第十一章 第1单元 机械振动
新课标物理选修第十一章机械振动全章 PPT课件 课件 人教课标版3
共振现象的危害
1940 年11月7日美国 Tocama 悬索桥因共振而坍塌
再见
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
二
、受迫振动
系统在周期性外力作 用下所进行的振动叫受 迫振动. ( 如扬声器中 纸盆的振动、机器运转 时引起基座的振动 ) 当受迫振动达到稳 定后，振动的振幅保 持稳定不变.
振子在作受迫振动 时，当周期性外力的 频率与振子的固有频 率接近时，振子振幅 显著增加, 在某一频 率时, 振幅达到最大， 这一现象称为共振. 达到共振时的频率叫 共振频率. 当阻尼趋于零时， 共振频率等于系统 的固有频率.
1、再长的路一步一步得走也能走到终点，再近的距离不迈开第一步永远也不会到达。 2、从善如登，从恶如崩。 3、现在决定未来，知识改变命运。 4、当你能梦的时候就不要放弃梦。 5、龙吟八洲行壮志，凤舞九天挥鸿图。 6、天下大事，必作于细；天下难事，必作于易。 7、当你把高尔夫球打不进时，球洞只是陷阱；打进时，它就是成功。 8、真正的爱，应该超越生命的长度、心灵的宽度、灵魂的深度。 9、永远不要逃避问题，因为时间不会给弱者任何回报。 10、评价一个人对你的好坏，有钱的看他愿不愿对你花时间，没钱的愿不愿意为你花钱。 11、明天是世上增值最快的一块土地，因它充满了希望。 12、得意时应善待他人，因为你失意时会需要他们。 13、人生最大的错误是不断担心会犯错。 14、忍别人所不能忍的痛，吃别人所不能吃的苦，是为了收获别人得不到的收获。 15、不管怎样，仍要坚持，没有梦想，永远到不了远方。 16、心态决定命运，自信走向成功。 17、第一个青春是上帝给的；第二个的青春是靠自己努力的。 18、励志照亮人生，创业改变命运。 19、就算生活让你再蛋疼，也要笑着学会忍。 20、当你能飞的时候就不要放弃飞。 21、所有欺骗中，自欺是最为严重的。 22、糊涂一点就会快乐一点。有的人有的事，想得太多会疼，想不通会头疼，想通了会心痛。 23、天行健君子以自强不息；地势坤君子以厚德载物。 24、态度决定高度，思路决定出路，细节关乎命运。 25、世上最累人的事，莫过於虚伪的过日子。 26、事不三思终有悔，人能百忍自无忧。 27、智者，一切求自己；愚者，一切求他人。 28、有时候，生活不免走向低谷，才能迎接你的下一个高点。 29、乐观本身就是一种成功。乌云后面依然是灿烂的晴天。 30、经验是由痛苦中粹取出来的。 31、绳锯木断，水滴石穿。 32、肯承认错误则错已改了一半。 33、快乐不是因为拥有的多而是计较的少。 34、好方法事半功倍，好习惯受益终身。 35、生命可以不轰轰烈烈，但应掷地有声。 36、每临大事，心必静心，静则神明，豁然冰释。 37、别人认识你是你的面容和躯体，人们定义你是你的头脑和心灵。 38、当一个人真正觉悟的一刻，他放弃追寻外在世界的财富，而开始追寻他内心世界的真正财富。 39、人的价值，在遭受诱惑的一瞬间被决定。 40、事虽微，不为不成；道虽迩，不行不至。 41、好好扮演自己的角色，做自己该做的事。 42、自信人生二百年，会当水击三千里。 43、要纠正别人之前，先反省自己有没有犯错。 44、仁慈是一种聋子能听到、哑巴能了解的语言。 45、不可能！只存在于蠢人的字典里。 46、在浩瀚的宇宙里，每天都只是一瞬，活在今天，忘掉昨天。 47、小事成就大事，细节成就完美。 48、凡真心尝试助人者，没有不帮到自己的。 49、人往往会这样，顺风顺水，人的智力就会下降一些；如果突遇挫折，智力就会应激增长。 50、想像力比知识更重要。不是无知，而是对无知的无知，才是知的死亡。 51、对于最有能力的领航人风浪总是格外的汹涌。 52、思想如钻子，必须集中在一点钻下去才有力量。 53、年少时，梦想在心中激扬迸进，势不可挡，只是我们还没学会去战斗。经过一番努力，我们终于学会了战斗，却已没有了拼搏的勇气。因此，我们转向自身，攻击自己，成为自己最大的敌人。 54、最伟大的思想和行动往往需要最微不足道的开始。 55、不积小流无以成江海，不积跬步无以至千里。 56、远大抱负始于高中，辉煌人生起于今日。 57、理想的路总是为有信心的人预备着。 58、抱最大的希望，为最大的努力，做最坏的打算。 59、世上除了生死，都是小事。从今天开始，每天微笑吧。 60、一勤天下无难事，一懒天下皆难事。 61、在清醒中孤独，总好过于在喧嚣人群中寂寞。 62、心里的感觉总会是这样，你越期待的会越行越远，你越在乎的对你的伤害越大。 63、彩虹风雨后，成功细节中。 64、有些事你是绕不过去的，你现在逃避，你以后就会话十倍的精力去面对。 65、只要有信心，就能在信念中行走。 