新人教版高中物理选修3-4第十一章机械振动第5节外力作用下的振动学案

新人教版高中物理选修3-4第十一章机械振动第5节外力作用下的振动学案

https://www.360docs.net/doc/e96636516.html, ——教学信息分享网 第5节 外力作用下的振动

1.知道什么是固有振动、固有频率和阻尼振动,并对固有振动和阻尼振动能从能量转化的角度予以说明。

2.知道什么是受迫振动,知道物体做受迫振动的频率特点。

3.知道什么是共振现象,掌握产生共振的条件,知道常见的共振的应用和危害。

一、固有振动、阻尼振动

1.固有振动

振动系统□01在不受外力作用下的振动叫做固有振动,固有振动的频率叫做□02固有频率。 小球和弹簧组成了一个系统——弹簧振子。弹簧对于小球的作用力——回复力,是系统的□03内力;而来源于系统以外的作用力,例如摩擦力或手指对小球的推力,则是□04外力。 2.阻尼振动

当振动系统受到阻力的作用时,我们说振动受到了□05阻尼。系统克服□06阻尼的作用要做功,消耗机械能,因而□07振幅减小,最后停下来。这种振幅逐渐□08减小的振动,叫做阻尼振动。

二、受迫振动与共振

1.受迫振动

(1)驱动力:为了使系统持续振动,作用于振动系统的□01周期性的外力。 (2)受迫振动:振动系统在□02驱动力作用下的振动。 (3)受迫振动的频率:做受迫振动的系统振动稳定后,其振动频率等于□03驱动力的频率,跟系统的□04固有频率没有关系。 2.共振

(1)定义:驱动力的频率f 等于系统的固有频率f 0时,受迫振动的□05振幅最大的现象。 (2)共振曲线:如图所示。表示受迫振动的□06振幅A 与□07驱动力频率f 的关系图象,图中f 0为振动系统的固有频率。

高中物理振动和波

高中物理振动和波 1.图中表示一个小球在不同表面上产生的运动。假设表面是完全弹性的。 (a) (b) (c) (d) (e) (1)哪一种情况下,小球根本不会振动a (2)哪一种情况下,小球最接近简谐振动b 2.已知月球上的重力加速度是地球上的。一个在地球上周期是秒的单摆,放在月球上, 其周期变为c (a)1秒 (b)秒 (c)秒 (d)秒 (e)秒 3.利用单摆测定重力加速度的实验中,若测得g偏大,可能是b (a)计算摆长时,只考虑悬线长,漏加小球半径 (b)测量周期时,将(n-1) 个振动,误记为几个全振动,使得T偏小 (c)测量周期时,将n个全振动,误记为(n-1)个全振动,使得T偏大 (d)小球质量选得太轻,以致悬线的质量不能忽略。 (e)振动时,振幅过大。 4.在圆周轨道上运行的人造卫星内,放一只有摆的钟,将e (a)变快 (b)变慢 (c)周期不变 (d)不能确定变快变慢 (e)摆锤不会摆动 5.一个单摆挂在电梯内,在某一时刻电梯开始自由下落,而此时 (1)摆正经过“平衡位置”,则摆锤相对电梯的运动是b (a)静止 (b)匀速圆周运动 (c)摆动,周期不变 (d)摆动,周期变小 (e)摆动,周期变大 (2)摆正在某一边的端点,则摆锤相对电梯的运动是(供选择的答案同上)a

(3) 摆正在平衡位置与端点之间,则摆锤相对电梯的运动是(供选择的答案同上) b 6. 一个单摆挂在电梯内,电梯向上加速,加速度a=g ,则单摆的周期是原来电梯静止时的 e (a) 1倍 (b) 倍 (c) 2倍 (d) 倍 (e) 倍 7. 一个单摆挂在电梯内,发现单摆的周期增大为原来的2倍。可见,电梯在做加速运动, 加速度a 为d (a) 方向向上,大小为g (b) 方向向上,大小为g (c) 方向向下,大小为g (d) 方向向下,大小为g (e) 方向向下,大小为g 8. 图中,是一个拴在完全遵从胡克定律的弹簧上的木块,台面水平光滑,O 点是平衡位置。 (i) 木块受到的弹力随位置X 变化的图像用图中哪一表示最恰当a (ii) 在弹性限度内振动时,下面哪几句陈述正确1,2,3 (1) 木块作简谐振动 (2) 木块的机械能守恒 X F O x F O x F O x F O x F O x (a) (b) (C) (d) (e)

高中物理练习振动与波(习题含答案)

