云南省峨山彝族自治縣高中物理第十一章機(jī)械振動課件（打包5套）新人教版選修.zip,云南省,峨山彝族自治縣,高中物理,第十一,機(jī)械振動,課件,打包,新人,選修 第一節(jié)簡諧運(yùn)動 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 知道機(jī)械振動 平衡位置的概念 2 了解彈簧振子這一物理模型 3 了解簡諧運(yùn)動的特征 4 理解簡諧運(yùn)動的振動圖象為一正弦曲線 理解其物理意義 第十一章機(jī)械振動 一 彈簧振子1 平衡位置 振子原來靜止時的位置 2 機(jī)械振動 振子在 附近的往復(fù)運(yùn)動 簡稱振動 3 彈簧振子 由 和 組成的系統(tǒng) 是一種理想模型 4 振子模型 有水平彈簧振子和豎直彈簧振子 如圖所示 圖甲中球與桿之間的摩擦可以 且彈簧的質(zhì)量與小球的質(zhì)量相比可以 平衡位置 小球 彈簧 忽略 忽略 判一判 1 1 小鳥飛走后樹枝的運(yùn)動不是機(jī)械振動 2 彈簧振子同質(zhì)點(diǎn)一樣都是理想模型 3 平衡位置即速度為零時的位置 提示 1 2 3 二 彈簧振子的位移 時間圖象1 建立坐標(biāo)系 以小球的 為坐標(biāo)原點(diǎn) 沿著 方向建立坐標(biāo)軸 小球在平衡位置 時它對平衡位置的位移為正 在 時為負(fù) 以水平彈簧振子為例 2 位移 時間圖象 橫坐標(biāo)表示振子振動的 縱坐標(biāo)表示振子相對 的位移 如圖所示 平衡位置 振動 右邊 左邊 時間 平衡位置 想一想 2 彈簧振子的位移 時間圖象是不是振子的運(yùn)動軌跡 提示 不是 彈簧振子的運(yùn)動軌跡是一條直線 三 簡諧運(yùn)動及其圖象1 定義 如果質(zhì)點(diǎn)的位移與時間的關(guān)系遵從 函數(shù)的規(guī)律 即它的振動圖象 x t圖象 是一條正弦曲線 這樣的振動叫做簡諧運(yùn)動 2 特點(diǎn) 簡諧運(yùn)動是最簡單 最基本的 彈簧振子的運(yùn)動就是 3 簡諧運(yùn)動的圖象 是一條正弦曲線 表示做簡諧運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn) 隨時間變化的規(guī)律 4 圖象的應(yīng)用 醫(yī)院里的 地震儀中繪制地震曲線的裝置 正弦 振動 簡諧運(yùn)動 位移 心電圖 想一想 3 在簡諧運(yùn)動中 彈簧振子的位移與機(jī)械運(yùn)動中質(zhì)點(diǎn)的位移有何不同 提示 機(jī)械運(yùn)動中的位移是從初位置到末位置的有向線段 在簡諧運(yùn)動中 振子的位移總是相對于平衡位置而言的 都是從平衡位置開始指向振子所在的位置 彈簧振子與簡諧運(yùn)動特點(diǎn) 4 三者關(guān)系 大小變化關(guān)系 位移變大 加速度變大 速度變小 反之 位移變小 加速度變小 速度變大 是否唯一性關(guān)系 位移確定 加速度唯一確定 而速度 方向 不能唯一確定 速度確定 最大除外 位移和加速度的大小唯一確定 但方向不能唯一確定 特別提醒 彈簧振子在運(yùn)動過程中 振子所受到的彈力隨位移的變化而變化 所以振子受到的彈力是變力 彈簧振子的運(yùn)動是變加速運(yùn)動 切不可作為勻變速運(yùn)動處理 一彈簧振子做簡諧運(yùn)動 下列說法中正確的是 A 若位移為負(fù)值 則速度一定為正值 加速度也一定為正值B 振子通過平衡位置時 速度為零 加速度最大C 振子每次經(jīng)過平衡位置時 加速度相同 速度也一定相同D 振子每次通過同一位置時 