创新方案2014年高考物理精品教学案与知能检测 12.1机械振动（25页Word）

创新方案2014年高考物理精品教学案与知能检测 12.1机械振动（25页Word）内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 体系构建考纲点击) 期公式 () )长和频率(周期) 的关系 () )导纤维 ()射和偏振现象 ()化的电场产生磁场、电磁波及其传播 ()射和接收 ()能关系 ()实验十三：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ：测定玻璃的折射率实验十五：用双缝干涉测光的波长复习指导的图象以及波长、波速、频率的关系，光的折射和全反射，题型以选择题和填空题为主，难度中等偏下，波动与振动的综合及光的折射与全反射的综合，有的考区也以计算题的形式考查。 移、速度、加速度等各物理的变化规律、振动与波动的关系及两个图象的物理意义，注意图象在空间和 2、时间上的周期性。 反射和临界角问题时，应注意与实际应用的联系，做出正确的光路图。 考查基本概念及规律的简单理解为主，不可忽视任何一个知识点。 简 谐 运 动1概念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(xt 图象)是一光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ，这样的振动叫简谐运动。 2动力学表达式F动学表达式 xA t)。 3描述简谐运动的物理量(1)位移 x：由平衡位置指向质点所在的位置的有向线段表示振动位移，是矢量。 (2)振幅 A：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。 (3)周期 T 和频率 f：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时间叫周期，而频率则等于单 3、位时间内完成全振动的次数，它们是表示振动快慢的物理量，二者互为倒数关系。 4简谐运动的图象(1)物理意义：表示振动物体的位移随时间变化的规律。 (2)从平衡位置开始计时，函数表达式为 x象如 1211 甲图所示。 从正的最大位移处开始计时，函数表达式为 x象如图乙所示。 图 12115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，振动能量与振幅有关，振幅越大，能量越大。 1简谐运动的五个特征：(1)动力学特征：F“”表示回复力的方向与位移方向相反，k 是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数。 (2)运动学特征：简谐运动的加速度大小与物体偏离平衡位置的位移大小成正比，而方向与位移方向相反，为变加速 4、运动。 远离平衡位置时，x、F、a、E p 均增大，v、E k 均减小，靠近平衡位置时则相反。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (3)运动的周期性特征：相隔 T 或 两个时刻振子处于同一位置且振动状态相同。 (4)对称性特征：相隔 或 (n 为正整数) 的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速2n 1速度大小相等，方向相反。 如图 1212 所示，振子经过关于平衡位置 O 对称的两点 P、P( P) 时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等。 图 1212振子由 P 到 O 所用时间等于由 O 到 P所用时间，即 t。 振子往复过程中通过同一段路程(如 )所用时间相等， 5、即 t 5)能量特征：振动的能量包括动能 势能 谐运动过程中，系统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒。 2对简谐运动的图象的理解(1)图象的意义：简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线，如图 1213 所示。 图 1213图象反映的是位移随时间的变化规律，随时间的增加而延伸，图象不代表质点运动的轨迹。 任一时刻图线上过该点切线的斜率数值表示该时刻振子的速度大小。 正负表示速度的方向，正时沿 x 正方向，负时沿 x 负方向。 (2)由图象获得的信息：由图象可以看出振幅、周期。 可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移。 可以根据图象确定某时刻质点回复力、加速度和速度的方向。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 ， 6、指向平衡位置；速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判定，下一时刻位移若增加，则质点的运动方向就远离平衡位置；下一时刻的位移若减小，则质点的运动方向就指向平衡位置。 214 所示为弹簧振子 P 在 04 s 内的振动图象，从 t4 s 开始()图 1214A再过 1 s，该振子的位移是正的最大B再过 1 s，该振子的速度方向沿正方向C再过 1 s，该振子的加速度方向沿正方向D再过 1 s，该振子的加速度最大解析：选 动图象描述质点在各个时刻离开平衡位置的位移的情况。 