中的数据可知，当两摆的摆长相同，质量不同时，周期相同，而质量相同，摆长长的周期大． 答案 (1)①是 ②是 ③否 (2)20.685(20.683～20.687) 摆长
(1)若摆球从E指向G为正方向，α为最大摆角，则图象中O、A、B、C点分别对应单摆中的 点. 一周期内加速度为正且减小，并与速度同方向的时间范围是 ，势能增加且速度为正的时间范围是 .
(2)单摆摆球多次通过同一位置时，下述物理量变化的是 . A．位移 B．速度 C．加速度 D．动能 E．摆线张力 (3)求单摆的摆长(g＝10 m/s2 π2≈10)
【变式3】 (2011·石家庄教学质检)石岩同学利用单摆测重力加速度，他用分度值为毫米的直尺测得摆线长为89.40 cm，用游标卡尺测得摆球直径如图1－1－13甲所示，读数为________．则该单摆的摆长为________ cm.用停表记录单摆做30次全振动所用的时间如图1－1－13乙所示，则停表读数为________s，如果测得的g值偏大，可能的原因是________(填序号)．
解析 纵波传播速率较大，因此P先振动，s＝9t＝4(t＋5)，t＝4 s，s＝36 km. 答案 A
答案 C
3．(2011·上海卷，5)两个相同的单摆静止于平衡位置，使摆球分别以水平初速v1、v2(v1>v2)在竖直平面内做小角度摆动，它们的频率与振幅分别为f1、f2和A1、A2，则( )． A．f1>f2，A1＝A2 B．f1<f2，A1＝A2 C．f1＝f2，A1>A2 D．f1＝f2，A1<A2

第十二章第1讲机械振动-2025年高考物理一轮复习PPT课件

第十二章第1讲机械振动-2025年高考物理一轮复习PPT课件

高考一轮总复习•物理
2．图像 (1)从_平__衡__位__置__处开始计时，函数表达式为 x＝Asin ωt，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 ωt，图像如图乙所示．
第10页
高考一轮总复习•物理
四、受迫振动和共振
固有频率 固有频率
最大
第11页
动条件
(2)无摩擦等阻力． (3)在弹簧弹性限度内
(1)摆线为不可伸缩的轻细 线． (2)无空气等阻力． (3)最大偏角小于 5°
高考一轮总复习•物理
第8页
模型 回复力 平衡位置 周期
能量转化
弹簧振子 弹簧的___弹__力____提供
弹簧处于___原__长____处 与振幅无关
弹性势能与动能的相互 转化，机械能守恒
答案
高考一轮总复习•物理
第25页
解析：由题分析可得振子振动图像的一种可能情况如图所示，振子在 t＝0 时位于最大位 移处，速度为零，t＝10 s 时，振子在平衡位置，速度最大，故 A 错误；在 t＝4 s 时，振子位 于最大位移处，加速度最大，t＝14 s 时，振子处于平衡位置处，此时振子的加速度为零，故 B 错误；在 t＝6 s 和 t＝14 s 时，振子均处于平衡位置，此时动能最大，势能最小，故 C 正确； 由振子的振动周期 T＝2π mk 可知，振动周期与振子的振幅无关，故只改变振子的振幅，振 子的周期不变，只增加振子质量，振子的周期增大，故 D 正确．
12A＝Asin φa， 23A＝Asin φb，解得 φa＝－π6或 φa＝－56π(由题图中运动方向舍去)，φb＝π3或 φb ＝23π，当第二次经过 B 点时 φb＝23π，则23π－2π－π6T＝t，解得 T＝152t，此时位移关系为 23A ＋12A＝L，解得 A＝ 32＋L 1，C 正确，D 错误．故选 BC．

