河北省人教版高中物理选修3-4学案：第十一章机械振动章末总结缺答案

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河北省邢台市第二中学人教版高中物理选修3-4学案第十一章机械振动第1节简谐振动

第十一章机械振动第1节简谐运动【学习目标叙写】1 .了解弹簧振子的结构，知道什么是弹簧振子．2 .理解振动的平衡位置，知道振子位移的概念．3 .理解简谐运动的含义，能从简谐运动的图象中了解简谐运动的规律．【重点难点】1.简谐运动位移——时间图像的建立及图像的物理含义2.简谐运动位移——时间图像的建立【预习案】【导学提示】通读教材，进行知识梳理，勾划重难点将疑问记录下来，并写下提示语，熟记基础知识。

一、弹簧振子(1)平衡位置：振子原来时的位置．(2)机械振动振子在附近所做的运动，简称．(3)振子模型如图所示，如果球与杆之间的摩擦可以，且弹簧的质量与小球的质量相比也可以，则该装置为弹簧振子．(4)振动特点：振动是一种往复运动，具有和．(5)弹簧振子的位移—时间图象建立坐标系：以小球的为坐标原点，沿着方向建立坐标轴．小球在平衡位置时它对平衡位置的位移为正，在时为负．二、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函数的规律，即它的振动图象(x－t图象)是一条曲线，这样的振动叫做简谐运动．(2)特点简谐运动是最简单、最基本的，其振动过程关于对称，是一种运动．弹簧振子的运动就是．(3)简谐运动的图象①简谐运动的图象是振动物体的的变化规律．②简谐运动的图象是曲线，从图象上可直接看出不同时刻振动质点的位移大小和方向、速度大小和方向的变化趋势．【探究案】一、对弹簧振子和简谐运动的理解1 .用手协调地拍皮球，使球上、下往复跳动的时间相等，皮球的往复运动是简谐运动吗？2 .弹簧振子的运动是简谐运动吗？3 .做简谐运动的物体，位移相同，加速度是不是一定相同？例1、一弹簧振子做简谐运动，以下说法正确的是()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．振子每次经过平衡位置时，加速度相同，速度也一定相同C．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D．振子在平衡位置两侧对称的位置上，其速度、位移都反向例2 .在图中，当振子由A向O运动时，下列说法中正确的是()A．振子的位移在减小B．振子的运动方向向左C．振子的位移方向向左D．振子的位移在增大二、简谐运动的图象4 .振动图象都是正弦或余弦曲线吗？5 .能否根据振动图象的斜率判断速度的变化？6 .如何根据振动图象分析位移、速度、加速度的变化？例3、将某弹簧振子从平衡位置拉开4 cm后放开，同时开始计时，弹簧振子的振动图象如图所示，则在t＝0.15 s时()A．振子正在做加速度减小的加速运动B．振子正在做加速度增大的减速运动C．振子速度方向沿x轴正方向D．振子的位移一定大于2 cm例4 .如图甲所示，在弹簧振子的小球上安装一记录用的铅笔P，在下面放一条白纸带，当小球振动时沿垂直于振动方向匀速拉动纸带，铅笔P就在纸带上画出一条振动曲线．若振动曲线如图乙所示，由图象判断下列说法正确的是()甲乙A．振子偏离平衡位置的最大距离为10 cmB．1 s末到5 s末振子的路程为10 cmC．2 s和4 s末振子的位移相等，运动方向也相同D．振子在2 s内完成一次往复性运动【训练案】1、判断(1)弹簧振子是一种理想化的模型．( )(2)弹簧振子的平衡位置都在原长处．( )(3)振动的物体可以做直线运动，也可以做曲线运动．( )(4)医院里的心电图记录了心脏的振动情况．( )(5)振子的位移相同时，速度也相同．( )(6)简谐运动的图象都是正弦或余弦曲线．( )2、如图是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移－时间图象，下列有关该图象的说法正确的是()A．该图象的坐标原点建立在振子的平衡位置B．从图象可以看出振子在振动过程中是沿t轴方向移动的C．为了显示振子在不同时刻偏离平衡位置的位移，让底片沿垂直x轴方向匀速运动D．图象中振子的疏密显示出相同时间内振子位置变化的快慢不同3、如图所示为获取弹簧振子的位移－时间图象的一种方法，小球的运动轨迹是往复运动的一段线段，而简谐运动的图象是正弦(或余弦)曲线．下列说法正确的是()A．如果纸带不动，作出的振动图象仍然是正弦函数曲线B．如果纸带不动，作出的振动图象是一段线段C．图示时刻，振子正经过平衡位置向右运动D．若纸带运动的速度不恒定，则纸带上描出的仍然是简谐运动的图象4. 下列运动中属于机械振动的是()A．树枝在风的作用下运动B．竖直向上抛出的物体的运动C．说话时声带的运动D．爆炸声引起窗扇的运动5 . 简谐运动属于下列哪种运动()A．匀变速运动B．匀速直线运动C．非匀变速运动D．匀加速直线运动6. 如图所示，弹簧下端悬挂一钢球，上端固定组成一个振动系统，用手把钢球向上托起一段距离，然后释放，下列说法正确的是() A．钢球运动的最高处为平衡位置B．钢球运动的最低处为平衡位置C．钢球速度为零处为平衡位置D．钢球原来静止时的位置为平衡位置7 .如图所示是表示一质点做简谐运动的图象，下列说法正确的是()A．t1时刻振子正通过平衡位置向正方向运动B．t2时刻振子的位移最大C．t3时刻振子正通过平衡位置向正方向运动D．该图象是从平衡位置计时画出的。