66、每天告诉自己一次，我真的很不错。 67、心中有理想 再累也快乐 68、发光并非太阳的专利，你也可以发光。 69、任何山都可以移动，只要把沙土一卡车一卡车运走即可。 70、当你的希望一个个落空，你也要坚定，要沉着！ 71、生命太过短暂，今天放弃了明天不一定能得到。 72、只要路是对的，就不怕路远。 73、如果一个人爱你、特别在乎你，有一个表现是他还是有点怕你。 74、先知三日，富贵十年。付诸行动，你就会得到力量。 75、爱的力量大到可以使人忘记一切，却又小到连一粒嫉妒的沙石也不能容纳。 76、好习惯成就一生，坏习惯毁人前程。 77、年轻就是这样，有错过有遗憾，最后才会学着珍惜。 78、时间不会停下来等你，我们现在过的每一天，都是余生中最年轻的一天。 79、在极度失望时，上天总会给你一点希望；在你感到痛苦时，又会让你偶遇一些温暖。在这忽冷忽热中，我们学会了看护自己，学会了坚强。 80、乐观者在灾祸中看到机会；悲观者在机会中看到灾祸。
第11章 第1节
• 2．对简谐运动的位移、速度和加速度的理解
• (1)简谐运动的位移
• 位移的表示方法：以平衡位置为坐标原点，以振动所在的 直线为坐标轴，规定正方向，则某时刻振子偏离平衡位置 的位移可用该时刻振子所在位置的坐标来表示。
• (2)简谐运动的速度
• ①物理含义：速度是描述振子在平衡位置附近振动快慢的 物理量。在所建立的坐标轴(也称“一维坐标系”)上，速 度的正负号表示振子运动方向与坐标轴的正方向相同或相 反。
是振子的运动轨迹吗？
• 答案：振子的位移—时间图象不是振子的运动结轨迹。例 如，水平方向的弹簧振子的运动轨迹是一条水平线段。
课内探究
探究一 对弹簧振子和简谐运动的理解
• 如图，弹簧连接的塑料小球穿在细木杆上，该装置是否为 弹簧振子？若不计小球与杆间的摩擦，小球运动过程中通 过B点时，小球的位移如何表示？
•
(多选)如图甲所示，一弹簧振子在A、B间振动
，取向右为正方向，振子经过O点时为计时时刻，其振动
的x－tA图C 象如图乙．t2时刻振子在A点
• B．t2时刻振子在B点
• C．在t1～t2时间内，振子的位移在增大
• D．在t3～t4时间内，振子的位移在减小
• 解题指导：根据振动图像分析问题时，要把振动图像和振
弹簧振子的位移—时间图象
• 1．建立坐标系
• 以小球的__平_衡__位_置_________为坐标原点，它的沿振着动 _____________方右向边 建立坐标轴。小球在平衡位置左边
_________时它对平衡位置的位移为正，在_________时为
负(以水平弹簧振子为例)。
• 2．位移——时间图象时间
探究二 对简谐运动图象的理解
• 研究一个物体的振动是否为简谐运动，可以通过作出的振 动图象来判断。如图所示，在弹簧振子的小球上安置一记 录用的毛笔P，在下面放一白纸带，请思考：
新课标物理选修第十一章机械振动全章 PPT课件 课件 人教课标版1
3、有一个在光滑水平面内的弹簧振子，
第一次用力把弹簧压缩x后释放，第二 次把弹簧压缩2x后释放，则先后两次 振动的周期和振幅之比分别为多少？
1:1
1:2
4、弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点之间做简谐 振动，B、C相距20cm，某时刻振子处于B点，经过 0.5s，振子首次到达C点，求： （1）振子的周期和频率 T＝1.0s f＝1 Hz （2）振子在5s末的位移的大小 10cm 200cm （3）振子5s内通过的路程
0
2t
0
3t
0
4t
0
5t
0
6t
0
位移 -20.0 -17.4 x(m）
-10.0
0
10.0
17.4
20.0
第二个1/2周期：
时间 t(s)
6t
0
7t
0
8t
0
9t
0
10t
0
11t
12t
0
位移 20.0 x(m)
17.4
10.0
0
-10.0 -17.4 -20.0
横坐标：振动时间t 纵坐标：振子相对于平衡位置的位移
三、简谐运动及其图象
1、定义：如果质点的位移与时间的关系遵从 正弦函数的规律，即它的振动图象（x—t图象） 是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。 是最简单、最基本的振动。
如：弹簧振子的运动。 反映振动物体位移随时间变化的图像
类似应用
绘制地震曲线的装 置
小
结
1、机械振动：物体在平衡位置（中心位置）两侧附近所做 往复运动。通常简称为振动。 平衡位置：振子原来静止时的位置 2、弹簧振子理性化模型：不计阻力、弹簧的质量与小球相 比可以忽略。
高中物理 第十一章 机械振动 1 简谐运动互动课堂学案 新人教版选修3-4(2021年最新整理)