依题意，再经过 1 s，将振动图象延伸到正 x 最大处。 这时振子的位移为正的最大，速度为 0，故 项错误；因为回复力与位移成正比且方 7、向与位移方向相反，所以此时回复力最大且方向为负方向，故振动物体的加速度最大且方向为负方向，故 C 项错误，D 项正确。 单摆图 12151定义在细线的一端拴一个小球，另一端固定在悬点上，如果线的伸长和质量都不计，球的直径比摆线短得多，这样的装置叫做单摆。 2视为简谐运动的条件摆角小于 10。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 回复力小球所受重力沿切线方向的分力，即：FG 2G x，F 的方向与位移 x 的方周期公式T2。 摆的等时性单摆的振动周期取决于摆长 l 和重力加速度 g，与振幅和振子(小球)质量都没有关系。 1单摆的回复力是重力沿切线方向的分力，并非重力和拉力的合力。 但在最大位移处回复力 8、也可以说成是拉力和重力的合力，其他位置，拉力与重力沿摆线方向的分力不平衡，它们的合力充当向心力，故不能说回复力是拉力和重力的合力。 2平衡位置是回复力为零的位置，但单摆在摆动过程中该位置受力并不平衡，其合力为向心力。 这一点与弹簧振子不同。 3周期公式 T2 的理解与运用)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，悬点实质为摆球摆动所在圆弧的圆心。 (2)测重力加速度 g。 只要测出单摆的摆长 l，周期 T，就可以根据 g4 2 ，求出当地g。 2(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、v 2(v1竖直平面内做小角度摆动，它们的频率与振幅分别为 f 9、1、f 2 和 2，则()Af 1 1A 2 Bf 1Df 1f 2，A 1，该振动系统的振幅随 f 减小而增大C该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于 振动系统的振动稳定后，振动的频率等于 迫振动的振幅 A 随驱动力的频率变化规律如图所示，显然 A 错，定时系统的频率等于驱动力的频率，即 C 错，D 对。 光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 命题分析 本考点为高考级要求，是高考热点，主要考查简谐运动的公式和对图象的理解，以选择题或计算题呈现。 例 1有一弹簧振子在水平方向上的 间做简谐运动，已知 的距离为 20 子在 2 s 内完成了 10 次全振动。 若从某时刻振子经过平衡位置时开始计时( 10、t0) ，经过 周期振子有正向最大加速度。 14图 1218(1)求振子的振幅和周期；(2)在图 1218 中作出该振子的位移时间图象；(3)写出振子的振动方程。 解析(1)振幅 A10 T 0.2 s。 2 )四分之一周期时具有正的最大加速度，故有负向最大位移，如图所示(3)设振动方程为 yt )当 t0 时，y 0，则 0得 0，或 ，当再过较短时间，y 为负值，所以 所以振动方程为 y100t) 案(1)10 .2 s(2)图见解析(3)y100 t) 作简谐运动的图象或写出简谐运动的方程，需知道三个条件：即振幅、周期及初始位光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 即初相位。 互动探究本题中振 11、子从 t0 时刻到 ts 时刻这段时间内，其加速度、动能和弹性势能各是怎样变化的。 该振子在前 2 s 内的总位移是多少。 通过的路程是多少。 解析：振子在 t0 到 ts 内，离平衡位置的位移越来越大，故加速度越来越大，动能越来越小，弹性势能越来越大。 经 2 s 振子完成 10 次全振动，回到原位置。 故总位移为零，通过的路程为104A1040.1 m4 m。 答案：加速度变大，动能变小，弹性势能变大2 s 内位移是零，路程是 4 题分析 本考点为高考热点，主要考查对简谐运动的周期性和对称性的理解，以选择题呈现。 例 2一简谐振子沿 x 轴振动，平衡位置在坐标原点。 t0 时刻振子的位移 x0.1 m； 12、t s 时刻 x0.1 m；t4 s 时刻 x0.1 m。 该振子的振幅和周期可能为()43A0.1 m， s B0.1 m,8 .2 m， s D0.2 m,8 析若振子的振幅为 0.1 m， (s)(n )T，则周期最大值为 s，A 项正确，B 项43 12 83错；若振子的振幅为 0.2 m，由简谐运动的对称性可知，当振子由 x0.1 m 处运动到负向最大位移处再反向运动到 x0.1 m 处，再经 n 个周期时所用时间为 s，则( n)T (s)，43 12 43所以周期的最大值为 s，且 t4 s 时刻 x0.1 m，故 C 项正确；当振子由 x0.1 m 经平83光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 0.1 m 处，再经 n 个周期时所用时间为 s，则( n)T (s)，所以此时43 16 43周期的最大值为 8 s，且 t4 s 时，x 0.1 m ，故 D 项正确。 答案 1由于简谐运动具有周期性、往复性、对称性，因此涉及。