1.下列关于简谐振动和简谐波的说法,正确的是 A.媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等 B.媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等 C.波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致 D.横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍 2.做简谐振动的单摆摆长不变,若摆球质量增加为原来的4倍,摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2,则单摆振动的 A.频率、振幅都不变B.频率、振幅都改变 C.频率不变、振幅改变D.频率改变、振幅不变 3.家用洗衣机在正常脱水时较平稳,切断电源后,洗衣机的振动先是变得越来越剧烈,然后逐渐减弱。对这一现象,下列说法正确的是 A.正常脱水时,洗衣机脱水缸的运转频率比洗衣机的固有频率大 B.正常脱水时,洗衣机脱水缸的运转频率比洗衣机的固有频率小 C.正常脱水时,洗衣机脱水缸的运转频率等于洗衣机的固有频率 D.当洗衣机的振动最剧烈时,脱水缸的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率 4.两个振动情况完全一样的波源S1、S2相距6m,它们在空间产生的干涉图样如图所示,图中实线表示振动加强的区域,虚线表示振动减弱的区域,下列说法正确的是 A.两波源的振动频率一定相同 B.虚线一定是波谷与波谷相遇处 C.两列波的波长都为2m D.两列波的波长都为1m 5.频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动。以u表示声源的速度,V表示声波的速度(u<V),v表示接收器接收到的频率。若u增大,则 A.v增大,V增大 B. v增大,V不变 C. v不变,V增大 D. v减少,V不变 6.如图所示,沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线,其波速为200m/s,下列说法中正确的是 A.图示时刻质点b的加速度将减小 B.从图示时刻开始,经过0.01s,质点a通过的路程为0.4m C.若此波遇到另一列波并发生稳定干涉现象,则另一列波的频率为50Hz D.若该波传播中遇到宽约4m的障碍物能发生明显的衍射现象 7.一列沿x轴正方向传播的简谐横波,周期为0.50s。某一时刻,离开平衡位置的位移都相等的各质点依次为P1,P2,P3,……。已知P1和P2之间的距离为20cm,P2和P3之间的距离为80cm,则P1的振动传到P2所需的时间为 A.0.50s B.0.13s C.0.10s D.0.20s 8.弹性绳沿x轴放置,左端位于坐标原点,用手握住绳的左端,当t =0时使其开始沿y轴做振幅为8cm的简谐振动,在t=0.25s时,绳 上形成如图所示的波形,则该波的波速为___________cm/s,t= ___________时,位于x=45cm的质点N恰好第一次沿y轴正向通过 平衡位置。 9.在t=0时刻,质点A开始做简谐运动,其振动图象如图乙所示。质点A振 动的周期是s;t=8s时,质点A的运动沿y轴的方向(填“正” 或“负”);质点B在波动的传播方向上与A相距16m,已知波的传播速度为 2m/s,在t=9s时,质点B偏离平衡位置的位移是cm。 10. 同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播,某时刻的波形曲线见

2019-2020学年高中物理 第十一章 机械振动 第1节 简谐运动教案 新人教版选修3-4.doc

2019-2020学年高中物理第十一章机械振动第1节简谐运动教案 新人教版选修3-4 教学设计说明 本节课是一节物理知识和方法相结合,理论探究和实验探究相结合的探究课。知识层面主要从振动的定义、振动图像的得到、猜想和验证等方面展开探究,这其中涉及了理想化模型的思想、图像法、猜想和验证等物理探究中常用的思想方法,因此本节课知识体系的展开和物理探究方法的展开完全是糅合在一起的。理论探究侧重学生思维能力,对于高中学生而言,比实验探究更具难度,因此本节课的理论探究是教师引导下的学生的探究,主要采用了①与已有知识的对比和迁移②层层递进的问题分解这两种方法来加以引导。学生分组活动的两个实验,一是用特殊值法验证猜想,一是沙漏直接记录法得到x-t图,这两种方法都不是最精确的方法,而课堂中却把最精确的频闪照片方法和位移传感器的记录和验证方法作为演示实验,这样做是为了给学生这样一种观点:科学探究不是遥不可及,不一定要借助很先进的工具和仪器,最简单易行的方法也是好方法。整节课以方法为线索将学生的认知过程与探究过程加以链接,学生在学习物理知识的同时又学习了物理方法,体验提出问题——探索方法(思考设计、类比迁移)——应用方法(知识与方法的领会)——解决问题(知识与方法的获得)的科学探究的一般过程。 教学目标: (一)知识与技能 1、知道什么是弹簧振子,理解振动的平衡位置和位移。 2、知道弹簧振子的位移-时间图象,知道简谐运动及其图象。 (二)过程与方法 通过对简谐运动图象的绘制,认识简谐运动的特点。 (三)情感、态度与价值观 1、通过对简谐运动图象的绘制,培养认真、严谨、实事求是的科学态度。 2、从图象中了解简谐运动的规律,培养分析问题的能力及审美能力(逐步认识客观存在的简洁美、对称美等)。 教学重点: 理解简谐运动的位移-时间图象。 教学难点:

高一物理 机械振动

高一物理机械振动 【教学结构】 一、机械振动 物体(质点)在某一中心位置两侧所做的往复运动就叫做机械振动,物体能够围绕着平衡位置做往复运动,必然受到使它能够回到平衡位置的力即回复力。回复力是以效果命名的力,它可以是一个力或一个力的分力,也可以是几个力的合力。 产生振动的必要条件是:a、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。b、阻力足够小。 二、简谐振动 1.定义:物体在跟位移成正比,并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐振动。简谐振动是最简单,最基本的振动。研究简谐振动物体的位置,常常建立以中心位置(平衡位置)为原点的坐标系,把物体的位移定义为物体偏离开坐标原点的位移。因此简谐振动也可说是物体在跟位移大小成正比,方向跟位移相反的回复力作用下的振动,即F=-k x,其中“-”号表示力方向跟位移方向相反。 2.简谐振动的条件:物体必须受到大小跟离开平衡位置的位移成正比,方向跟位移方向相反的回复力作用。 3.简谐振动是一种机械运动,有关机械运动的概念和规律都适用,简谐振动的特点在于它是一种周期性运动,它的位移、回复力、速度、加速度以及动能和势能(重力势能和弹性势能)都随时间做周期性变化。 三、描述振动的物理量,简谐振动是一种周期性运动,描述系统的整体的振动情况常引入下面几个物理量。 1.振幅:振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离,常用字母“A”表示,它是标量,为正值,振幅是表示振动强弱的物理量,振幅的大小表示了振动系统总机械能的大小,简谐振动在振动过程中,动能和势能相互转化而总机械能守恒。 2.周期和频率,周期是振子完成一次全振动的时间,频率是一秒钟内振子完成全振动的次数。振动的周期T跟频率f之间是倒数关系,即T=1/f。 振动的周期和频率都是描述振动快慢的物理量,简谐振动的周期 和频率是由振动物体本身性质决定的,与振幅无关,所以又叫固 有周期和固有频率。 四、单摆:摆角小于5°的单摆是典型的简谐振动。 细线的一端固定在悬点,另一端拴一个小球,忽略线 的伸缩和质量,球的直径远小于悬线长度的装置叫单摆。单摆 做简谐振动的条件是:最大摆角小于5°,单摆的回复力F 是重力在圆弧切线方向的分力。如图1所示,单摆的周期公图1