高中物理第十一章机械振动1 简谐运动互动课堂学案新人教版选修3-4 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（高中物理第十一章机械振动1 简谐运动互动课堂学案新人教版选修3-4）的内容能够给您的工作和学习带来便利。
同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。
本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为高中物理第十一章机械振动1 简谐运动互动课堂学案新人教版选修3-4的全部内容。
1 简谐运动互动课堂疏导引导1.理解简谐运动的位移、速度、加速度（1）位移：从平衡位置指向振子所在位置的有向线段为振子的位移，方向为从平衡位置指向振子所在位置,大小为平衡位置到该位置的距离。
位移的表示方法是：以平衡位置为坐标原点，以振动所在的直线为坐标轴,规定正方向，则某一时刻振子（偏离平衡位置）的位移用该时刻振子所在的位置坐标来表示。
振子在两“端点"位移最大，在平衡位置时位移为零，振子通过平衡位置时，位移改变方向.（2）速度：跟运动学中的含义相同.其大小表示物体运动的快慢，其方向与物体的速度方向相同，应明确：速度和位移是彼此独立的物理量.如振动物体通过同一个位置，其位移矢量的方向是一定的，而其速度方向却有两种可能：指向或背离平衡位置。
振子在最大位移处速度为零,在平衡位置时速度最大,振子在最大位移处速度方向发生改变.（3)加速度：根据牛顿第二定律，做振子的加速度mkxa -=.由此可知,加速度的大小跟位移成正比且方向相反。
振子在位移最大处加速度最大；通过平衡位置时加速度为零，此时加速度改变方向。
2。
简谐运动中振动物体速度和位移的对称性如图11-1—1所示，物体在A 与B 间运动,O 点为平衡位置，C 和D 两点关于O 点对称,则有：图11—1-1（1）位移的对称性①在同一位置（如D点），振子的位移相同；②在关于平衡位置对称的两点（如C与D两点），位移大小相等，方向相反.（2）速度的对称性①物体连续两次经过同一点（如D点)的速度大小相等，方向相反.②物体经过关于O点对称的两点（如C点和D点）的速度大小相等,方向可能相同，也可能相反。
(机械制造行业)第十一章机械振动
第十一章 机械振动11-1 一质量为 m 的质点在力 F = - 2x 的作用下沿 x 轴运动．求其运动的周期．11-2 质量为 2 kg 的质点，按方程 x 0.2sin[5t ( /6)] (SI)沿着 x 轴振动．求： (1) t = 0 时，作用于质点的力的大小；(2) 作用于质点的力的最大值和此时质点的位置．(答案： 5 N ；10 N ，± 0.2 m (振幅端点) )11-3 一物体在光滑水平面上作简谐振动，振幅是 12 cm ，在距平衡位置 6 cm 处速度是 24 cm/s ，求(1) 周期 T ；(2) 当速度是 12 cm/s 时的位移．(答案： 2.72s ； 10.8cm )11-4 一个轻弹簧在 60 N 的拉力作用下可伸长 30 cm ．现将一物体悬挂在弹簧的下端并 在它上面放一小物体，它们的总质量为 4 kg ．待其静止后再把物体向下拉 10 cm ，然后释放．问：(1) 此小物体是停在振动物体上面还是离开它？(2) 如果使放在振动物体上的小物体与振动物体分离， 则振幅 A 需满足何条件？二者在何位置开始分离？(答案：小物体不会离开；2A g ，在平衡位置上方 19.6 cm 处开始分离)11-5 在竖直面内半径为 R 的一段光滑圆弧形轨道上，放一小物体，使其 静止于轨道的最低处．然后轻碰一下此物体，使其沿圆弧形轨道来回作小幅度 运动 . 试证：(1) 此物体作简谐振动； (2) 此简谐振动的周期 T 2 R/ g(1) 其初始位移 x 0 = 7.5 cm ，初始速度 v 0 = 75.0 cm/s ； (2) 其初始位移 x 0 =7.5 cm ，初始速度 v 0 =-75.0 cm/s ．(答案： x =10.6×10-2cos[10t-( /4)] (SI) ； x =10.6×10-2cos[10t+( /4)] (SI) )11-7 一轻弹簧在 60 N 的拉力下伸长 30 cm ．现把质量为 4 kg 的物体悬挂在该弹簧的下 端并使之静止 ，再把物体向下拉 10 cm ，然 后由静止释放并开始计时．求(1) 物体的振动方程；答案： 2 m )mF11-6 一质点沿 x 轴作简谐振动，其角频率 下的振动方程：= 10 rad/s ．