人教版高中物理选修3-4(机械振动、光学)课后习题答案(截取自教师用书)

4 用双缝干涉丈量光的波长
5 光的衍射
6 光的偏振
7 光的颜色色散
第十四章电磁波
1 电磁波的发现
2电磁震荡
无
3电磁波的发射和接受
4 电磁波与信息化社会
5电磁波谱
创作时间：二零二一年六月三十日
物理选修3-4课后习题谜底之欧侯瑞魂创作
创作时间：二零二一年六月三十日
第十一章机械振动
1简谐运动
2简谐运动的4单摆
5外力作用下的振动
第十二章机械波
1 波的形成和传布
2波的图像
3波长频率和波速
4波的衍射和干涉
5 多普勒效应
第十三章光
1 光的反射和折射
2全反射
3光的干涉

高中物理第十一章机械振动实验：用单摆测定重力加速度学案新人教版选修3-4-新人教版高中选修3

实验：用单摆测定重力加速度1．学会用单摆测定当地的重力加速度。

2．能正确熟练地使用游标卡尺和秒表。

一、实验原理单摆在摆角很小(不大于5°)时的运动，可看成简谐运动。

根据单摆周期公式□01T＝2πlg，有g＝□024π2lT2，通过实验方法测出摆长l和周期T，即可计算得到当地重力加速度g的值。

二、实验器材带小孔的小金属球；长1 m左右的细尼龙线；铁夹；铁架台；游标卡尺；毫米刻度尺；秒表。

三、实验步骤(1)让细线穿过球上的小孔，在细线的穿出端打一个比孔稍大一些的线结。

(2)把细线上端固定在□01铁架台上，使摆球自由下垂，制成一个单摆。

(3)用刻度尺测量单摆的摆长(摆线静止时从悬点到□02球心间的距离)。

(4)把此单摆从平衡位置拉开一个角度，并使这个角小于等于□035°，再释放小球。

当摆球摆动稳定以后，过□04最低点位置时，用秒表开始计时，测量单摆全振动30次(或50次)的时间，求出一次全振动的时间，即单摆的振动周期。

(5)改变摆长，反复测量几次，将数据填入表格。

课堂任务测量过程·获取数据仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。

活动1：本实验的研究对象是谁？要得到什么数据？提示：本实验的研究对象是单摆，通过测量其周期与摆长从而得到当地的重力加速度。

活动2：如何制做如图甲所示的单摆？提示：取约1 m 长的细线穿过带孔的小钢球，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，并把铁架台放在实验桌边，使铁夹伸到桌面以外，让摆球自然下垂。