机械振动全章同步教学案

1 第九章 机械振动 第一节 简谐运动 【目 标】 1、什么是简谐运动?什么是回复力? 2、掌握简谐运动的特点和各量的变化规律 【知识清单】 1、机械振动:物体在平衡位置所做的往复运动叫机械振动 2、回复力:总是指向平衡位置,并使物体回到平衡位置的力叫回复力 注意:回复力是效果力,是物体所受力的合力或合力的分力 3、简谐运动 (1)定义:物体在与偏离平衡位置的位移大小成正比,总是指向平衡位置的力作用下的振动叫简谐运动 (2)简谐运动的特征: 回复力F :总是指向平衡位置,其大小与偏离平衡位置的位移大小成正比。公式:kx F -= 加速度a :总是指向平衡位置,其大小与偏离平衡位置的位移大小成正比。公式:m kx a - = (3)各量的方向特点: 位移x :方向偏离平衡位置 回复力F :总是指向平衡位置 加速度a :总是指向平衡位置, 速度v :除两个端点外的任何位置,速度有两个可能的方向 (4)各量的大小变化规律 所以:简谐运动是加速度变化的变速运动。 (5)简谐运动的对称性: 在简谐运动中对称的两个点有如下的几个关系:位移大小相等方向相反;回复力大小相等方向相反;加速度的大小相等方向相反;速度的大小相等,方向可能相同可能相反;动量的大小相等,方向可能相同可能相反;动能的大小相等; 【物理模型】弹簧振子:理想化的物理模型 【实例分析】音叉叉股的上各点的振动,弹簧片上各点的振动,钟摆摆锤的振动等 【实际意义】简谐运动是最简单的振动形式,要研 究振动只有从简谐运动开始 【经典例题】 测试点一:机械振动 例1:下列哪些物体的运动属于机械振动( ) A 、在水面上随波运动的小舟 B 、在地面上拍打的篮球 C 、摩托车行驶时的颠簸 D 、秋千的运动 例2、关于振动的平衡位置,下列说法正确的是() A 、位移为零 B 、回复力为零 C 、加速度为零 D 、合力为零 E 、速度最大 测试点二 简谐运动中各量的方向 例3、弹簧振子在光滑的水平地面上做简谐振动,在振子向平衡位置运动的过程中( ) A 、振子受回复力逐渐增大 B 、振子的位移逐渐增大 C 、振子的速度逐渐减小 D 、振子的加速度逐渐减小 例4、一个弹簧振子沿水平方向的x 轴做简谐运动,原点O 为平衡位置,在震动中某个时刻可能出现的情况是( ) A 、位移与速度均为正,加速的度为负 B 、位移为负值,加速度为正值 C 、位移与加速度均为正值,速度为负值 D 、位移、速度、加速度均为负值 测试点三、简谐运动的条件 例5:证明竖直弹簧振子的振动是简谐运动。 例6:如图所示的A 、B 两个物体叠放在光滑的水平地面上,在弹簧的作用下一起做简谐运动。A 的质量为M ,B 的质量为m 。当它们偏离平衡位置的

高中物理机械振动机械波习题含答案解析

机械振动、机械波 第一部分五年高考题荟萃 2009年高考新题 一、选择题 1.(09·全国Ⅰ·20)一列简谐横波在某一时刻的波形图如图1所示,图中P、Q两质点的横坐标分别为x=1.5m 和x=4.5m。P点的振动图像如图2所示。 在下列四幅图中,Q点的振动图像可能是(BC ) 解析:本题考查波的传播.该波的波长为4m.,PQ两点间的距离为3m..当波沿x轴正方向传播时当P在平衡位置向上振动时而Q点此时应处于波峰,B正确.当沿x轴负方向传播时,P点处于向上振动时Q点应处于波谷,C对。 2.(09·全国卷Ⅱ·14)下列关于简谐振动和简谐波的说法,正确的是(AD ) A.媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等 B.媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等 C.波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致 D.横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍 解析:本题考查机械波和机械振动.介质中的质点的振动周期和相应的波传播周期一致A正确.而各质点做简谐

运动速度随时间作周期性的变化,但波在介质中是匀速向前传播的,所以不相等,B错.对于横波而言传播方向和振动方向是垂直的,C错.根据波的特点D正确。 3.(09·北京·15)类比是一种有效的学习方法,通过归类和比较,有助于掌握新知识,提高学习效率。在类比过程中,既要找出共同之处,又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比,总结出下列内容,其中的是( D ) 不正确 ... A.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系,对电磁波也适用 B.机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象 C.机械波的传播依赖于介质,而电磁波可以在真空中传播 D.机械波既有横波又有纵波,而电磁波只有纵波 解析:波长、波速、频率的关系对任何波都是成立的,对电磁波当然成立,故A选项正确;干涉和衍射是波的特性,机械波、电磁波都是波,这些特性都具有,故B项正确;机械波是机械振动在介质中传播形成的,所以机械波的传播需要介质而电磁波是交替变化的电场和磁场由近及远的传播形成的,所以电磁波传播不需要介质,故C项正确;机械波既有横波又有纵波,但是电磁波只能是横波,其证据就是电磁波能够发生偏振现象,而偏振现象是横波才有的,D项错误。故正确答案应为D。 4.(09·北京·17)一简谐机械波沿x轴正方向传播,周期为T,波长为 。若在x=0处质点的振动图像如右图所示,则该波在t=T/2时刻的波形曲线为( A ) 解析:从振动图上可以看出x=0处的质点在t=T/2时刻处于平衡位置,且正在向下振动,四个选项中只有A图符合要求,故A项正确。 5.(09·上海物理·4)做简谐振动的单摆摆长不变,若摆球质量增加为原来的4倍,摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2,则单摆振动的( C )A.频率、振幅都不变B.频率、振幅都改变 C.频率不变、振幅改变D.频率改变、振幅不变