高考物理总复习 第十二章 第一讲 机械振动课件 新人教版选修34

高考物理总复习 第十二章 第一讲 机械振动课件 新人教版选修34

(对应学生用书P211) 要点一 简谐运动的位移、速度和加速度及其变化规律 1.位移：从平衡位置指向振动物体所在位置的有向线段．位移的 表示方法是以平衡位置为坐标原点，以振动物体所在的直线为坐标轴， 规定正方向，则某一时刻振动物体(偏离平衡位置)的位移用该时刻振动 物体所在的位置坐标来表示．振动物体通过平衡位置时，位移改变方 向．
(1)振动物体经过同一位置时，其位移大小、方向是一定的，而速 度方向却有指向或背离平衡位置两种可能．
(2)振动物体经过平衡位置时，速度最大且方向不变，振动加速度 为零但方向改变．
(3)振动物体在平衡位置时，回复力为零，但所受合外力不一定为 零(如单摆)．
2．描述简谐运动的图象
图象
横轴
表示振动时间
3．共振 (1)概念：驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最 大的现象
(2)共振条件：驱动力的频率等于系统的固有频率． (3)特征：共振时振幅最大． (4)共振曲线：如右图所示．
问题探究3 为什么共振时振幅就最大？ [提示] 因为共振是驱动力周期和固有周期相等，即周期性的驱 动力与振动“合拍”时产生的，每一次驱动力都跟振动物体的速度方向 一致，驱动力都做的正功，用来增大振动系统的能量，因此振幅越来越 大，直到驱动力做功供给振动系统的能量等于克服摩擦阻力消耗的能量 时振幅才不会增大，即达到最大振幅．
(2011·吉林东北师大附中摸底)如图所示为两个单摆做受迫振动中 的共振曲线，则下列说法正确的是( )
A．两个单摆的固有周期之比为TⅠ∶TⅡ＝2∶5 B．若两个受迫振动是在地球上同一地点进行，则两个摆长之比 为lⅠ∶lⅡ＝4∶25 C．图线Ⅱ若是在地面上完成的，则该摆摆长约为1 m D．若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相等， 则图线Ⅱ是月球上的单摆的共振曲线

高中物理机械振动机械波知识点总结课件新人教版选修3-4

高中物理机械振动机械波知识点总结课件新人教版选修3-4
。
实验器材选择和搭建过程指导
实验器材：振动源（如音叉、振动片 等）、示波器、传感器、支架、弹簧
等。
搭建过程指导
1. 将振动源固定在支架上，并调整其 振动频率和幅度；
2. 将传感器与示波器连接，并将传感 器放置在振动源附近，以测量其振动 信号；
3. 调整示波器的参数，使其能够清晰 地显示振动信号；
4. 根据实验需求，可选择不同的传感 器和测量方式，如加速度传感器、位 移传感器等。
VS
能量转换
在某些情况下，波动的能量会发生转换。 例如，在机械振动中，振动的能量可以转 换为热能或电能等其他形式的能量。这种 能量转换遵循能量守恒定律。
04
典型案例分析：弹簧振子和单摆 模型
弹簧振子模型建立及运动规律探究
01
02
03
弹簧振子模型
由一根不计质量的弹簧连 接一个有质量的小球构成 ，忽略摩擦力和空气阻力 ，是一个理想化模型。
03
波动特性及其描述方法
周期性、重复性特点分析
周期性
机械振动和机械波都是周期性的运动 形式，即它们的状态会随着时间的推 移而重复出现。这种周期性使得波动 现象具有可预测性和规律性。
重复性
波动在传播过程中，其形状和特性会 在空间上重复出现。这种重复性使得 波动现象能够被有效地描述和分析。
振幅、相位等参数意义解读
非线性振动定义
指振动系统恢复力与位移之间不满足线性关系的 振动现象。
非线性振动特点
振幅依赖性、频率变化、波形畸变、跳跃现象等 。
与线性振动的区别
线性振动遵循叠加原理，而非线性振动则不满足 叠加原理，表现出更为复杂的动力学行为。
孤立波产生条件和传播特性概述
孤立波定义