试分别写出以下两种初始状态(2) 物体在平衡位置上方 5 cm 时弹簧对物体的拉力；(3) 物体从第一次越过平衡位置时刻起到它运动到上方 5 cm 处所需要的最短时间． (答案： x = 0.1 cos(7.07t) (SI)；29.2 N ；0.074 s ) 11-8 一物体放在水平木板上，这木板以 = 2 Hz 的频率沿水平直线作简谐运动，物体 和水平木板之间的静摩擦系数 s = 0.50，求物体在木板上不滑动时的最大振幅 A max ．(答案： 0.031 m )11-9 一木板在水平面上作简谐振动，振幅是 12 cm ，在距平衡位置 6 cm 处速率是 24 cm/s ．如果一小物块置于振动木板上，由于静摩擦力的作用，小物块和木板一起运动(振动 频率不变)，当木板运动到最大位移处时，物块正好开始在木板上滑动，问物块与木板之间 的静摩擦系数 为多少？(答案： 0.0653)11-10 一质点在 x 轴上作简谐振动，选取该质点向右运动通 过 A 点时作为计时起点 ( t = 0 )，经过 2秒后质点第一次经过 B 点， 再经过 2 秒后质点第二次经过 B 点，若已知该质点在 A 、 B 两点 具有相同的速率，且 AB = 10 cm 求：(1) 质点的振动方程；(2) 质点在 A 点处的速率．11-11 在一轻弹簧下端悬挂 m 0 = 100 g 砝码时， 弹簧伸长 8 cm ．现在这 根弹簧下端悬挂 m = 250 g 的物体，构成弹簧振子．将物体从平衡位置向下 拉动 4 cm ，并给以向上的 21 cm/s的初速度 (令这时 t = 0 )．选 x 轴向下 , 求 振动方程的数值式．答案： x 0.05 cos(7t 0.64) (SI))11-12 一质点按如下规律沿 x 轴作简谐振动 ： x 0.1cos(8t 2 )3(SI)．求此振动的周期、振幅、初相、速度最大值和加速度最大值．(答案： 0.25s ， 0.1 m ， 2/3， 0.8 m/s ， 6.4m/s 2)11-13 一质量为 0.20 kg 的质点作简谐振动，其振动方程为x 0.6cos(5t 21 ) (SI) ．求： (1) 质点的初速度；(2) 质点在正向最大位移一半处所受的力．(答案： 3.0 m/s ； -1.5 N )11-14 有一单摆，摆长为 l = 100 cm ，开始观察时 ( t = 0 ) ，摆球正好过 x 0 = -6 cm 处，并以v 0= 20 cm/s 的速度沿 x 轴正向运动，若单摆运动近似看成简谐振动．试求(1) 振动频率； (2) 振幅和初相．(答案： 0.5Hz ； 8.8 cm ， 226.8°或－ 133.2°)vxO O x答案：3) (SI) ； 3.93 10－2m/s ) 411-15 一物体作简谐振动， 其速度最大值 v m = 3×102 m/s ，其振幅 A = 2×102 m ．若 t = 0时，物体位于平衡位置且向 x 轴的负方向运动 . 求：(1) 振动周期 T ； (2) 加速度的最大值 a m ； (3) 振动方程的数值式．-21(答案： 4.19 s ；4.5×10-2 m/s 2；x = 0.02 cos(1.5t) (SI))211-16 一质点作简谐振动，其振动方程为 x = 0.24 cos(12 t 13 ) (SI)，试用旋转矢量23法求出质点由初始状态( t = 0的状态)运动到 x = -0.12 m ，v < 0的状态所需最短时间 t ．(答案： 0.667s )11-17 一质量 m = 0.25 kg 的物体， 在弹簧的力作用下沿 x 轴运动，平衡位置在原点 . 弹 簧的劲度系数 k = 25 N ·m -1．(1) 求振动的周期 T 和角频率 ．(2) 如果振幅 A =15 cm ，t = 0时物体位于 x = 7.5 cm 处，且物体沿 x 轴反向运动，求初 速 v 0 及初相 ．(3) 写出振动的数值表达式．－ 21答案： 0.63s ，10 s －1；－ 1.3m/s ， /3； x 15 10 2 cos(10t )311-18 两个物体作同方向、同频率、同振幅的简谐振动．在振动过程中，每当第一个物 体经过位移为 A/ 2 的位置向平衡位置运动时，第二个物体也经过此位置，但向远离平衡 位置的方向运动．试利用旋转矢量法求它们的相位差．11-19 一简谐振动的振动曲线如图所示．求振动方程．答案： x 0.1cos(5 t/12 2 /3) (SI))11-20 一定滑轮的半径为 R ，转动惯量为 J ，其上挂一轻绳，绳的一端系一质量为 m 的物体，另一端与一固定的轻弹簧相连， 如图所示．设弹簧的劲度系数为 k ，绳与滑轮间无滑动，且忽略轴 的摩擦力及空气阻力．现将物体 m 从平衡位置拉下一微小距离后 放手，证明物体作简谐振动，并求出其角频率．11-21 在一竖直轻弹簧的下端悬挂一小球， 弹簧被拉长 l 0 = 1.2 cm 而平衡．