机械振动与机械波相结合的综合应用(教案)

机械振动与机械波相结合的综合应用 【教学目标】 1、通过对比简谐运动与简谐波,掌握简谐运动与简谐波的特征及描述方法。 2、知道简谐运动与简谐波相结合的综合题的题型,掌握解决此类问题的基本方法。【教学过程】 一、核心知识 1、研究对象:简谐运动、简谐波 2、简谐运动与简谐波的对比 学生活动:学生先讨论课前独立填写的学案中的下表中红色内容(2分钟),然后 学生活动:①学生先小组讨论学案上按要求完成的内容(每一类问题2分钟),然后展示要难点问题,提请全班讨论解决。②第三类题型讨论完后,总结合归纳解题基本方法。 老师活动:①老师对重点突破共同难点问题,突破方法是通过提前预设的PPT进行分析。②对学生归纳的解题方法进行提炼和深化。③强调解题规范。 1、已知波的传播和波上质点振动的部分信息,分析问题 【例1】(2016年全国Ⅲ卷,34(1))(5分)由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的频率为20 Hz,波速为16 m/s。已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧,且P、Q和S的平衡位置在一条直线上,P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为m、m,P、Q开始震动后,下列判断

正确的是_____。(填正确答案标号。选对1个得2分,选对2个得4分,选对3个得5分。每选错1个扣3分,最低得分为0分) A .P 、Q 两质点运动的方向始终相同 B .P 、Q 两质点运动的方向始终相反 C .当S 恰好通过平衡位置时,P 、Q 两点也正好通过平衡位置 、 D .当S 恰好通过平衡位置向上运动时,P 在波峰 E .当S 恰好通过平衡位置向下运动时,Q 在波峰 【答案】BDE 【考点】波的图像,波长、频率和波速的关系 【解析】根据题意信息可得1s 0.05s 20 T ==,16m/s v =,故波长为0.8m vT λ==,找P 点关于S 点的对称点P ',根据对称性可知P '和P 的振动情况完全相同,P '、 Q 两点相距15.814.630.80.82x λλ???=-= ??? ,为半波长的整数倍,所以两点为反相点,故P '、Q 两点振动方向始终相反,即P 、Q 两点振动方向始终相反,A 错误B 正确; P 点距离S 点3194 x λ=,当S 恰好通过平衡位置向上振动时,P 点在波峰,同理Q 点距离S 点1184 x λ'=,当S 恰好通过平衡位置向下振动时,Q 点在波峰,DE 正确。 巩固练习:(2016年全国Ⅱ卷,34(2)))(10分)一列简谐横波在介质中沿x 轴正向传播,波长不小于10cm .O 和A 是介质中平衡位置分别位于x =0和x=5cm 处的两个质点.t=0时开始观测,此时质点O 的位移为y =4cm ,质点A 处于波峰位置;1 s 3 t =时,质点O 第一次回到平衡位置,t=1s 时,质点A 第一次回到平衡位置.求: (ⅰ)简谐波的周期、波速和波长;(ⅱ)质点O 的位移随时间变化的关系式. 【答案】(i )T =4s ,v =s ,λ=30cm (ii )50.08sin(t )26y ππ=+或者10.08cos(t )23 y ππ=+ 【解析】(i )t =0s 时,A 处质点位于波峰位置 t =1s 时,A 处质点第一次回到平衡位置可知 1s 4 T =,T =4s … 1s 3 t =时,O 第一次到平衡位置,t =1s 时,A 第一次到平衡位置 可知波从O 传到A 用时2s 3 ,传播距离x =5cm 故波速7.5cm /s x v t ==,波长λ=vT =30cm (ⅱ)设0sin(t )y A ω?=+,可知2rad/s 2T ππω== 又由t =0s 时,y =4cm ;1s 3t =,y =0,代入得A =8cm ,再结合题意得056 ?π= 故50.08sin(t )26y ππ=+或者10.08cos(t )23 y ππ=+ 2、已知两个时刻的波形图和部分信息,分析问题

高中物理-机械振动、机械波高考真题演练

高中物理-机械振动、机械波高考真题演练1.[·山东理综,38(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内物块运动的路程是0.2 m D.t=0.4 s时,物块与小球运动方向相反 2.(·天津理综,3)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,a、b 两质点的横坐标分别为x a=2 m和x b=6 m,图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象。下列说法正确的是() A.该波沿+x方向传播,波速为1 m/s B.质点a经4 s振动的路程为4 m C.此时刻质点a的速度沿+y方向

D.质点a在t=2 s时速度为零 3.(·北京理综,15) 周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播,该波在某时刻的图象如图所示,此时质点P沿y轴负方向运动,则该波() A.沿x轴正方向传播,波速v=20 m/s B.沿x轴正方向传播,波速v=10 m/s C.沿x轴负方向传播,波速v=20 m/s D.沿x轴负方向传播,波速v=10 m/s 4.(·四川理综,2)平静湖面传播着一列水面波(横波),在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动,测得两小木块每分钟都上下30次,甲在波谷时,乙在波峰,且两木块之间有一个波峰。这列水面波() A.频率是30 Hz B.波长是3 m C.波速是1 m/s D.周期是0.1 s 5.(·福建理综,16)简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播,波速为v。若某时刻在波的传播方向上,位于平衡位置的两质点a、b 相距为s,a、b之间只存在一个波谷,则从该时刻起,下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是()