第十二章选修3-4 第1节 机械振动

第十二章选修3-4 第1节 机械振动

质量铸就品牌 品质赢得未来
第 1节
机械振动
结束
要点二 典例：提示：(1)振子在负的最大位移处。 (2)振子在正的最大位移处。 1 (3) 周期。 4 解析：弹簧振子做简谐运动，由回复力公式 F＝－kx，结合牛顿 第二定律 F＝ma 可知，经四分之一的周期有沿 x 轴正方向的最 大加速度，则其位移为负的最大值。t＝0 时刻振子应该自平衡 位置向 x 轴负向运动，故选项 A 正确。
π x＝－2cos cm＝－ 2 cm。 4
物理
质量铸就品牌 品质赢得未来
第 1节
机械振动
结束
(2)由题图可知在 1.5×10
－2
s～2×10
－2
s 的振动过程中，质点
的位移变大，回复力变大，速度变小，动能变小，势能变大。 (3)从 t＝0 至 t＝8.5×10
－2
17 s 时间内经历 个周期，质点的路程 4
为 s＝17A＝34 cm，位移为 2 cm。 答案：(1)－ 2 cm (2)变大 变小 变小 变大 变大
(3)34 cm 2 cm
物理
质量铸就品牌 品质赢得未来
第 1节
机械振动
结束
要点三 1．解析：本题考查受迫振动的特点，意在考查考生对受迫振动 特点的掌握。弹簧振子做受迫振动，因此振动频率等于驱动 力的频率，即为 1 Hz，A 项正确。
答案：AD
物理
质量铸就品牌 品质赢得未来
第 1节
机械振动
结束
2． 解析： 由图像可知， 振子在一个周期内沿 x 方向的位移为 2x0， 2x0 水平速度为 v，故周期 T＝ v ；又由图像知 2A＝y1－y2，故 y1－y2 振幅 A＝ 。 2 2x0 答案：周期为 v y1－y2 振幅为 2

高考物理一轮复习3：12-1 机械振动精品课件

高考物理一轮复习3：12-1 机械振动精品课件
【答案】AC
三、简谐运动的两种模型
[考点自清]
模型 比较项目
弹簧振子
单摆
模型示意图
模型 比较项目
弹簧振子
单摆
特点
(1)细线的质量、球的
(1)忽略摩擦力，弹簧对
直径均可忽略
小球的弹力提供回复
(2)摆角 θ 很小
力
(3)重力的 切向分力
(2)弹簧的质量可忽略
提供回复力
公式
回复力 F＝－kx
(1)回复力 F＝－mlgx
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
由 平衡位置 指向质 点 所在位置 的有向线段
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 所需时间
振动物体
内完成
单位时间全振动的次数 Nhomakorabeaωt＋φ
意义 描述质点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
[考点自清] 1．物理意义：表示振子的 位移 随时间变化的规律，为正弦 (或余弦)曲线． 2．简谐运动的图象 (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＝ Asinωt ，图象如图甲所示．
(2)从正的最大位移处开始计时，函数表达式为x＝ Acosωt，图 象如图乙所示．
【答案】AC
【解析】由图象可知该弹簧振子做简谐运动的振幅 A＝2 cm，周期 T＝0.8 s，则 f＝T1＝1.25 Hz, 2 s 内振子通过的路程 s＝02.8×4×2 cm＝20 cm；当 t＝0.2 s 时，振子位于正方向最大 位移处，速度为 0，故选项 A、C 正确，选项 B、D 错误．
考点探究讲练