再经拉动后， 该小球在竖直方向作振幅为 A = 2 cm 的振动，试证此振动为简谐振动；选小球在正最大位(SI))答案： 12 )答案：kR 2 )J mR 2移处开始计时，写出此振动的数值表达式．答案： x 2 10 2 cos(9.1 t))11-22 一弹簧振子沿 x 轴作简谐振动 (弹簧为原长时振动物体的位置取作 x 轴原点)．已知振动物体最大位移为 xm = 0.4 m 最大恢复力为 F m = 0.8 N ，最大速度为 v m = 0.8 m/s ，又 知 t = 0 的初位移为+0.2 m ，且初速度与所选 x 轴方向相反．(1) 求振动能量； (2) 求此振动的表达式．11-23 质量 m = 10 g 的小球与轻弹簧组成的振动系统， 按 x 0.5 cos(8 t 31 ) 的规律3作自由振动，式中 t 以秒作单位， x 以厘米为单位，求(1) 振动的角频率、周期、振幅和初相； (2) 振动的速度、加速度的数值表达式； (3) 振动的能量 E ；(4) 平均动能和平均势能．- 2 1 (答案： = 8 s -1，T = 2 / = (1/4) s ，A = 0.5 cm ， = /3；v4π 10 2sin(8πtπ) ，32 2 1- -a 32 210 2cos(8 t ) ；3.95×10 5J ，3.95×10 5J ) 311-24 一物体质量为 0.25 kg ，在弹性力作用下作简谐振动，弹簧的劲度系数 k = 25N ·m -1，如果起始振动时具有势能 0.06 J 和动能 0.02 J ，求(1) 振幅；(2) 动能恰等于势能时的位移； (3) 经过平衡位置时物体的速度．答案： 0.08 m ； 0.0566m ； 0.8m/s )11-25 在竖直悬挂的轻弹簧下端系一质量为 100 g 的物体， 当物体处于平衡状态时， 再 对物体加一拉力使弹簧伸长，然后从静止状态将物体释放．已知物体在 32 s 内完成 48 次振 动，振幅为 5 cm ．(1) 上述的外加拉力是多大？(2) 当物体在平衡位置以下 1 cm 处时，此振动系统的动能和势能各是多少？(答案： 0.444N ； 1.07× 10- 2 J ，4.44×10-4 J ) 11-26 在一竖直轻弹簧下端悬挂质量 m = 5 g 的小球，弹簧伸长 l = 1 cm 而平衡．经推 动后，该小球在竖直方向作振幅为 A = 4 cm 的振动，求(1) 小球的振动周期； (2) 振动能量．(答案： 0.201 s ； 3.92×10-3 J )11-27 一物体质量 m = 2 kg ，受到的作用力为 F = -8x (SI) ．若 该物体偏离坐标原点 O 的最大位移为 A = 0.10 m ，则物体动能的 最大值为多少？(答案： 0.04 J )答案： 0.16J ； x 0.4cos(2 t))OA11-28 如图，有一水平弹簧振子，弹簧的劲度系数k = 24N/m，重物的质量m = 6 kg，重物静止在平衡位置上．设以一水平恒力 F = 10 N 向左作用于物体（不计摩擦），使之由平衡位置向左运动了0.05 m 时撤去力 F ．当重物运动到左方最远位置时开始计时，求物体的运动方程．答案：x 0.204 cos(2t ) (SI))11-29 两个同方向简谐振动的振动方程分别为2 3 2 1x1 5 10 2 cos(10t ) (SI), x2 6 10 2 cos(10t ) (SI) 44求合振动方程．(答案：x 7.81 10 2 cos(10t 1.48) (SI) )11-30 一物体同时参与两个同方向的简谐振动：x1 0.04cos(2 t 12 ) (SI), x2 0.03cos(2 t ) (SI)求此物体的振动方程．(答案：x 0.05 cos(2 t 2.22) (SI))。
物理选修3-4本章整合 第十一章机械振动 含解析 精品
本章整合知识建构专题应用专题一简谐运动的特点简谐运动涉及的物理量较多，但都与简谐运动物体相对平衡位置的位移x存在直接或间接的关系。
简谐运动的对称性是指振子经过关于平衡位置对称的两个位置时，振子的位移、回复力、加速度、速度、动能、势能等均是等大的(位移、回复力、加速度的方向相反，速度的方向不确定)。
运动时间也具有对称性，即在关于平衡位置对称的两段位移间运动的时间相等。
理解好对称性这一点对解决有关问题很有帮助。
简谐运动具有周期性，其运动周期T的大小由振动系统本身的性质决定。
理解了这一点，在解决相关问题时就不易出错。
【专题训练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，下列说法中正确的是()。
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，后做匀减速运动专题二 简谐运动的图象及作用简谐运动的图象描述了振动质点的位移随时间的变化规律。