高中物理《机械振动》知识梳理

《机械振动》知识梳理 【简谐振动】 1.机械振动: 物体(或物体的一部分)在某一中心位置两侧来回做往复运动,叫做机械振动。 机械振动产生的条件是:(1)回复力不为零。(2)阻力很小。 回复力:使振动物体回到平衡位置的力叫做回复力,回复力属于效果力,在具体问题中要注意分析什么力提供了回复力。 2.简谐振动: 在机械振动中最简单的一种理想化的振动。 对简谐振动可以从两个方面进行定义或理解: (1)物体在跟位移大小成正比,并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动,叫做简谐振动。 (2)物体的振动参量,随时间按正弦或余弦规律变化的振动,叫做简谐振动,在高中物理教材中是以弹簧振子和单摆这两个特例来认识和掌握简谐振动规律的。 【简谐运动的描述】 位移x:由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段叫做位移。位移是矢量,其最大值等于振幅。 振幅A:做机械振动的物体离开平衡位置的最大距离叫做振幅,振幅是标量,表示振动的强弱。 周期T:振动物体完成一次余振动所经历的时间叫做周期。所谓全振动是指物体从某一位置开始计时,物体第一次以相同的速度方向回到初始位置,叫做完成了一次全振动。 频率f:振动物体单位时间内完成全振动的次数。 角频率:角频率也叫角速度,即圆周运动物体单位时间转过的弧度数。引入这个参量来描述振动的原因是人们在研究质点做匀速圆周运动的射影的运动规律时,发现质点射影做的是简谐振动。因此处理复杂的简谐振动问题时,可以将其转化为匀速圆周运动的射影进行处理,这种方法高考大纲不要求掌握。 相位:表示振动步调的物理量。现行中学教材中只要求知道同相和反相两种情况。【简谐运动的处理】 用动力学方法研究,受力特征:回复力F =- Kx;加速度,简谐振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。 用运动学方法研究:简谐振动的速度、加速度、位移都随时间作正弦或余弦规律的变化,这种用正弦或余弦表示的公式法在高中阶段不要求学生掌握。 用图象法研究:熟练掌握用位移时间图象来研究简谐振动有关特征是本章学习的重点之一。 从能量角度进行研究:简谐振动过程,系统动能和势能相互转化,总机械能守恒,振动能量和振幅有关。 【单摆】 单摆周期公式简谐振动物体的周期和频率是由振动系统本身的条件决定的。 单摆周期公式中的L是指摆动圆弧的圆心到摆球重心的距离,一般也叫等效摆长。【外力作用下的振动】 物体在周期性外力作用下的振动叫受迫振动。受迫振动的规律是:物体做受迫振动的频率等于策动力的频率,而跟物体固有频率无关。 当策动力的频率跟物体固有频率相等时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫共振。共振是受迫振动的一种特殊情况。 1

高中物理第十一章机械振动总结

高中物理第十一章 机械振动总结 一、机械振动: (一)简谐运动: 1、简谐运动的特征: 1)运动学特征:振动物体离开平衡位置的位移随时间按正弦规律变化 在振动中位移常指是物体离开平衡位置的位移 2)动力学特征:回复力的大小与振动物体离开平衡的位移成正比, 方向与位移方向相反(指向平衡位置) kx F -= ①回复力:使振动物体回到平衡位置的力叫做回复力。 ②回复力是根据力的效果来命名的。 ③回复力的方向总是指向平衡位置。 ④回复力可以是物体所受的合外力,也可以是几个力的合力,也可以是一个力,或者某个力的分力。 ⑤由回复力产生的加速度与位移成正比,方向与位移方向相反x m k a -= ⑥证明一个物体是否是作简谐运动,只需要看它的回复力的特征 2、简谐运动的运动学分析: 1)简谐运动的运动过程分析: (1)常用模型:弹簧振子(其运动过程代表了简谐运动的过程) (2)运动过程: 简谐运动的基本过程是两个加速度减小的加速运动过程和两个加速度增大的减速运动过程 (3)简谐运动的对称性: 做简谐运动的物体在经过关于平衡位置对称的两点时,两处的加速度、速度、回复力大小相等 (大小相等、相等)。动能、势能相等(大小相等、

相等)。 2)表征简谐运动的物理量: (1)振幅:振动物体离开平衡位置的最大距离叫做振动的振幅。 ①振幅是标量。 ②振幅是反映振动强弱的物理量。 (2)周期和频率: ①振动物体完成一次全振动所用的时间叫做振动的周期。 ②单位时间内完成全振动的次数叫做全振动的频率。 它们的关系是T=1/f 。 在一个周期内振动物体通过的路程为振幅的4倍;在半个周期内振动物体通过的路程为振幅2倍;在1/4个周期内物体通过的路程不一定等于振幅 3)简谐运动的表达式:)sin(?ω+=t A x 4)简谐运动的图像: 振动图像表示了振动物体的位移随时间变化的规律。 反映了振动质点在所有时刻的位移。 从图像中可得到的信息: ①某时刻的位置、振幅、周期 ②速度:方向→顺时而去;大小比较→看位移大小 ③加速度:方向→与位移方向相反;大小→与位移成正比 3、简谐运动的能量转化过程: 1)简谐运动的能量:简谐运动的能量就是振动系统的总机械能。 ①振动系统的机械能与振幅有关,振幅越大,则系统机械能越大。 ②阻尼振动的振幅越来越小。 2)简谐运动过程中能量的转化: 系统的动能和势能相互转化,转化过程中机械能的总量保持不变。

高中物理振动和波公式总结

高中物理振动和波公式总结 高中物理振动和波公式 1.简谐振动F=-kx {F:回复力,k:比例系数,x:位移,负号表示F的方向与x始终反向} 2.单摆周期T=2π(l/g)1/2 {l:摆长(m),g:当地重力加速度值,成立条件:摆角θ<100;l>>r} 3.受迫振动频率特点:f=f驱动力 4.发生共振条件:f驱动力=f固,A=max,共振的防止和应用 5.机械波、横波、纵波:波就是振动的传播,通过介质传播。在同种均匀介质中,振动的传播是匀速直线运动,这种运动,用波速V表征。对于匀速直线运动,波速V不变(大小不变,方向不变),所以波速V是一个不变的量。介质分子并没有随着波的传播而迁移,介质分子的永不停息的无规则的运动,是热运动,其平均速度为零。 6.波速v=s/t=λf=λ/T{波传播过程中,一个周期向前传播一个波长;波速大小由介质本身所决定} 7.声波的波速(在空气中)0℃332m/s;20℃:344m/s;30℃:349m/s;(声波是纵波) 8.波发生明显衍射(波绕过障碍物或孔继续传播)条件:障