高考物理一轮复习 第十二章第1节 机械振动课件 新人教版选修34

(5)比较各时刻质点加速度的大小和方向．例如在图 中 t1 时刻质点位移 x1 为正，则加速度 a1 为负；t2 时刻质 点位移 x2 为负，则加速度 a2 为正，又因为|x1|>|x2|，所以 |a1|>|a2|.
2．如何确定 x～t 的数学表达式 x＝Asin(ωt＋φ) (1)在 x＝Asin(ωt＋φ)中，A 为振幅，ω 为圆频率且 ω ＝2Tπ，φ 为初相角．若从平衡位置开始计时，则 φ＝0.表 达式为 x＝Asinωt.若从正向最大位移处开始计时，表达式 为 x＝Acosωt.只要 A、T(或 f)和初相角 φ 确定了，就可以 写出位移表达式．
从最大位移处开始计时，函数表达式为 x＝Acosωt， 图像如图乙．
3．简谐运动的能量 简谐运动过程中动能和势能相互转化，机械能守恒， 振动能量与⑥________有关，⑦________越大，能量越 大． 二、简谐运动的两种基本模型
弹簧振子(水平)
模型 示意
图
单摆
条件
平衡 位置 回复
力
忽略弹簧质 量、无摩擦
要使 m 振动过程中不离开弹簧，m 振动的最高点不 能高于弹簧原长处，所以 m 振动的振幅的最大值 A＝x0 ＝mkg.
(2)m 以最大振幅 A 振动时，振动到最低点，弹簧的 压缩量最大，为 2A＝2x0＝2mk g，
对 M 受力分析可得： FN＝Mg＋k·2mk g＝Mg＋2mg， 由牛顿第三定律得 M 对地面的最大压力为 Mg＋2mg.
跟踪训练 1
如图所示，两木块的质量为 m、M，中间弹簧的劲度 系数为 k，弹簧下端与 M 连接，m 与弹簧不连接，m 处 于静止状态．现将 m 下压一段距离释放，它就上下做简 谐运动，振动过程中，m 始终没有离开弹簧，试求：

2013届高考物理一轮复习课件：12.1机械振动(人教版选修3-4)


①共振的条件：驱动力的频率等于系统固有频率 ．
②共振曲线(如图所示)．
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第十二章 机械振动 机械波
考点一 理解简谐运动的位移、速度、加速度、回复 力
1．位移 位移是从平衡位置指向振子所在位置的有向线段，方 向为从平衡位置指向振子位置，大小为平衡位置到该位置的 距离．
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第十二章 机械振动 机械波
考点二 简谐运动的规律 1．对一次全振动的认识 简谐运动的物体，某段的振动是否为一次全振动，可 从以下两个角度判断： (1)从物体经过某点时的特征物理量看，如果物体的位 移、速度第一次同时回到原值(大小、方向)，即物体完成了 一次全振动． (2)若物体在某段振动中，通过的路程等于振幅的4倍， 这一定是一次全振动．
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第十二章 机械振动 机械波
【案例1】 一弹簧振子做简谐运动，下列说法中正确 的是( )
A．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定 为正值
B．振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最大 C．振子每次经过平衡位置时，加速度相同，速度也一 定相同 D．振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但 加速度一定相同
【答案】 D
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第十二章 机械振动 机械波
【即时巩固1】 有一弹簧振子做简谐运动，则( ) A．加速度最大时，速度最大 B．速度最大时，位移最大 C．位移最大时，加速度最大 D．位移为零时，加速度最大 【解析】 振子的加速度最大时，处在最大位移处， 此时振子的速度为零；而速度最大时，振子在平衡位置，位 移和加速度为零，故选项C正确． 【答案】 C
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第十二章 机械振动 机械波

高考物理一轮总复习课件：1.1机械振动(人教选修3-4)