其速度不一定相同 但加速度一定相同 思路探究 1 簡諧運(yùn)動的位移是如何規(guī)定的 2 位移的方向與加速度的方向有何關(guān)系 3 振動過程中 振子經(jīng)過同一位置哪些量相同 哪些量不同 D 規(guī)律總結(jié) 1 振子的位移方向與加速度方向一定相反 2 除最大位移外 振子連續(xù)兩次經(jīng)過同一位置時 位移的方向是一定的 而速度卻有兩個相反方向 1 形狀 正 余 弦曲線 2 物理意義 表示振動的質(zhì)點(diǎn)在不同時刻偏離平衡位置的位移 是位移隨時間的變化規(guī)律 3 獲取信息 1 可直接讀出振子在某一時刻相對于平衡位置的位移大小 2 從振動圖象上可直接讀出正 負(fù) 位移的最大值 3 可判斷某一時刻振動物體的速度方向和加速度方向 以及它們的大小和變化趨勢 特別提醒 振動圖象描述的是振動質(zhì)點(diǎn)的位移隨時間的變化關(guān)系 而非質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的軌跡 簡諧運(yùn)動的圖象 x t圖象 如圖所示為某物體做簡諧運(yùn)動的圖象 下列說法中正確的是 A 由P Q 位移在增大B 由P Q 速度在增大C 由M N 位移先減小后增大D 由M N 位移始終減小 思路探究 1 由圖象分析 P Q哪點(diǎn)離平衡位置近 M N哪點(diǎn)離平衡位置近 2 質(zhì)點(diǎn)遠(yuǎn)離平衡位置時 位移 速度如何變化 質(zhì)點(diǎn)靠近平衡位置時 位移 速度如何變化 AC 解析 由P Q 位置坐標(biāo)越來越大 質(zhì)點(diǎn)遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動 位移在增大而速度在減小 選項(xiàng)A正確 選項(xiàng)B錯誤 由M N 質(zhì)點(diǎn)先向平衡位置運(yùn)動 經(jīng)平衡位置后又遠(yuǎn)離平衡位置 因而位移先減小后增大 選項(xiàng)C正確 選項(xiàng)D錯誤 借題發(fā)揮應(yīng)用簡諧運(yùn)動的圖象 1 可以從圖象中直接讀出某時刻質(zhì)點(diǎn)的位移大小和方向 速度方向 質(zhì)點(diǎn)的最大位移 2 也可比較不同時刻質(zhì)點(diǎn)位移的大小 速度的大小 3 還可以預(yù)測一段時間后質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置的正向或負(fù)向 質(zhì)點(diǎn)位移的大小與方向 速度的方向和大小的變化趨勢 簡諧運(yùn)動的對稱性 2 速度的對稱 1 物體連續(xù)兩次經(jīng)過同一點(diǎn) 如D點(diǎn) 的速度大小相等 方向相反 2 物體經(jīng)過關(guān)于O點(diǎn)對稱的兩點(diǎn) 如C與D 的速度大小相等 方向可能相同 也可能相反 3 位移和加速度的對稱 1 物體經(jīng)過同一點(diǎn) 如C點(diǎn) 時 位移和加速度均相同 2 物體經(jīng)過關(guān)于O點(diǎn)對稱的兩點(diǎn) 如C與D 時 位移與加速度均是大小相等 方向相反 特別提醒 物體做簡諧運(yùn)動時 經(jīng)過同一點(diǎn)或?qū)ΨQ點(diǎn)時 位移 速度 加速度是否相同 關(guān)鍵看方向 經(jīng)過同一點(diǎn)時 位移和加速度一定相同 但速度不一定相同 經(jīng)過對稱點(diǎn)時 位移 加速度大小相等 方向相反 但速度既有可能相同 也有可能大小相等 