活动3：怎样测量摆长？提示：从悬点到球心的距离是摆长。

用米尺量出摆线长L (精确到毫米)，用游标卡尺测出小球直径D ，则单摆的摆长l ＝L ＋D2。

活动4：怎样测量周期？提示：将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于等于5°)，然后释放小球，记下单摆全振动30次或50次的总时间，算出全振动一次的时间，即为单摆的振动周期。

反复测量三次，再算出测得周期数值的平均值。

2021-2022高二物理人教版选修3-4学案：第十一章 5 外力作用下的振动 Word版含答案

学案5外力作用下的振动[目标定位] 1.知道什么是阻尼振动和无阻尼振动，并能从能量的观点赐予说明.2.知道受迫振动的概念．知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关.3.知道共振以及发生共振的条件，知道共振的应用和防止的实例．一、阻尼振动[问题设计]在争辩弹簧振子和单摆振动时，我们强调忽视阻力的影响，它们做的振动都属于简谐运动．而实际上，在试验室中让一个弹簧振子振动起来，经过一段时间它将停止振动，你知道是什么缘由造成的吗？答案阻力阻碍了振子的运动，使机械能转化为内能．[要点提炼]1．固有振动假如振动系统不受外力的作用，此时的振动叫做固有振动，其振动频率称为固有频率．2．阻尼振动(1)系统受到摩擦力或其他阻力的作用时，我们说振动受到了阻尼．系统克服阻尼的作用要消耗机械能，因而振幅减小，最终停下来，阻尼振动的图象如图1所示．图1(2)阻尼振动的振幅不断减小，系统的机械能不断削减，但阻尼振动的频率不变，其频率为固有频率，由系统本身打算．例如：用力敲锣，由于锣受到空气的阻尼作用，振幅越来越小，锣声减弱，但音调不变．二、受迫振动[问题设计]如图2所示，当弹簧振子自由振动时，振子就会渐渐地停下来，怎样才能使振子能够持续振动下去？图2答案有周期性外力作用于弹簧振子．[要点提炼]1．受迫振动加在振动系统上的周期性的外力，叫做驱动力．系统在驱动力作用下的振动叫做受迫振动．2．受迫振动的周期和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，跟系统的固有频率无关(填“有关”或“无关”)．三、共振[问题设计]你知道部队过桥时为什么要便步走吗？答案防止共振现象发生．[要点提炼]1．共振的条件驱动力的频率与系统的固有频率相等，即f驱＝f固．2．共振曲线如图3所示，共振曲线的横坐标为驱动力的频率，纵坐标为受迫振动系统的振幅．当驱动力的频率与系统的固有频率相等时，受迫振动的振幅最大．图33．共振的利用与防止(1)利用：在应用共振时，使驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率．如：共振筛、荡秋千、共振转速计等．(2)防止：在防止共振时，使驱动力的频率与系统的固有频率相差越大越好．如：部队过桥应便步走、火车过桥要减速等．4．固有振动、受迫振动和共振的比较振动类型比较项目固有振动受迫振动共振受力状况仅受回复力周期性驱动力作用周期性驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质打算，即固有周期或固有频率由驱动力的周期或频率打算，即T＝T驱或f＝f驱T驱＝T固或f驱＝f固振动能量振动物体的机械能不变(或守恒)由产生驱动力的物体供应振动物体获得的能量最大常见例子弹簧振子或单摆机器运转时底座发生的振动共振筛、声音的共鸣等一、对阻尼振动的理解例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，机械能不守恒解析因单摆做阻尼振动，所以振幅越来越小，机械能越来越小，振动周期不变．答案BD二、对受迫振动的理解例2如图4所示，把两个弹簧振子悬挂在同一支架上，已知甲弹簧振子的固有频率为9 Hz，乙弹簧振子的固有频率为72 Hz，当支架在受到竖直方向且频率为9 Hz的驱动力作用做受迫振动时，则两个弹簧振子的振动状况是()图4A．甲的振幅较大，且振动频率为18 HzB．甲的振幅较大，且振动频率为9 HzC．乙的振幅较大，且振动频率为9 HzD．乙的振幅较大，且振动频率为72 Hz解析依据受迫振动发生共振的条件可知甲的振幅较大，由于甲的固有频率等于驱动力的频率，做受迫振动的物体的频率等于驱动力的频率，所以B选项正确．答案B三、对共振的理解例3如图5所示的演示装置，一根张紧的水平绳上挂着五个单摆，其中A、E摆长相同，先使A摇摆，其余各摆也随着摇摆起来，可以发觉振动稳定后()图5A．各摆的固有周期均相同B．各摆振动的周期均与A摆相同C．C摆振幅最大D．B摆振动周期最小解析单摆的固有周期由摆长打算，故除A、E固有周期相同外，其他摆的固有周期都不相同，A错；A摇摆后，通过水平绳对四周的B、C、D、E四个单摆供应周期性的驱动力，四摆都在同一驱动力作用下运动，故它们的振动周期均与A摆的固有周期相同，B对，D错；其中E摆发生共振现象，振幅最大，C错．答案B例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6所示，则()图6A．此单摆的固有周期约为0.5 sB．此单摆的摆长约为1 mC．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解析由共振条件知单摆固有频率为f＝0.5 Hz，则其固有周期为T＝1f＝2 s，选项A错；由单摆周期公式T＝2πlg，可求得单摆摆长为l＝gT24π2≈1 m，选项B对；摆长增大，单摆的周期变大，其固有频率变小，共振曲线的峰将向左移动，选项C、D错．答案B。