【思考辨析】 (1)简谐运动是匀变速运动。( ) (2)周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量。( ) (3)振幅等于振子运动轨迹的长度。( ) (4)简谐运动的回复力可以是恒力。( ) (5)弹簧振子每次经过平衡位置时，位移为零、动能为零。( ) (6)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动。( ) (7)物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关。( ) (8)简谐运动的图像描述的是振动质点的轨迹。( )
(5)数据处理： ①公式法： ②图像法：画l-T2图像。 2 4 l g=4π2k， g 。
T2
l l k 2 2。 T T
4.注意事项 (1)悬线顶端不能晃动，需用夹子夹住，保证悬点固定。 (2)单摆必须在同一平面内振动，且摆角小于10°。 (3)选择在摆球摆到平衡位置处时开始计时，并数准全振动的次数。 (4)小球自然下垂时，用毫米刻度尺量出悬线长L，用游标卡尺测量小球的直 径，然后算出摆球的半径r，则摆长l=L+r。 (5)选用一米左右的细线。
l 2.实验器材 T 2 g 单摆、游标卡尺、毫米刻度尺、停表。
4 2 g 2 l T
3.实验步骤 (1)做单摆： 取约1 m长的细丝线穿过带中心孔的小钢球，并打一个比小孔大一些的结， 然后把线的另一端用铁夹固定在铁架台上，让摆球自然下垂，如图所示。
(2)测摆长： 用毫米刻度尺量出摆线长L(精确到毫米)，用游标卡尺测出小 球直径D，则单摆的摆长 (3)测周期： 将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于10°)，然后释放小球， D 记下单摆摆动30～50次的总时间，算出平均每摆动一次的时 l L 。 间，即为单摆的振动周期。 2 (4)改变摆长，重做几次实验。
(1)弹簧质量可 忽略 阻力 简谐运 (2)无摩擦等 动条件 _____ (3)在弹簧弹性 限度内
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考点自测
考点一 简谐运动
1.(多选题)一个质点做简谐运动，当它每次经过同一位置
时，一定相同的物理量是( )
A．位移
B．速度
C．加速度
D．动能
解析 做简谐运动的质点，具有周期性．质点每次经过 同一位置时，位移一定相同；由于加速度与位移大小成正比、 方向总是相反，所以加速度相同；速度的大小相同，但方向 不一定相同(可能相同，也可能相反)，所以速度不一定相同， 而动能相同．
选考部分 选修3－4
人类最宝贵的财富是希望，希望减轻了我们的苦恼，为 我们在享受当前的乐趣中描绘出来日乐趣的远景。
——伏尔泰
第十二章 机械振动 机械波
考纲展示
1.简谐运动(Ⅰ) 2．简谐运动的公式和图象(Ⅱ) 3．单摆．周期公式(Ⅰ) 4．受迫振动和共振(Ⅰ) 5．机械波(Ⅰ) 6．横波和纵波(Ⅰ)
备考建议
1.机械振动部分重点是简谐运动的产生过程，在振动过程中回 复力、位移、速度、加速度的变化规律．周期性和对称性是振动的 特征，充分利用这些特点可以为解决振动问题提供很大帮助．
2．在波动问题中，深刻理解波的形成过程，其中前后质点振 动的关系是关键．波动中各质点都在平衡位置附近做周期性振动， 后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动．波动是全部 质点联合起来共同呈现的现象．
回复力 (x 为形变量)
Байду номын сангаас
单摆 摆球重力沿与摆线垂直方 向(即切向)的分力 F 回＝－mgsinθ＝－mlgx (l 为摆长，x 是对平衡位 置的位移)
模型
平衡 位置
弹簧振子(水平)
F 回＝0 a＝0 弹簧处于原长
单摆 F 回＝0 a 切＝0 小球摆动的最低点(此时 F 向心≠0)，a＝a 向心≠0
(3)受迫振动的振幅 A 与驱动力的频率 f 的关系——共振 曲线(如图 12－1－1 所示)，f 固表示振动物体的固有频率，当 f＝f 固时振幅最大．
图 12－1－1
(4)共振的利用和防止． 利用共振，使驱动力的频率接近，直至等于振动系统的 固有频率．防止共振，使驱动力的频率远离振动系统的固有 频率.