方向相反 如圖所示 一個做簡諧運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn) 先后以同樣的速度通過相距10cm的A B兩點(diǎn) 歷時0 5s 過B點(diǎn)后再經(jīng)過t 0 5s 質(zhì)點(diǎn)以大小相等 方向相反的速度再次通過B點(diǎn) 則質(zhì)點(diǎn)從離開O點(diǎn)到再次回到O點(diǎn)歷時 O點(diǎn)為AB的中點(diǎn) A 0 5sB 1 0sC 2 0sD 4 0s 思路探究 1 質(zhì)點(diǎn)從A點(diǎn)向右運(yùn)動到平衡位置的時間tAO與從平衡位置向右運(yùn)動到B點(diǎn)的時間tOB有什么關(guān)系 2 質(zhì)點(diǎn)從B點(diǎn)運(yùn)動到D點(diǎn)的時間tBD與從D點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的時間tDB有什么關(guān)系 B 規(guī)律總結(jié)應(yīng)用簡諧運(yùn)動的對稱性來解題會使問題處理起來快捷而方便 有時有些諸如質(zhì)點(diǎn)的實(shí)際振動問題就必須利用對稱性來解決 易錯辨析 對簡諧運(yùn)動中平衡位置的理解 范例 彈簧上端固定在O點(diǎn) 下端連接一小球 組成一個振動系統(tǒng) 如圖所示 用手向下拉一小段距離后釋放小球 小球便上下振動起來 下列說法正確的是 A 小球運(yùn)動的最低點(diǎn)為平衡位置B 彈簧原長時的位置為平衡位置C 小球運(yùn)動速度為零的位置為平衡位置D 小球原來靜止時的位置為平衡位置 D 錯因分析 簡諧運(yùn)動中的平衡位置是物體靜止時所處的位置 易誤認(rèn)為物體在平衡位置時速度為零 而錯選C 解析 平衡位置是指振子處于平衡狀態(tài)時所處的位置 故D選項(xiàng)正確 真知灼見 平衡位置是指原來靜止時的位置 而并非運(yùn)動過程中速度為零的位置 在運(yùn)動過程中 物體到達(dá)平衡位置時 具有最大速度 平衡位置一定是受力平衡的位置 THANKS 第2節(jié) 簡諧運(yùn)動的描述 問題一 什么叫做簡諧運(yùn)動 質(zhì)點(diǎn)的位移隨時間按正弦規(guī)律變化的振動 問題二 如何描述簡諧運(yùn)動呢 一 描述簡諧運(yùn)動的物理量 1 定義 振動物體離開平衡位置的最大距離 振幅的2倍表示振動物體運(yùn)動范圍的大小 2 物理意義 振幅是描述振動強(qiáng)弱的物理量 3 單位 在國際單位制中 振幅的單位是米 m 1 振幅A 振幅和位移的區(qū)別 1 振幅等于最大位移的數(shù)值 2 對于一個給定的振動 振子的位移是時刻變化的 但振幅是不變的 3 位移是矢量 振幅是標(biāo)量 一次全振動是簡諧運(yùn)動的最小單元 振子的運(yùn)動過程就是這一單元運(yùn)動的不斷重復(fù) 2 全振動 一個完整的振動過程稱為一次全振動 若從振子向右經(jīng)過某點(diǎn)p起 經(jīng)過怎樣的運(yùn)動才叫完成一次全振動 O A A P v 平衡位置 全振動 一個完整的振動過程 振動物體連續(xù)兩次以相同速度通過同一點(diǎn)所經(jīng)歷的過程 完成一次全振動的路程是4A 3 周期和頻率 1 周期 T 做簡諧運(yùn)動的物體完成一次全振動所需要的時間 叫做振動的周期 單位 s 2 頻率 f 單位時間內(nèi)完成的全振動的次數(shù) 叫頻率 單位 Hz 1Hz 1s 1 3 周期和頻率之間的關(guān)系 1 f 