高中物理選修3-4知識(shí)點(diǎn)機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波解析-wenkub
2023-04-19 02:40:06 本頁(yè)面
【正文】 耗能量，振幅會(huì)逐漸減小，必然是阻尼振動(dòng)，故A、C正確；只有在周期性外力(驅(qū)動(dòng)力)的作用下物體所做的振動(dòng)才是受迫振動(dòng)，B錯(cuò)；受迫振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率由驅(qū)動(dòng)力的頻率決定，與自身物理?xiàng)l件無(wú)關(guān)，D對(duì)。則當(dāng)該車以_________m/s的速度行駛在此減速區(qū)時(shí)顛簸得最厲害，我們把這種現(xiàn)象稱為_(kāi)________。：(1)自由振動(dòng)：物體在系統(tǒng)內(nèi)部回復(fù)力作用下產(chǎn)生的振動(dòng)；(2)驅(qū)動(dòng)力：系統(tǒng)受到的周期性的外力；(3)受迫振動(dòng)：系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)力作用下的振動(dòng)叫做受迫振動(dòng)。知道受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，而跟振動(dòng)物體的固有頻率無(wú)關(guān)。三、典型例題例1：如圖所示的單擺，擺球a向右擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，恰好與一沿水平方向向左運(yùn)動(dòng)的粘性小球b發(fā)生碰撞，并粘接在一起，擺動(dòng)的周期為T，a球質(zhì)量是b球質(zhì)量的5倍，( ) 解析：碰撞前后擺長(zhǎng)不變，由T=2π知，速度為v，則B球質(zhì)量為Mb=，vb=2v，由碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒得：MvMbvb=(M+Mb)v′代入數(shù)值解得：v′=v因?yàn)閔=所以h′==h.答案：D例2：一單擺做小角度擺動(dòng)，其振動(dòng)圖象如圖所示，以下說(shuō)法正確的是 ( )，懸線對(duì)它的拉力最小，懸線對(duì)它的拉力最小，懸線對(duì)它的拉力最大，懸線對(duì)它的拉力最大解析：由振動(dòng)圖線可看出，t1時(shí)刻和t0時(shí)刻，小球偏離平衡位置的位移最大，此時(shí)其速度為零，懸線對(duì)它的拉力最小，故A、C錯(cuò)；t2和t4時(shí)刻，小球位于平衡位置，其速度最大，懸線的拉力最大，故B錯(cuò)，D對(duì)。：(1)擺的振幅不要太大，即偏角較小，不超過(guò)5176。：，其中x為擺球偏離平衡位置的位移。波在沿x軸正方向傳播，則x=0的支點(diǎn)在沿y軸的負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，B正確。(2)變化規(guī)律：位置AOB位移的大小最大減小0增大最大速度的大小0增大最大減小0動(dòng)能0增大最大減小0勢(shì)能最大減小0增大最大總能(理想化)不變不變不變不變不變總結(jié)：A總機(jī)械能=任意位置的動(dòng)能+勢(shì)能=平衡位置的動(dòng)能=振幅位置的勢(shì)能；B彈簧振子在平衡位置的動(dòng)能越大，振動(dòng)的能量就越大；振幅越大，振幅位置的勢(shì)能就越大，振動(dòng)的能量就越大。如圖答案D。該振子的振幅和周期可能為( )A．0. 1 m， B． m， 8s C． m， D． m，8s解析：t=s和t=4s兩時(shí)刻振子的位移相同，第一種情況是此時(shí)間差是周期的整數(shù)倍，當(dāng)n=1時(shí)T=s。答案：A 例2：周期為2s的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在半分鐘內(nèi)通過(guò)的路程是60cm，則在此時(shí)間內(nèi)振子經(jīng)過(guò)平衡位置的次數(shù)和振子的振幅分別為( ) A．15次，2cmB．30次，1cmC．15次，1cm (6)相位：用來(lái)描述周期性運(yùn)動(dòng)在各個(gè)時(shí)刻所處的不同狀態(tài)。(2)全振動(dòng)：振子向右通過(guò)O點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，運(yùn)動(dòng)到A，然后向左回到O，又繼續(xù)向左達(dá)到，之后又回到O，這樣一個(gè)完整的振動(dòng)過(guò)程稱為一次全振動(dòng)。簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單的、最基本的機(jī)械振動(dòng)，D正確。B．勻變速運(yùn)動(dòng)C．非勻變速運(yùn)動(dòng)(1)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)：如果質(zhì)點(diǎn)的位移與時(shí)間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動(dòng)圖像(xt圖像)是一條正弦曲線，這樣的振動(dòng)叫做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。二、知識(shí)點(diǎn)說(shuō)明(簡(jiǎn)諧振子)：(1)平衡位置：小球偏離原來(lái)靜止的位置；(2)彈簧振子：小球在平衡位置附近的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，是一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)，這樣的系統(tǒng)叫做彈簧振子。(3)特點(diǎn)：一個(gè)不考慮摩擦阻力，不考慮彈簧的質(zhì)量，不考慮振子的大小和形狀的理想化的物理模型。(2)應(yīng)用：心電圖儀、地震儀中繪制地震曲線裝置等。 答案：CD簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的描述一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1．知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅、周期和頻率的含義。(3)周期：做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體完成一次全振動(dòng)所需要的時(shí)間，符號(hào)T表示，單位是秒(s)。：。B．2cm 2πs C．1cm π6s D．60次，2cm解析：振子完成一次全振動(dòng)經(jīng)過(guò)軌跡上每點(diǎn)的位置兩次(除最大位移處)，而每次全振動(dòng)振子通過(guò)的路程為4個(gè)振幅。在s的半個(gè)周期內(nèi)振子的位移由負(fù)的最大變?yōu)檎淖畲?。答案：AD簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力和能量一、學(xué)習(xí)目標(biāo)。二、知識(shí)點(diǎn)說(shuō)明：(1)如果質(zhì)點(diǎn)所受的力與它偏離平衡位置位移的大小成正比，并且總是指向平衡位置，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)就是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，力的方向總是指向平衡位置，所以稱這個(gè)力為回復(fù)力。三、典型例題例1：關(guān)于回復(fù)力，下列說(shuō)法正確的是( )A．回復(fù)力是指物體離開(kāi)平衡位置時(shí)受到的指向平衡位置的力B．回復(fù)力是按力的作用效果命名的，它可能由彈力提供，也可能由摩擦力提供C．回復(fù)力可能是某幾個(gè)力的合力，也可能是某一個(gè)力的分力D．振動(dòng)物體在平衡位置時(shí)，其所受合力為零解析：；回復(fù)力是物體在振動(dòng)方向上受到的合力，并不一定是物體所受合力，所以平衡位置是回復(fù)力為零的位置，并不一定是合力為零的位置，D選項(xiàng)錯(cuò)誤；回復(fù)力是效果力，它可以由一個(gè)力來(lái)提供，也可以由幾個(gè)力的合力來(lái)提供，B、C選項(xiàng)正確例2：彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是( )A．加速度最大時(shí)，速度也最大B．位移相同時(shí)速度一定相同C．加速度減小時(shí)，速度一定增大D．速度相同時(shí)位移也一定相同解析：，速度為零，A錯(cuò)誤．位移相同時(shí)，速度方向可能不同，B錯(cuò)誤，加速度減小時(shí)，振子向平衡位置運(yùn)動(dòng)，速度增大，C正確．速度相同時(shí)，振子的位移也可能方向相反，D錯(cuò)誤。x=0的質(zhì)點(diǎn)的位移是振幅的一半，則要運(yùn)動(dòng)到平衡位置的時(shí)間是，則時(shí)刻x=0的質(zhì)點(diǎn)
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