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|。

高中物理第十一章机械振动章末小结课件新人教版选修34

能量：动能和势能之和

弹簧振子
理想化模型单摆：在摆角很小，θ≤5°时T＝2π
l g
机
械振动
外力作用下的振动受阻迫尼振振动动机振受共周械幅迫振期能逐振：性逐渐动当驱渐减的动f驱＝转小频力f化率作固时为等用，其于下振他驱的幅形动振A式力动最的的大能频的率现象
由上两式可解得tOP＝tPO＝
1 3
s，T′＝
16 3
s，则质点第三次过P点历时t′＝
T′－2s＝130s。
• 三、振动图象的应用 • 1．确定振动的振幅 • 如图所示的振幅是10 cm。
• 2．确定振动物体在任意时刻的位移 • 如图中，对应t1、t2时刻的位移分别为x1＝＋7 cm，x2＝－5
cm。
新课标导学
物理
选修3-4 ·人教版
第十一章
机械振动
章末小结
1
知识结构
2
规律方法
3
触及高考
知识结构

受力特点：F＝－kx
机械
简谐运动特点运动特点：a＝－kmx变加速运动
振
振动位移随时间的变化规律：
动

正弦规律x＝Asinωt＋φ
也相等。
解析：若质点沿图中①的方向第一次过P点，历时3s；由P到B，再由B到P
共历时2s；则由其对称性知P、B间住返等时，各为1s，从而可知T/4＝4s，周期
T＝16s。第三次再过P点，由P向左到A再返回到P，历时为一个周期T减去P、B
间往返的2s，则需时t＝16s－2s＝14s。
若沿图中②的方向过P点，则有3－tOP＝2＋tPO＋tOP＝T′/2，而tOP＝tPO.
规律方法
• 一、简谐运动的两个模型——弹簧振子和单摆

物理人教版高中选修3-4人教版高二物理选修3-4第十一章《机械振动全章》教案

高二物理选修3-4第十一章机械振动全教案11．1简谐运动教学目的（1）了解什么是机械振动、简谐运动（2）正确理解简谐运动图象的物理含义，知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。

2．能力培养通过观察演示实验，概括出机械振动的特征，培养学生的观察、概括能力教学重点：使学生掌握简谐运动的回复力特征及相关物理量的变化规律教学难点：偏离平衡位置的位移与位移的概念容易混淆；在一次全振动中速度的变化课型：启发式的讲授课教具：钢板尺、铁架台、单摆、竖直弹簧振子、皮筋球、气垫弹簧振子、微型气源教学过程（教学方法）教学内容[引入]我们学习机械运动的规律，是从简单到复杂：匀速运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动，今天学习一种更复杂的运动——简谐运动。

1．机械振动振动是自然界中普遍存在的一种运动形式，请举例说明什么样的运动就是振动？[讲授]微风中树枝的颤动、心脏的跳动、钟摆的摆动、声带的振动……这些物体的运动都是振动。