簡諧運(yùn)動的周期公式 簡諧運(yùn)動的周期和頻率由振動系統(tǒng)本身的因素決定 振子的質(zhì)量m和彈簧的勁度系數(shù)k 與振幅無關(guān) 問題一 彈簧振子的周期由哪些因素決定 問題二 若從振子向右經(jīng)過某點(diǎn)p起 經(jīng)過半個周期以后振子運(yùn)動到什么位置 半個周期后振子到了P 點(diǎn) 半個周期內(nèi)的路程是多少呢 2A 問題三 彈簧振子在四分之一周期內(nèi)的路程是A嗎 有可能是A 有可能大于A 有可能小于A 彈簧振子在一個周期內(nèi)的路程一定是4A 半個周期內(nèi)路程一定是2A 四分之一周期內(nèi)的路程不一定是A 總結(jié) 4 相位 相位是表示物體振動步調(diào)的物理量 用相位來描述簡諧運(yùn)動在各個時刻所處的不同狀態(tài) 1 簡諧運(yùn)動的表達(dá)式 以x代表質(zhì)點(diǎn)對于平衡位置的位移 t代表時間 則 1 公式中的A代表什么 2 叫做什么 它和T f之間有什么關(guān)系 3 公式中的相位用什么來表示 4 什么叫簡諧振動的初相 A叫簡諧運(yùn)動的振幅 表示簡諧運(yùn)動的強(qiáng)弱 叫圓頻率 表示簡諧運(yùn)動的快慢 它與頻率的關(guān)系 2 f t 叫簡諧運(yùn)動的相位 表示簡諧運(yùn)動所處的狀態(tài) 叫初相 即t 0時的相位 二 簡諧運(yùn)動的表達(dá)式 振幅 圓頻率 初相位 相位 振幅 周期 初相位 相位 頻率 同相 兩個振子振動步調(diào)完全相同 反相 兩個振子振動步調(diào)完全相反 2 相位差 實(shí)際上經(jīng)常用到的是兩個相同頻率的簡諧運(yùn)動的相位差 簡稱相差 1 同相 相位差為零 一般地為 2n n 0 1 2 2 反相 相位差為 一般地為 2n 1 n 0 1 2 1 振幅A 振動物體離開平衡位置的最大距離 一 描述簡諧運(yùn)動的物理量 3 周期和頻率 2 全振動 一個完整的振動過程稱為一次全振動 4 相位 描述周期性運(yùn)動的物體在各個時刻所處狀態(tài)的物理量 二 簡諧運(yùn)動的表達(dá)式 相位差 課堂總結(jié) 1 一個物體運(yùn)動時其相位變化多少就意味著完成了一次全振動 2 甲和乙兩個簡諧運(yùn)動的相差為 意味著什么 1 相位每增加2 就意味著發(fā)生了一次全振動 2 意味著乙總是比甲滯后1 4個周期或1 4次全振動 課堂檢測 3 右圖中是甲乙兩彈簧振子的振動圖象 兩振動振幅之比為 頻率之比為 甲和乙的相差為 2 2 1 1 4 某簡諧運(yùn)動的位移與時間關(guān)系為 x 0 1sin 100 t cm 由此可知該振動的振幅是 cm 頻率是 z 零時刻振動物體的速度與規(guī)定正方向 填 相同 或 相反 0 1 50 相反 5 一個質(zhì)點(diǎn)在平衡位置0點(diǎn)附近做簡諧運(yùn)動 若從0點(diǎn)開始計(jì)時 經(jīng)過3s質(zhì)點(diǎn)第一次經(jīng)過M點(diǎn) 若再繼續(xù)運(yùn)動 又經(jīng)過2s它第二次經(jīng)過M點(diǎn) 則質(zhì)點(diǎn)第三次經(jīng)過M點(diǎn)所需要的時間是 A 8sB 4sC 14sD 10 3 s CD 謝謝觀看 第3節(jié) 簡諧運(yùn)動的回復(fù)力和能量 問題一 我們學(xué)過哪些運(yùn)動及其受力如何 直線和曲線 F合的方向與速度在一條直線上 F合的方向與速度方向有一夾角 F合的方向與速度方向始終垂直 問題二 物體的運(yùn)動跟它的受力有關(guān) 