从图象中可以确定位移、速度、加速度、动能和势能等物理量以及它们的变化规律，具体分析如下：1．可以确定振动物体在任一时刻的位移。
如图所示，对应t 1、t 2时刻的位移分别是x 1＝＋7 cm 、x 2＝－5 cm 。
2．确定振动的振幅。
图中最大位移的值就是振幅，如图表示的振幅是10 cm 。
3．确定振动的周期和频率，振动图象上一个完整的正弦(余弦)图形在时间轴上拉开的“长度”表示周期，由图可知，OD 、AE 、BF 的时间间隔都等于振动周期T ＝0.2 s ，频率f ＝1T＝5 Hz 。
4．确定各时刻物体的振动方向。
例如图中在t 1时刻，物体正远离平衡位置运动；在t 3时刻，物体正向着平衡位置运动。
5．比较各时刻物体的加速度(回复力)的方向和大小。
例如在图中t 1时刻物体位移x 1为正，则加速度a 1为负，两者方向相反；t 2时刻，位移x 2为负，则加速度a 2为正，又因为|x 1|＞|x 2|，所以|a 1|＞|a 2|。
新课标物理选修第十一章机械振动全章PPT课件 人教课标版3
三 、 共振ຫໍສະໝຸດ A共 振频率 共振频率
小阻尼 阻尼 0
大阻尼
o
0
p
共振演示实验
单摆 1 作垂直于 纸面的简谐运动时, 单摆 5将作相同周 期的简谐运动，其 他单摆基本不动.
共振演示实验
3 1
6 5 4
2
共振现象在实际中的应用：
乐器、收音机、 ……
共振的应用和防止 微波炉加热原理: 食物中水分子的振动频率约为2500MHz ， 具有大致相同频率的电磁波称为 “微 波” 。微波炉加热食品时，炉内产生很 强的振荡电磁场，使食物中的水分子作受 迫振动，发生共振，将电磁辐射能转化为 内能，从而使食物的温度迅速升高。微波 加热是对物体内部的整体加热，极大地提 高了加热效率。
共振现象的危害
1940 年11月7日美国 Tocama 悬索桥因共振而坍塌
再见
1有了坚定的意志，就等于给双脚添了一对翅膀。
2一个人的价值在于他的才华，而不在他的衣饰。
3生活就像海洋，只有意志坚强的人，才能到达彼岸。
4读一切好的书，就是和许多高尚的人说话。 5最聪明的人是最不愿浪费时间的人。 6不要因为怕被玫瑰的刺伤到你，就不敢去摘玫瑰。
二
、受迫振动
系统在周期性外力作 用下所进行的振动叫受 迫振动. ( 如扬声器中 纸盆的振动、机器运转 时引起基座的振动 ) 当受迫振动达到稳 定后，振动的振幅保 持稳定不变.
振子在作受迫振动 时，当周期性外力的 频率与振子的固有频 率接近时，振子振幅 显著增加, 在某一频 率时, 振幅达到最大， 这一现象称为共振. 达到共振时的频率叫 共振频率. 当阻尼趋于零时， 共振频率等于系统 的固有频率.
第十一章
第五节
机械振动
新课标物理选修第十一章机械振动全章 PPT课件 课件 人教课标版2
•
10、评价一个人对你的好坏，有钱的看他愿不愿对你花时间，没钱的愿不愿意为你花钱。
•
11、明天是世上增值最快的一块土地，因它充满了希望。
•
12、得意时应善待他人，因为你失意时会需要他们。
•
13、人生最大的错误是不断担心会犯错。
•
14、忍别人所不能忍的痛，吃别人所不能吃的苦，是为了收获别人得不到的收获。
A．t=0时，质点的位移、速度均为零 B．t=1s时，质点的位移为正向最大，速度为零，加速度为负向最
大 C．t=2s时，质点的位移为零，速度为负向最大值，加速度为零 D．质点的振幅为5cm，周期为2s
再见
•
1、再长的路一步一步得走也能走到终点，再近的距离不迈开第一步永远也不会到达。
•
2、从善如登，从恶如崩。
•
54、最伟大的思想和行动往往需要最微不足道的开始。
•
55、不积小流无以成江海，不积跬步无以至千里。
•
56、远大抱负始于高中，辉煌人生起于今日。
•
57、理想的路总是为有信心的人预备着。
•
58、抱最大的希望，为最大的努力，做最坏的打算。
•
59、世上除了生死，都是小事。从今天开始，每天微笑吧。
•
60、一勤天下无难事，一懒天下皆难事。
•
61、在清醒中孤独，总好过于在喧嚣人群中寂寞。
•
62、心里的感觉总会是这样，你越期待的会越行越远，你越在乎的对你的伤害越大。
•
63、彩虹风雨后，成功细节中。
•
64、有些事你是绕不过去的，你现在逃避，你以后就会话十倍的精力去面对。
•
65、只要有信心，就能在信念中行走。
•
66、每天告诉自己一次，我真的很不错。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
返回
[思路点拨]
要使m振动过程中始终不离开弹簧，
m振动的最大振幅对应m振到最高点时弹簧处于 原长状态。m振动到最低点时，弹簧对M的压力 最大，M对地面的压力也最大。