碍物或孔的尺寸比波长小,或者相差不大 9.波的干涉条件:两列波频率相同(相差恒定、振幅相页 1 第 近、振动方向相同) 10.多普勒效应:由于波源与观测者间的相互运动,导致波源发射频率与接收频率不同{相互接近,接收频率增大,反之,减小} 高中物理振动和波知识点 1.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,并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动,叫做简谐运动. (2)简谐运动的特征:回复力F=-kx,加速度a=-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. (3)描述简谐运动的物理量 ①位移x:由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段,是矢量,其最大值等于振幅. ②振幅A:振动物体离开平衡位置的最大距离,是标量,表示振动的强弱. ③周期T和频率f:表示振动快慢的物理量,二者互为倒数关系,即T=1/f.

机械振动复习教案

机械振动复习教案 高二(4)班开课人:陈小燕时间:2013.3.28 知识目标 1、复习巩固振动的有关知识,进一步认识这种运动形式,掌握其运动规律和受力特点; 2、会判断物体是否做简谐运动,在具体问题中分析与位移有关的物理量(如速度、加速度、动能及势 能)的变化规律; 3、能在实际问题中应用振动图象解题。 教学重难点:在实际问题中应用振动图象解题 教学步骤: 一、简谐运动的规律 1.特点和条件 特点:运动具有往复性,具有周期性。 条件:回复力的大小与位移成正比,方向相反(即回复力始终指向平衡位置);振动物体所受摩擦阻力很小。 回复力是根据效果来命名的力,可能是一个力,也可能是几个力的合力,也可能是某个力的一个分力。 平衡位置即回复力等于零的位置,亦即振动物体停止振动时所处的位置。 2.描述振动的物理量(振动的三要素) 振幅A:振动质点离开平衡位置的最大位移。 周期指完成一次全振动所用的时间,频率是振动质点在单位时间内完成全振动的次数。 3.机械振动、简谐运动的动力学特征 动力学表达式:F=-kx ①

①和②都可以作为简谐运动的判别式。 4.简谐运动的周期公式 5.单摆的振动 单摆模型:将一根轻且不可伸长的细线一端固定于悬点,另一端系一质量大而体积小的钢球。 使单摆回到平衡位置的回复力F=mgsinθ 从式中可以看出,当单摆做简谐运动时,其固有周期只与摆长和当地的重力加速度有关,而与摆球的质量无关,与振幅无关(在θ<5°的条件下)。 6.简谐运动的图象 图象反映振动质点的位移随时间的变化规律,利用图象可以求出任意时刻振动质点的位移。还可以根据图象确定与位移有关的物理量,如速度、加速度、回复力、势能和动能等。 7.受迫振动、共振 物体在周期性外力作用下的振动叫做受迫振动。物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率,而跟固有频率无关。当驱动力的频率与物体的固有频率相等时,受迫振动的振幅最大,即发生共振现象。 8.振动的能量 振动系统的能量与振动的振幅有关。如果没有摩擦力和空气阻力,在简谐运动过程中就只有动能和势能的相互转化,振动的机械能守恒。实际的振动总是要受到摩擦和阻力,因此在振动过程中需要不断克服外界阻力做功而消耗能量,振幅会逐渐减小,最终停下来。

高中物理机械振动知识点与题型总结.doc

(一)机械振动 物体(质点)在某一中心位置两侧所做的往复运动就叫做机械振动,物体能够围绕着平衡位置做往复运动,必然受到使它能够回到平衡位置的力即回复力。回复力是以效果命名的力,它可以是一个力或一个力的分力,也可以是几个力的合力。 产生振动的必要条件是:a、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。b、阻力足够小。 (二)简谐振动 1. 定义:物体在跟位移成正比,并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐振动。简谐振动是最简单,最基本的振动。研究简谐振动物体的位置,常常建立以中心位置(平衡位置)为原点的坐标系,把物体的位移定义为物体偏离开坐标原点的位移。因此简谐振动也可说是物体在跟位移大小成正比,方向跟位移相反的回复力作用下的振动,即F=-k x,其中“-”号表示力方向跟位移方向相反。 2. 简谐振动的条件:物体必须受到大小跟离开平衡位置的位移成正比,方向跟位移方向相反的回复力作用。 3. 简谐振动是一种机械运动,有关机械运动的概念和规律都适用,简谐振动的特点在于它是一种周期性运动,它的位移、回复力、速度、加速度以及动能和势能(重力势能和弹性势能)都随时间做周期性变化。 (三)描述振动的物理量,简谐振动是一种周期性运动,描述系统的整体的振动情况常引入下面几个物理量。 1. 振幅:振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离,常用字母“A”表示,它是标量,为正值,振幅是表示振动强弱的物理量,振幅的大小表示了振动系统总机械能的大小,简谐振动在振动过程中,动能和势能相互转化而总机械能守恒。 2. 周期和频率,周期是振子完成一次全振动的时间,频率是一秒钟内振子完成全振动的次数。振动的周期T跟频率f之间是倒数关系,即T=1/f。振动的周期和频率都是描述振动快慢的物理量,简谐振动的周期和频率是由振动物体本身性质决定的,与振幅无关,所以又叫固有周期和固有频率。 (四)单摆:摆角小于5°的单摆是典型的简谐振动。 细线的一端固定在悬点,另一端拴一个小球,忽略线的伸缩和质量,球的直径远小于悬线长度的装置叫单摆。单摆做简谐 振动的条件是:最大摆角小于5°,单摆的回复力F是重力在圆弧切线方向的分力。单摆的周期公式是T=。由公式可知单摆做简谐振动的固有周期与振幅,摆球质量无关,只与L和g有关,其中L是摆长,是悬点到摆球球心的距离。g是单摆所在处的重力加速度,在有加速度的系统中(如悬挂在升降机中的单摆)其g应为等效加速度。 (五)振动图象。 简谐振动的图象是振子振动的位移随时间变化的函数图象。所建坐标系中横轴表示时间,纵轴表示位移。图象是正弦或余弦函数图象,它直观地反映出简谐振动的位移随时间作周期性变化的规律。要把质点的振动过程和振动图象联系起来,从图象可以得到振子在不同时刻或不同位置时位移、速度、加速度,回复力等的变化情况。 (六)阻尼振动、受迫振动、共振。 简谐振动是一种理想化的振动,当外界给系统一定能量以后,如将振子拉离开平衡位置,放开后,振子将一直振动下去,振子在做简谐振动的图象中,振幅是恒定的,表明系统机械能不变,实际的振动总是存在着阻力,振动能量总要有所耗散,因此振动系统的机械能总要减小,其振幅也要逐渐减小,直到停下来。振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动,阻尼振动虽然振幅越来越小,但振动周期不变,振幅保持不变的振动叫无阻尼振动。 振动物体如果在周期性外力──策动力作用下振动,那么它做受迫振动,受迫振动达到稳定时其振动周期和频率等于策动力的周期和频率,而与振动物体的固有周期或频率无关。 物体做受迫振动的振幅与策动力的周期(频率)和物体的固有周期(频率)有关,二者相差越小,物体受迫振动的振幅越大,当策动力的周期或频率等于物体固有周期或频率时,受迫振动的振幅最大,叫共振。 【典型例题】 [例1] 一弹簧振子在一条直线上做简谐运动,第一次先后经过M、N两点时速度v(v≠0)相同,那么,下列说法正确的是() A. 振子在M、N两点受回复力相同 B. 振子在M、N两点对平衡位置的位移相同 C. 振子在M、N两点加速度大小相等 D. 从M点到N点,振子先做匀加速运动,后做匀减速运动 解析:建立弹簧振子模型如图所示,由题意知,振子第一次先后经过M、N两点时速度v相同,那么,可以在振子运动路径上确定M、N两点,M、N两点应关于平衡位置O对称,且由M运动到N,振子是从左侧释放开始运动的(若M点定在O点右侧,则振子是从右侧释放的)。建立起这样的物理模型,这时问题就明朗化了。