振動的受力有何特點(diǎn)呢 F合的方向與速度在一條直線上 觀察彈簧振子的運(yùn)動 彈簧振子為什么這樣運(yùn)動 想一想 O A B 請點(diǎn)擊小球 振子到達(dá)平衡位置時 由于慣性繼續(xù)運(yùn)動 振子離開平衡位置 由于彈簧對它有指向平衡位置的力而作加速或減速運(yùn)動 振動形成原因 1 回復(fù)力 物體所受的力方向總是指向平衡位置 使物體回到平衡位置的力 一 簡諧運(yùn)動的回復(fù)力 怎樣理解回復(fù)力這個概念 1 回復(fù)力是產(chǎn)生振動的必要條件 2 提供回復(fù)力的可以是某個力 也可以是某個力的分力 還可以是幾個力的合力 2 振動的位移 x 方向由平衡位置起背離平衡位置 回復(fù)力的方向與振子的位移方向始終相反 物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比 并且總指向平衡位置的回復(fù)力作用下振動 3 簡諧運(yùn)動 表示回復(fù)力與位移的方向相反 音叉的振動可以看成是簡諧運(yùn)動 在勁度系數(shù)為k 原長為L0的固定于一點(diǎn)的彈簧下端掛一質(zhì)量為m的小物塊 釋放后小物塊做上下振動 此時彈簧沒有超出彈性限度 小木塊的振動是簡諧運(yùn)動嗎 想一想 如圖所示 振子的平衡位置為o 向下方向?yàn)檎较?此時彈簧的形變?yōu)閤0 根據(jù)胡克定律及平衡條件有mg kx0 0當(dāng)振子向下偏離平衡位置為x時 回復(fù)力 即合外力 為 F mg k x0 x 兩式聯(lián)立可以得F kx 物體振動時的回復(fù)力符合簡諧運(yùn)動的條件 即豎直方向的彈簧振子是簡諧運(yùn)動 判斷是否做簡諧運(yùn)動的依據(jù) 歸納 簡諧運(yùn)動的運(yùn)動規(guī)律 加速度 加速度隨位移的變化而變化 所以簡諧運(yùn)動是一種非勻變速運(yùn)動 速度 簡諧運(yùn)動是變加速運(yùn)動 在平衡位置處速度最大 在最大位移處速度為零 速度的變化也具有周期性 二 簡諧運(yùn)動中各個物理量變化規(guī)律 做簡諧運(yùn)動的物體 當(dāng)它每次經(jīng)過同一位置時 一定相同的物理量是 A 速度B 位移C 回復(fù)力D 加速度 BCD 思考 X v F a 動能 勢能 A A O O O B B 向左最大 向左減小 向右最大 向右最大 0 向右最大 向右增大 向右減小 0 0 向右增大 向右減小 向左增大 0 向左最大 0 增大 最大 減小 0 最大 減小 0 增大 最大 O A B 三 簡諧運(yùn)動的能量 簡諧運(yùn)動的能量與振幅有關(guān) 振幅越大 振動的能量越大 簡諧運(yùn)動中動能和勢能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化 但機(jī)械能的總量保持不變 即機(jī)械能守恒 簡諧運(yùn)動是一種理想化模型 試畫出物體在做簡諧運(yùn)動時的Ek t和Ep t及E t圖象 機(jī)械能 勢能 動能 A B O 1 回復(fù)力 方向總是指向平衡位置 使物體回到平衡位置的力 2 振動的位移 x 方向由平衡位置起背離平衡位置 3 簡諧運(yùn)動 物體在跟偏離平衡位置的位移大小成正比 并且總指向平衡位置的回復(fù)力作用下振動 4 簡諧運(yùn)動中的各個物理量變化規(guī)律 VaxEkEp都隨物體的振動做周期性的變化 5 簡諧運(yùn)動中機(jī)械能守恒 1 簡諧運(yùn)動屬于下列哪一種運(yùn)動 A 勻加速運(yùn)動B 