返回
[解析]
(1)在平衡位置时，设弹簧的压缩量为x0，
有：kx0＝mg。 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 mg 簧原长处，所以m振动的振幅的最大值A＝x0＝ k 。 (2)m以最大振幅A振动时，振动到最低点，弹簧的压缩量最 2mg 大，为2A＝2x0＝ k ，
波动图像的综合应用
3．波的干涉、衍射、多普勒效应等现 象的理解及应用 4．光的折射、全反射现象的应用 5．光的波动性的理解及应用 6电磁波及相对论的理解
空、计算等，考查的难度
中等偏下，分值一般为 8～15分
返回
返回
[思维启动] 一质点做简谐运动的振动图像如图11－1－1所示。
图11－1－1
返回
① 当f＜f0时，该振动系统的振幅随f增大而减小 ②当f＞f0时，该振动系统的振幅随f减小而增大 ③该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0
④该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③ 返回
解析：受迫振动的频率总等于驱动力的频率，D正确；
驱动力的频率越接近固有频率，受迫振动的振幅越大。 答案：B
(Ⅰ )
(Ⅰ ) (Ⅰ ) (Ⅰ ) (Ⅰ )
21．实验十二：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度
22.实验十三：测定玻璃的折射率 23．实验十四：用双缝干涉测光的波长
高考地位 在高考中考查的重点是波 的形式和传播规律及光的 折射、全反射的现象，考 查的题型一般为选择、填
考点点击 1.简谐运动的规律 2．波的形成与传播规律、振动图像与
返回
解析：单摆的频率由摆长决定，摆长相等，频率相等， 所以A、B错误，由机械能守恒，小球在平衡位置的速 度越大，其振幅越大，所以C正确，D错误。 答案：C
返回
2．(2012· 青岛模拟)弹簧振子做简谐运动 的图像如图 11－1－10 所示，下列说 法不 正确的是 ． ( ) 图 11－1－10
A．在第 5 秒末，振子的速度最大且 沿＋x 方向
返回
返回
[知识检索]
简谐运动的几个特征 (1)受力特征：简谐运动的回复力满足F＝－kx。 (2)运动特征：当物体靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v 增大。
(3)能量特征：振幅越大，能量越大，在运动过程中，动能
和势能相互转化，机械能守恒。
返回
(4)周期性特征：做简谐运动的物体各物理量都随时 间做周期性变化。 (5)对称性特征：简谐运动中的物理量关于平衡位置 有对称性。
返回
(3)发生共振时，驱动力对振动系统总是做正功，总是向 系统输入能量，使系统的机械能逐渐增加，振动物体
的振幅逐渐增大。当驱动力对系统做的功与系统克服
阻力做的功相等时，振动系统的机械能不再增加，振
幅达到最大。
返回
[应用升级]
2．某振动系统的固有频率为f0，在周期性驱动力的作 用下做受迫振动，驱动力的频率为f。若驱动力的振 幅保持不变，下列说法正确的是 ( )
返回
[知识联动] 1.自由振动、受迫振动和共振的关系比较 振动 自由振动 仅受回复力 受迫振动 周期性驱动力 作用 共振 周期性驱动 力作用
项目
受力情况
由系统本身性 由驱动力的周 振动周期或 质决定，即固 期或频率决定， T驱＝T固或f 频率 有周期或固有 即T＝T驱或f＝f 频率
驱 驱 ＝ f固
返回
[解析]
(1)由振动图像可得：
A＝5 cm，T＝4 s，φ＝0 2π π 则ω＝ T ＝ rad/s 2 π 故该振子做简谐运动的表达式为：x＝5sin t cm 2
返回
(2)由题图可知，在t＝2 s时振子恰好通过平衡位置，此时 加速度为零，随着时间的延续，位移值不断加大，加速度 的值也变大，速度值不断变小，动能不断减小，弹性势能 逐渐增大。当t＝3 s时，加速度的值达到最大，速度等于
考 纲 下 载 1.简谐运动 2.简谐运动的公式和图像 (Ⅰ ) (Ⅱ )
3．单摆、周期公式
4.受迫振动和共振 5．机械波 6.横波和纵波 7．横波的图像
(Ⅰ )
(Ⅰ ) (Ⅰ ) (Ⅰ ) (Ⅱ )
8.波速、波长和频率(周期)的关系
(Ⅱ )
考 纲 下 载 9．波的干涉和衍射现象 10.多普勒效应 (Ⅰ ) (Ⅰ )
返回
2.简谐运动的表达式 (1)动力学表达式：F＝－kx，其中“－”表示回复力与 位移的方向相反。 (2)运动学表达式：x＝Asin(ωt＋φ)，其中A代表振幅， ω＝2πf表示简谐运动的快慢，(ωt＋φ)代表简谐运动 的相位，φ叫做初相。
返回