请同学们观察几个振动的实验，注意边看边想：物体振动时有什么特征？[演示实验]（1）一端固定的钢板尺[见图1（a）]（2）单摆[见图1（b）]（3）弹簧振子[见图1（c）（d）] （4）穿在橡皮绳上的塑料球[见图1（e）]{提问}这些物体的运动各不相同：运动轨迹是直线的、曲线的；运动方向水平的、竖直的；物体各部分运动情况相同的、不同的……它们的运动有什么共同特征？{归纳}物体振动时有一中心位置，物体（或物体的一部分）在中心位置两侧做往复运动，振动是机械振动的简称。

2．简谐运动简谐运动是一种最简单、最基本的振动，我们以弹簧振子为例学习简谐运动。

（1）弹簧振子演示实验：气垫弹簧振子的振动[讨论] a．滑块的运动是平动，可以看作质点b．弹簧的质量远远小于滑动的质量，可以忽略不计,一个轻质弹簧联接一个质点，弹簧的另一端固定，就构成了一个弹簧振子c．没有气垫时，阻力太大，振子不振动；有了气垫时，阻力很小，振子振动。

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学案11 章末总结
一、简谐运动与图象问题的综合
应用简谐运动的图象不但可以直接读出各时刻质点的位移大小与方向，还可
以根据图象预测下一时间段内质点的位移、速度、加速度的变化趋势．
例1 一质点做简谐运动的位移x与时间t的关系图象如图1所示，由图可知
( )

图1
A．频率是2 Hz
B．振幅是5 cm
C．t＝1.7 s时的加速度为正，速度为负
D．t＝0.5 s时质点所受的回复力为零
E．图中a、b两点速度大小相等、方向相反
F．图中a、b两点的加速度大小相等、方向相反
二、简谐运动的周期性和对称性
1．周期性：做简谐运动的物体经过一个周期或几个周期后，能回复到原来的
状态．
2．对称性
(1)速率的对称性：系统在关于平衡位置对称的两位置具有相等的速率．
(2)加速度和回复力的对称性：系统在关于平衡位置对称的两位置具有等大反
向的加速度和回复力．
(3)时间的对称性：系统通过关于平衡位置对称的两段位移的时间相等．振动
过程中通过任意两点A、B的时间与逆向通过此两点的时间相等．
3．一个做简谐运动的质点，经过时间t＝nT(n为正整数)，则质点必回到出发

点，而经过t＝(2n＋1)T2(n为自然数)，则质点所处位置必与原来位置关于平衡位
置对称．
例2 物体做简谐运动，通过A点时的速度为v，经过1 s后物体第一次以相
同速度v通过B点，再经过1 s物体紧接着又通过B点，已知物体在2 s内所走
过的总路程为12 cm，则该简谐运动的周期和振幅分别是多大？
三、单摆周期公式的应用

1．单摆的周期公式T＝2πlg.该公式提供了一种测定重力加速度的方法．
2．注意：(1)单摆的周期T只与摆长l和g有关，而与振子的质量及振幅无关．
(2)l为等效摆长，表示从悬点到摆球重心的距离，要区分摆长和摆线长．小球
在光滑圆周上小角度运动和双线摆也属于单摆，双线摆中的“l”实际为摆球重心到摆
动所在圆弧的圆心的距离．
(3)g为当地的重力加速度或“等效重力加速度”．
例3 有两个同学利用假期分别去参观北京大学和南京大学的物理实验室，并
各自在那里利用先进的DIS系统较准确地探究了“单摆的周期T与摆长l的关系”，
他们通过校园网交换实验数据，并由计算机绘制了T2—l图象，如图2所示，去北
大的同学所测实验结果对应的图线是________(填“A”或“B”)．另外，在南大做探究
的同学还利用计算机绘制了两种单摆的振动图象(如图乙)，由图可知，两单摆摆长

河北省人教版高中物理选修3-4学案：第十一章 机械振动 章末总结 缺答案

河北省邢台市第二中学人教版高中物理选修3-4学案第十一章 机械振动第1节 简谐振动