勻減速運(yùn)動C 勻速直線運(yùn)動D 非勻變速運(yùn)動 D 2 做簡諧運(yùn)動的物體 當(dāng)位移為負(fù)值時 以下說法正確的是 B A 速度一定為正值 加速度一定為正值B 速度不一定為正值 但加速度一定為正值C 速度一定為負(fù)值 加速度一定為正值D 速度不一定為負(fù)值 加速度一定為負(fù)值 3 當(dāng)一彈簧振子在豎直方向上做簡諧運(yùn)動時 下列說法正確的 CD A 振子在振動過程中 速度相同時 彈簧的長度一定相等B 振子從最低點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動過程中 彈簧彈力始終做負(fù)功C 振子在振動過程中的回復(fù)力由彈簧的彈力和振子的重力的合力提供D 振子在振動過程中 系統(tǒng)的機(jī)械能一定守恒 4 如圖是質(zhì)點(diǎn)做簡諧振動的圖像 由此可知 A t 0時 質(zhì)點(diǎn)的位移 速度均為零B t 1s時 質(zhì)點(diǎn)的位移為正向最大 速度為零 加速度為負(fù)向最大C t 2s時 質(zhì)點(diǎn)的位移為零 速度為負(fù)向最大值 加速度為零D 質(zhì)點(diǎn)的振幅為5cm 周期為2s BC 謝謝觀看 第四節(jié)單擺 1 知道什么是單擺 了解單擺運(yùn)動的特點(diǎn) 2 通過實(shí)驗(yàn) 探究單擺的周期與擺長的關(guān)系 3 知道單擺的周期與擺長 重力加速度的關(guān)系 會用單擺測定重力加速度 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 單擺的理想化條件 1 質(zhì)量關(guān)系 細(xì)線質(zhì)量與 相比可以忽略 2 線度關(guān)系 小球的 與線的長度相比可以忽略 3 力的關(guān)系 空氣等對小球的 與小球重力和線的拉力相比可以忽略 單擺是實(shí)際擺的 實(shí)驗(yàn)中為滿足上述條件 我們盡量選擇 的球和盡量細(xì)的線 小球質(zhì)量 直徑 阻力 體積小 理想化模型 質(zhì)量大 知識梳理 2 單擺的回復(fù)力 1 回復(fù)力來源 擺球的重力沿 的分力是使擺球沿圓弧振動的回復(fù)力 2 回復(fù)力大小 若擺球質(zhì)量為m 擺長為l 偏離平衡位置的位移為x 在偏角很小時 單擺的回復(fù)力為 3 回復(fù)力的特點(diǎn) 在偏角很小時 單擺所受的回復(fù)力與它偏離平衡位置的位移成 方向總指向 即 圓弧切向 正比 F kx 平衡位置 3 單擺的周期 1 實(shí)驗(yàn)表明 單擺振動的周期與擺球 無關(guān) 在振幅較小時與 無關(guān) 但與擺長有關(guān) 擺長 周期也越大 2 周期公式 荷蘭物理學(xué)家 發(fā)現(xiàn)單擺的周期T與擺長l的二次方根成 與重力加速度g的二次方根成 他確定了計(jì)算單擺周期的公式為 質(zhì)量 惠更斯 正比 振幅 越長 反比 擺長l 周期T 1 作為一個理想化模型 應(yīng)該怎樣認(rèn)識單擺的擺線和小球 解答 擺線是沒有彈性 沒有質(zhì)量的細(xì)繩 小球直徑與線的長度相比可以忽略 小球擺動時空氣等阻力可以忽略 2 單擺的周期跟哪些因素有關(guān) 解答 單擺的周期跟擺長以及所在地的重力加速度有關(guān) 3 探究單擺周期與擺長關(guān)系實(shí)驗(yàn)中 測量周期的始末計(jì)時位置是選擺球的最高點(diǎn)還是最低點(diǎn) 解答 最低點(diǎn) 主題1 單擺的動力學(xué)分析情景 