高中物理第十一章机械振动第2节简谐运动的描述教学案新人教选修3-4

第2节简谐运动的描述 一、描述简谐运动的物理量 1.振幅 (1)定义:振动物体离开平衡位置的最大距离,用 A 表示。 (2)物理意义:表示振动的强弱,是标量。 2.全振动 图11-2-1 类似于O →B →O →C →O 的一个完整振动过程。 3.周期(T )和频率(f ) 周期 频率 定义 做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间,叫做振动的周期 单位时间内完成全振动的次数,叫做振动的频率 单位 秒(s) 赫兹(Hz) 物理含义 表示物体振动快慢的物理量 关系式 T =1 f 描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态。 1.振幅A 表示振动物体离开平衡位置的最大距离,表示振动的强弱,是标量。 2.振子完成一次全振动的时间总是相等的,一次全振动中通过的总路程为4A 。 3.相位是描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态。 4.简谐运动的表达式为:x =A sin(ωt +φ)。位移随时间变化的关系满足x =A sin(ωt +φ)的运动是简谐运动。

二、简谐运动的表达式 简谐运动的一般表达式为x =A sin(ωt +φ) 1.x 表示振动物体相对于平衡位置的位移。 2.A 表示简谐运动的振幅。 3.ω是一个与频率成正比的量,表示简谐运动的快慢,ω=2π T =2πf 。 4.ωt +φ代表简谐运动的相位,φ表示t =0时的相位,叫做初相。 1.自主思考——判一判 (1)振幅就是指振子的位移。(×) (2)振幅就是指振子的路程。(×) (3)振子从离开某位置到重新回到该位置的过程为一次全振动过程。(×) (4)振子完成一次全振动的路程等于振幅的4倍。(√) (5)简谐运动表达式x =A sin(ωt +φ)中,ω表示振动的快慢,ω越大,振动的周期越小。(√) 2.合作探究——议一议 (1)两个简谐运动有相位差Δφ,说明了什么?甲、乙两个简谐运动的相位差为3 2π, 意味着什么? 提示:两个简谐运动有相位差,说明其步调不相同。甲、乙两个简谐运动的相位差为3 2π, 意味着乙(甲)总比甲(乙)滞后34个周期或3 4 次全振动。 (2)简谐运动的表达式一般表示为x =A sin(ωt +φ),那么简谐运动的函数表达式能否用余弦函数表示? 提示:简谐运动的位移和时间的关系既可以用正弦函数表示,也可以用余弦函数表示,只是对应的初相位不同。 描述简谐运动的物理量及其关系的理解

高三物理振动和波知识点归纳

2019高三物理振动和波知识点归纳 精品学习高中频道为各位同学整理了高三物理振动和波知识点归纳,供大家参考学习。更多各科知识点请关注新查字典物理网高中频道。 振动和波(机械振动与机械振动的传播) 1.简谐振动F=-kx {F:回复力,k:比例系数,x:位移,负号表示F的方向与x始终反向} 2.单摆周期T=2(l/g)1/2 {l:摆长(m),g:当地重力加速度值,成立条件:摆角100;lr} 3.受迫振动频率特点:f=f驱动力 4.发生共振条件:f驱动力=f固,A=max,共振的防止和应用〔见第一册P175〕 5.机械波、横波、纵波〔见第二册P2〕 6.波速v=s/t=f=/T{波传播过程中,一个周期向前传播一个波长;波速大小由介质本身所决定} 7.声波的波速(在空气中)0℃:332m/s;20℃:344m/s;30℃:349m/s;(声波是纵波) 8.波发生明显衍射(波绕过障碍物或孔继续传播)条件:障碍物或孔的尺寸比波长小,或者相差不大 9.波的干涉条件:两列波频率相同(相差恒定、振幅相近、振动方向相同) 10.多普勒效应:由于波源与观测者间的相互运动,导致波源发射频率