五、阻尼振动、受迫振动和共振 1．阻尼振动． 振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动，振幅固定不变的 振动叫无阻尼振动．
2．受迫振动． (1)定义：物体在周期性变化的外力(驱动力)作用下的振 动． (2)特点：物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱 动力的频率，跟物体的固有频率无关．
3．共振． (1)定义：当驱动力频率与物体的固有频率相等时，受迫 振动的振幅最大，这种现象叫做共振． (2)条件：f 驱＝f 固． 特征：振幅最大．
解析 经过一个周期，振子的运动状态相同且回到原位 置，所以位移一定是零，路程一定是 4A.由于简谐运动是一种 变加速运动，在平衡位置速度较大，所以经过半个周期，振 子的位移不一定是 2A.在 T/4 时间内，振子的位移可能是零， 路程可能小于 A.
答案 AC
3．(2012·北京)一个弹簧振子沿 x 轴做简谐运动，取平衡 位置 O 为 x 轴坐标原点．从某时刻开始计时，经过四分之一 的周期，振子具有沿 x 轴正方向的最大加速度．能正确反映 振子位移 x 与时间 t 关系的图象是( )
7．横波的图象(Ⅱ) 8．波速、波长和频率(周期)的关系(Ⅱ) 9．波的干涉和衍射现象(Ⅰ) 10．多普勒效应(Ⅰ) 11．实验：探究单摆的运动，用单摆测定重力加速度
命题规律
综合分析近三年新课标高考试题，命题有以下规律： (1)试题有 2～3 个小题，最后小题为计算题，试题难度不大． (2)从考查内容看，主要有：简谐运动过程中位移、回复力，加 速度、速度、动能、势能的变化规律．单摆、振动图象和波的图象， 波的干涉和衍射现象等.
答案 ACD
2．(多选题)某一弹簧振子，振幅为 A，下列说法中正确的 是( )
A．在一个周期 T 内，振子的位移一定是零，路程一定是 4A
B．在半个周期内，振子的位移一定是 2A，路程一定是 2A C．在 T/4 时间内，振子的位移可能是零，路程可能小于 A D．在 T/4 时间内，振子的位移一定是 A，路程也是 A
3．描述简谐运动的物理量． (1)位移：由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段， 它是矢量． (2)振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离，它是标量． (3)周期 T 和频率 f：物体完成一次全振动所需的时间叫 周期，单位时间内完成全振动的次数叫频率，二者的关系为 f＝T1.
三、两种基本模型
模型 弹簧振子(水平) 弹簧的弹力提供
模型
弹簧振子(水平)
单摆
能量转 弹性势能与动能的相 重力势能与动能的相互转
化关系 互转化，机械能守恒 化，机械能守恒
固有 周期
T＝2π 无关
mk ，T 与振幅 T＝2π gl ，T 与振幅、摆 球质量无关
四、简谐运动的图象 1．图象意义：表示振子的位移随时间变化的规律．其特 征为正弦(或余弦)曲线． 2．根据图象可以获得如下信息：①直接读出振幅 A 和周 期 T，②确定某一时刻振动质点相对平衡位置的位移 x，③判 定任一时刻振动质点的速度方向及加速度方向，④判定某一 段时间内振动质点的位移、速度、加速度、动能、势能的大 小变化情况．
3．两个重要图象． 本章研究问题的思路有两条：一是波动，二是振动，而 图象是反映这两个过程的最基本也是最重要的方法，所以应 分清两者在物理意义上的差别．
第一讲 机械振动
回扣教材
题型归类
误区反思 双基限时练
回扣教材•自主学习
知识梳理
一、机械振动 1．定义：物体(或物体的一部分)在某一中心位置附近所做的往 复运动．往复运动是机械振动的主要特征．
2．回复力：使振动物体返回平衡位置的力． (1)回复力是以效果命名的力，时刻指向平衡位置． (2)回复力是振动物体在振动方向上的合外力． (3)回复力可能是几个力的合力，可能是某一个力，还可 能是某一个力的分力，因而回复力不一定等于物体的合外力． 3．平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置．
二、简谐运动 1．定义：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并 且方向总是指向平衡位置的回复力作用下的振动． 2．简谐运动的特征． (1)受力特征：回复力满足 F＝－kx. (2)运动特征：加速度 a＝－mk x.