某同學(xué)想研究單擺的運(yùn)動 他把擺球拉到某一位置然后釋放 發(fā)現(xiàn)小球總在關(guān)于最低點(diǎn)對稱的圓弧上振動 并且越靠近最低點(diǎn)運(yùn)動得越快 如圖甲所示 他馬上想到了剛剛學(xué)過的彈簧振子的簡諧運(yùn)動 問題 1 單擺沿圓弧運(yùn)動的向心力由哪些力來提供 2 單擺往復(fù)運(yùn)動的回復(fù)力由哪幾個力來提供 3 閱讀課本相關(guān)內(nèi)容 思考單擺做簡諧運(yùn)動的條件 甲 解答 1 圓周運(yùn)動的向心力是指向圓心的 如圖乙所示 當(dāng)擺球運(yùn)動到P點(diǎn)時受到重力G和細(xì)線的拉力F 的作用 將重力G沿切線和細(xì)線兩方向分解為F和G1 沿細(xì)線方向 Fn F G1 F Gcos 它的作用是改變擺球的運(yùn)動方向 提供擺球做圓周運(yùn)動的向心力 2 小球靜止在O點(diǎn)時 懸線豎直 懸線的拉力和小球的重力平衡 這個位置即為單擺的平衡位置 當(dāng)擺球運(yùn)動到P點(diǎn)時 將重力G沿切線和細(xì)線兩方向分解 切線方向F Gsin 它的作用是改變擺球速度的大小 使小球回到平衡位置 即為擺球提供做振動的回復(fù)力 主題2 單擺的周期公式及其應(yīng)用問題 1 探究單擺周期與擺長的關(guān)系 的實(shí)驗(yàn)主要采用了哪種實(shí)驗(yàn)方法 2 為減小誤差 實(shí)驗(yàn)中測周期和擺長時都要取平均值 二者取平均值的方法有何不同 3 王紅同學(xué)學(xué)習(xí)了單擺周期公式后 想把奶奶家墻上越走越慢的老式 掛鐘 調(diào)準(zhǔn) 她該怎么做 4 某?？萍夹〗M利用單擺周期公式測當(dāng)?shù)刂亓铀俣?發(fā)現(xiàn)測出的結(jié)果比上網(wǎng)查到的結(jié)果總是偏大 請討論后分析可能的原因 解答 1 控制變量法 2 測周期要用 累積法 一次測量幾十次全振動的時間 然后計(jì)算周期 測擺長是多次測量后取平均值 3 老式 掛鐘 越走越慢是因?yàn)?掛鐘 的周期比標(biāo)準(zhǔn)時鐘的周期大 應(yīng)把鐘擺下面的小螺母適當(dāng)上調(diào) 通過減小擺長來調(diào)小周期 4 可能的原因有兩個 一是把擺線長度加上小球的直徑當(dāng)作了擺長 二是測周期記錄全振動次數(shù)時多數(shù)了開始計(jì)時的一次 1 考查單擺的回復(fù)力 單擺振動的回復(fù)力是 A 擺球所受的重力B 擺球重力在垂直懸線方向上的分力C 懸線對擺球的拉力D 擺球所受重力和懸線對擺球拉力的合力 解析 單擺的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的分力 重力的另一個分力與細(xì)線的拉力的合力提供擺球的向心力 B C 4 考查單擺的振動圖象 圖示為在同一地點(diǎn)的A B兩個單擺做簡諧運(yùn)動的圖象 其中實(shí)線表示A的運(yùn)動圖象 虛線表示B的運(yùn)動圖象 以下關(guān)于這兩個單擺的判斷中正確的是 A 這兩個單擺的擺球質(zhì)量一定相等B 這兩個單擺的擺長一定不同C 這兩個單擺的最大擺角一定相同D 這兩個單擺的振幅一定相同 解析 從題中圖象可知 兩單擺的振幅相等 周期不等 所以 兩單擺的擺長一定不同 故B D對 C錯 單擺的周期與質(zhì)量無關(guān) 故A錯 BD 第五節(jié)外力作用下的振動 1 了解受迫振動 阻尼振動 固有頻率的概念2 知道受迫振動的頻率由驅(qū)動力的頻率決定3 了解共振的概念 