3．简谐运动的图像 (1)从平衡位置开始计时，函数表达式为 x＝Asinωt，图像 如图 11－1－2 甲所示。
(1)写出该振子简谐运动的表达式。
(2)在第2 s 末到第3 s末这段时间内， 图11－1－7
弹簧振子的加速度、速度、动能和弹性势能各是怎 样变化的？ (3)该振子在前100 s的总位移是多少？路程是多少？ 返回
[审题指导]
分析该题时可关注以下四点：
(1)振子的初始位置及运动方向；
(2)振子位移的大小、方向及其变化趋势； (3)由位移变化判断a、v、Ek、Ep的变化； (4)由运动特点确定位移和路程。
B．在第 5 秒末，振子的位移最大且沿＋x 方向 C．在第 5 秒末，振子的加速度最大且沿－x 方向 D．在 0 到 5 秒内，振子通过的路程为 10 cm
返回
解析：由题图可知第5秒末时，振子处于正的最大位移 处，此时有负方向的最大加速度，速度为零，故B、C正 5 确，A不正确；在0到5 s内，振子经过 个全振动，路程为 4 5A＝10 cm。故D正确。
11．光的折射定律
12.折射率 13．全反射、光导纤维 14.光的干涉、衍射和偏振现象
(Ⅱ )
(Ⅰ ) (Ⅰ ) (Ⅰ )
15．变化的磁场产生电场、变化的电场产生磁场、
电磁波及其传播
(Ⅰ )
ห้องสมุดไป่ตู้ 纲 下 载
16.电磁波的产生、发射和接收
17．电磁波谱 18.狭义相对论的基本假设 19．质速关系、质能关系 20.相对论质能关系式
图 11－1－2 (2)从最大位移处开始计时，函数表达式为 x＝Acosωt，图 像如图乙所示。
返回
[应用升级]
1．一质点做简谐运动的振动图像如图
11－1－3所示，质点的速度与加速 度方向相同的时间段是 ① 0～0.3 s ② 0.3～0.6 s ( ) 图11－1－3
③ 0.6～0.9 s
④ 0.9～1.2 s A.①③ B.②④ C. ②③ D. ①④ 返回
答案：C
返回
返回
1．(2011· 上海高考)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＝f1，A1＞A2
D．f1＝f2，A1＜A2
返回
[典题例析]
[例1] 如图11－1－5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，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：图11－1－5 (1)m振动的振幅的最大值；
(2)m以最大振幅振动时，M对地面的最大压力。
返回
图11－1－9 A．图(1)可作为该物体的v－t图像 B．图(2)可作为该物体的F－t图像 C．图(3)可作为该物体的F－t图像
D．图(4)可作为该物体的a－t图像
返回
kx 解析：因为F＝－kx，a＝－ m ，故图(3)可作为F－t、a －t图像；而v随x增大而减小，故v－t图像应为图(2)。
返回
解析：当驱动力的频率与物体的固有频率相等时，振幅 较大，因此要减弱机翼的振动，必须改变机翼的固有频 率，选D。 答案：D
返回
3．对共振的理解 (1)共振曲线：如图11－1－4所示，横坐标
为驱动力频率f驱，纵坐标为振幅A。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。 图11－1－4 (2)受迫振动中系统能量的转化：受迫振动系统机械能不守
恒，系统与外界时刻进行能量交换。
答案：A
返回
3．(2012· 漳州模拟)在飞机的发展史中有一个阶段，飞机 上天后不久，飞机的机翼很快就抖动起来，而且越抖
越厉害，后来人们经过了艰苦的探索，利用在飞机机
翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题。 在飞机机翼前装置配重杆的主要目的是 A．加大飞机的惯性 C．使机翼更加牢固 ( )
B．使机体更加平衡 D．改变机翼的固有频率
模型示意图
返回
模型 比较 项目 (1)忽略摩擦力， 弹簧对小 特点 球的弹力提供回复力 (2) 弹簧的质量可忽略 (1)细线的质量、球的 直径均可忽略(2)摆角 θ 很小(3)重力的切向 分力提供回复力 mg (1) 回复力 F ＝－ l x(2)周期 T＝2π l g 弹簧振子 单摆
公式
回复力 F＝－kx
的振幅为
(
)
返回
Mg A. k M＋mg C. k
mg B. k M＋mg D. 2k
返回
[知识检索]
图像信息 (1)由图像可以看出振幅、周期。 (2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移。 (3)可以根据图像确定某时刻质点回复力、加速度和速
度
的方向。 返回