与接收频率不同{相互接近,接收频率增大,反之,减小〔见第二册P21〕} 注: (1)物体的固有频率与振幅、驱动力频率无关,取决于振动系统本身; (2)加强区是波峰与波峰或波谷与波谷相遇处,减弱区则是波峰与波谷相遇处; (3)波只是传播了振动,介质本身不随波发生迁移,是传递能量的一种方式; (4)干涉与衍射是波特有的; (5)振动图象与波动图象; (6)其它相关内容:超声波及其应用〔见第二册P22〕/振动中的能量转化〔见第一册P173〕。

高中物理振动和波动解题技巧类析

高中物理振动和波动解题技巧类析 一、波的形成与传播过程 1.波是波源的振动形式在介质中的传播过程,介质中的每个质点只在自己的平衡位置振动,并不随波迁移。 2.在波的传播方向上相距波长整数倍的两质点,振动起来后的情况完全相同,相距半个波长奇数倍的两质点振动情况总是相反。 3.介质中任何一个质点的起振方向总是与波源的起振方向相同,且滞后于波源的振动。 4.波速由介质决定,频率由波源决定,同一介质中波速相同,与波长和频率无关。 二、振动图象和波动图象的区别和联系 1.区别 2.联系:振动是一个质点随时间的推移而呈现的现象,波动是全部质点联合起来共同呈现的现象,简谐运动和其引起的简谐波的振幅、频率相同;图象的形状是正弦(或余弦)曲线。 三、横波的传播方向和质点的振动方向的关系 1.带动法(特殊点法)如图,为一沿x轴正方向传播的横波,判定图上P点的振动方向。 在P点的附近靠近波源的一方的图线上另找一点P/,若P/在P的上方,P/带动P向上振动,P向上振动;若P/在P的下方,则P/带动P向下振动,P向下振动。 2.微平移法沿波的传播方向将波的图象进行微小平移,然后由两条波形曲线来判定,如上图A/B/C/D/是ABCD运动后的位置,所以AB向上运动,CD向下运动。 3.上下坡法沿波的传播方向看,上坡的质点向下振动,下坡的质点向上振动,即“上坡下,下坡上”下图中AC在上坡上,向下振动,B在下坡上,所以向上振动,

4.刮风法设风沿波的传播方向刮,则风吹的地方,草被刮倒向下运动,背风的地方,风刮不到草则向上生长,即向上运动。 5.逆复描法逆着波的传播方向,沿波形图线复描,凡提笔经过的点向上振动,凡向下拉笔的点向下振动。 例1 一列简谐波在t=0时的波形如图1所示,图2表示该波传播介质中某个质点此后一段时间内的图象,则() A.若波沿轴正方向传播,图2为a点的振动图象 B.若波沿轴正方向传播,图2为b点的振动图象 C.若波沿的负方向传播,图2为c点的振动图象 D.若波沿的负方向传播,图2为d点的振动图象, 解:在图2的的图象中,t=0时刻,质点在平衡位置并向轴的正方向运动,而图1的波形却表明在t=0时刻,质点b、d才在平衡位置,而a、c不在平衡位置,所以A、C不正确;若波沿x轴正方向传播,可知质点b向上运动,B对,同理,波向x轴负方向传播,质点d向上振动,D对。 例2一列简谐横波在t=20s时的波形如上图甲,乙是这列波中P点的振动图象,那么该波的传播速度和传播方向是() A.v=25cm/s,向左传播 B.v=50cm/s,向右传播 C.v=25cm/s,向右传播 D.v=50cm/s,向左传播 解:由振动图象知T=2s,由波动图象知λ=100cm,由,由振动图象,时,P质点正经过平衡位置向上振动,说明P的右方的质点早一些振动所以波向左 传播,选D。 例3(07四川)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图()

机械振动和机械波·机械波·教案

机械振动和机械波·机械波·教案 一、教学目标 1.在物理知识方面的要求: (1)明确机械波的产生条件; (2)掌握机械波的形成过程及波动传播过程的特征; (3)了解机械波的种类极其传播特征; (4)掌握描述机械波的物理量(包括波长、频率、波速)。 2.要重视观察演示实验,对波的产生条件及形成过程有全面的理解,同时要求学生仔细分析课本的插图。 3.在教学过程中教与学双方要重视引导和自觉培养正确的思想方法。 二、重点、难点分析 1.重点是机械波的形成过程及描述; 2.难点是机械波的形成过程及描述。 三、教具 1.演示绳波的形成的长绳; 2.横波、纵波演示仪; 3.描述波的形成过程的挂图。 四、主要教学过程 (一)引入新课

我们学习过的机械振动是描述单个质点的运动形式,这一节课我们来学习由大量质点构成的弹性媒质的整体的一种运动形式——机械波。 (二)教学过程设计 1.机械波的产生条件 例子——水波:向平静的水面投一小石子或用小树枝不断地点水,会看到水面上一圈圈起伏不平的波纹逐渐向四周传播出去,形成水波。 演示——绳波:用手握住绳子的一端上下抖动,就会看到凸凹相间的波向绳的另一端传播出去,形成绳波。 以上两种波都可以叫做机械波。 (1)机械波的概念:机械振动在介质中的传播就形成机械波 (2)机械波的产生条件:振源和介质。 振源——产生机械振动的物质,如在绳波中的手的不停抖动就是振源。 介质——传播振动的媒质,如绳子、水。 2.机械波的形成过程 (1)介质模型:把介质看成由无数个质点弹性连接而成,可以想象为(图1所示) (2)机械波的形成过程: 由于相邻质点的力的作用,当介质中某一质点发生振动时,就会带动周围的质点振动起来,从而使振动向远处传播。例如:

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