知道發(fā)生共振的條件4 了解共振的防止和應(yīng)用 學(xué)習(xí)目標(biāo) 通過復(fù)習(xí)簡諧振動知道振幅與能量有關(guān) 當(dāng)振動時受到阻力就會使振幅減小會有能量損失 從而知道阻尼振動再通過生活中的例子知道什么是共振共振以及受迫振動的特點(diǎn) 難點(diǎn)突破 通過生活中的例子知道共振的特點(diǎn)受迫振動什么時候振幅最大 設(shè)計(jì)思路 振動的能量與振幅有關(guān) 振幅越大 振動的能量越大 簡諧運(yùn)動中動能和勢能在發(fā)生相互轉(zhuǎn)化 但機(jī)械能的總量保持不變 即機(jī)械能守恒 新課導(dǎo)入 一 阻尼振動 1 演示 單擺2 阻尼振動 振幅逐漸減小的振動3 阻尼振動的圖象4 振動系統(tǒng)受到的阻尼越大 振幅減小得越快 阻尼過大時 系統(tǒng)將不能發(fā)生振動 5 實(shí)際的自由振動一定是阻尼振動 二 受迫振動 1 驅(qū)動力 作用在振動系統(tǒng)上的周期性外力 2 受迫振動 系統(tǒng)在驅(qū)動力作用下的振動 3 受迫振動的特點(diǎn) 受迫振動的頻率總等于驅(qū)動力的頻率 與系統(tǒng)的固有頻率無關(guān) 三 共振 1 共振曲線2 共振 驅(qū)動力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時 受迫振動的振幅最大 這種現(xiàn)象叫做共振 驅(qū)動力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率相差越少 振幅越大 相差越多 振幅越小 3 共振的防止和應(yīng)用 1 防止 使驅(qū)動力的頻率與物體的固有頻率不同 而且相差越大越好 2 應(yīng)用 使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動物體的固有頻率 3 生活中的共振現(xiàn)象 有一農(nóng)場主一次吹笛時 居然發(fā)現(xiàn)樹上的毛毛蟲紛紛墜地而死 驚訝之余 他到自己的果園吹了幾個小時 一下子將果樹上的毛毛蟲收拾的一干二凈 究其原因 還是笛子發(fā)出的聲音引起毛毛蟲內(nèi)臟發(fā)生劇烈共振而死亡 1831年 一隊(duì)騎兵通過曼徹斯特附近的一座便橋時 由于馬蹄節(jié)奏整齊 橋梁發(fā)生共振而斷裂 1940年 美國的全長860米的塔柯姆大橋在建成后的4個月就因風(fēng)共振而倒塌 2 受迫振動 系統(tǒng)在外界驅(qū)動力作用下的振動 3 系統(tǒng)做受迫振動時 振動穩(wěn)定后的頻率等于驅(qū)動力的頻率 跟系統(tǒng)的固有頻率無關(guān) 4 驅(qū)動力的頻率等于振動系統(tǒng)的固有頻率時 受迫振動的振幅增大 這種現(xiàn)象叫做共振 5 利用共振時 應(yīng)使驅(qū)動力的頻率接近或等于振動系統(tǒng)的固有頻率 防止共振時 應(yīng)使驅(qū)動力的頻率與系統(tǒng)的固有頻率不同 而且相差越大越好 1 阻尼振動 振幅越來越小的振動 本課小結(jié) 1 如圖所示演示裝置 一根張緊的水平繩上掛著四個單擺 讓b擺擺動 其余各擺也擺動起來 可以發(fā)現(xiàn) A 各擺擺動的周期均與b擺相同B a擺擺動周期最短C c擺擺動周期最長D c擺振幅最大 A 課堂測試 2 汽車的車身是裝在彈簧上的 如果這個系統(tǒng)的固有周期是2s 汽車在一條起伏不平的路上行駛 路上各凸起處大約都相隔8m 汽車以多大速度行駛時 車身上下顛簸得最劇烈 答案 4m s THANKS 謝謝聆聽