2015届江苏人教版高中新课标总复习（第1轮）物理：第12章 第1讲 简谐运动的特点 振动图象.ppt

1、内容要求说明简谐运动 简谐运动的表达方式和图象单摆的周期与摆长的关系(实验、探究)受迫振动 共振机械波 横波和纵波横波的图象内容要求说明波长、波速和频率(周期)的关系仅限于单一方向传播情形波的干涉和衍射多普勒效应本章内容是历年高考的必考内容，命题频率较高的知识点是：波的形成，横波的图象，波长、频率和波速的关系以及单摆的简谐运动及周期公式和运动的图象等题型多以选择题形式出现，一道题往往考查多个概念和规律，特别是通过波的图象考查对波的理解能力、推理能力和空间想象能力简谐运动的复习，要通过抓住振动所具有的周期性、对称性这一特征，掌握在简谐运动中回复力、加速度、位移、速度这四个矢量的变化规律，进而联想

2、到表示该过程的振动图象；波动问题要深刻理解波的形成过程，波动中各质点都在平衡位置附近做周期性运动，后一质点的振动总是落后于前一质点的振动，这种后一质点的落后性、重复性决定了波的周期性机械振动机械振动机械波机械波机械波机械波特点多普勒效应简谐运动的特点振动图象一、机械振动1定义：物体在某一中心位置附近所做的往复运动，叫机械振动，简称为振动.2简谐运动：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)是一条正弦曲线，这样的振动叫简谐运动3描述简谐运动的物理量位移x，由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段表示振动物体的位移，是矢量振幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离，是标

3、量，表示振动的强弱.周期T和频率f：物体完成一次全振动所需的时间叫周期，而频率则等于单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：T1/f相位：用来描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态二、简谐运动的回复力回复力：使偏离平衡位置的振动物体回到平衡位置的力回复力总是指向平衡位置，它是根据效果命名的，类似于向心力振动物体所受的回复力可能是物体所受的合外力，也可能是某一个力，还可能是某一个力的分力物体在大小跟位移成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫做简谐运动1简谐运动的特征(1)受力特征：回复力满足Fkx.(2)运动特征：加速度a与位移x的关系：akx/m.

4、a的方向与x的方向总相反，v的方向与x的方向可能相同也可能相反2简谐运动的图象(1)意义：表示振动物体的位移随时间变化的规律，振动图象不是质点的运动轨迹(2)特点：正弦(余弦)曲线(3)作图：如图1211所示，以横轴表示时间，纵轴表示位移，用平滑曲线连接各时刻对应的位移末端即可注意：单位，标度图1211 (4)应用可直观地读取判定质点在某时刻的回复力、加速度方向(总指向时间轴)和速度方向判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况 1.理解简谐运动的特点问题：简谐运动有哪些特点？解答：(1)研究简谐运动，通常以平衡位置为坐标原点(2)对称性：在振动轨迹上关于平衡位置对称的两点

5、，位移、回复力、加速度等大反向；速度等大，方向可能相同，也可能相反；动能、速率等大；振动质点从平衡位置开始第一次通过这两点所用的时间相等(3)周期性：简谐运动是周期性运动，其位移、速度、加速度、回复力、动能和势能都随时间作周期性变化例1：如图1212所示，一弹簧振子在振动过程中，经过a、b两点的速度相同，若它从a到b历时0.2s，从b再回到a的最短时间为0.4s，则该振子的振动频率为()A1Hz B1.25Hz C2Hz D2.5Hz图1212解析：振子经a、b两点速度相同，根据弹簧振子的运动特点，不难判断a、b两点相对平衡位置(O点)一定是对称的，振子由b经O到a所用的时间也是0.2s，由于

6、“从b再回到a的最短时间是0.4s，”说明振子运动到b后是第一次回到a点，且Ob不是振子的最大位移设图中的c、d为最大位移处，则振子从bcb历时0.2s，同理，振子从ada，也历时0.2s，故该振子的周期T0.8s，根据周期和频率互为倒数的关系，不难确定该振子的振动频率为1.25Hz.综上所述，本题应选择B.答案：B点评：对简谐运动来讲，物体离开平衡位置的过程，v、Ek均减小，x、F、a、Ep均增大；物体向平衡位置移动时，v、Ek均增大，x、F、a、Ep均减小平衡位置两侧的对称点上，x、F、a、v、Ek、Ep的大小均相同简谐运动是一种变加速运动，在平衡位置时，速度最大，加速度为零；在最大位移处

7、，速度为零，加速度最大警示：解答时由于对对称性的理解不够致错，如速度对称是大小与方向的对称等 2.简谐运动的图象问题：简谐运动的图象有什么特点？如何求简谐运动的质点的位移和路程解答：振动图象反映的是一个质点的位移随时间的变化规律，由图象可直接读出振幅、周期和任意时刻的运动方向一般情况下，求振动质点在t时间内的路程和位移牵涉质点的初始状态，且要用较为复杂的正弦函数，故中学阶段一般不予讨论，但t若为半周期的整数倍，则问题就会变得很容易例2：某一质点的振动图象如图1213所示，则由图象判断下列说法正确的是()A质点偏离平衡位置的最大距离为10cm B1s末到2s末的时间内质点向着平衡位置运动C第2s

8、末时和第4s末时质点的运动方向相同D质点所做的运动是简谐运动，在2s内完成一次往复运动图1213解析：从图象上可以看出，振动过程中，质点偏离平衡位置的最大距离为10cm，A项正确；从1s末到2s末的时间内，质点相对于平衡位置的位移越来越小，是向着平衡位置运动的，B项正确；位移时间图象的斜率，就是质点的速度，第2s末时，图象斜率为负，说明质点沿着x轴负方向运动，第4s末时，图象斜率为正，说明质点沿着x轴正方向运动，所以C项错误；从图象可以看出，这是一条正弦曲线，说明质点做的振动是简谐振动，但完成一次往复运动的时间是4秒，D项错误综述AB项正确答案：AB点评：振动图象从本质上讲是振子相对于平衡位置

9、的位移随时间变化的位移时间图象所以做简谐运动时，速度的大小和方向都在做周期性变化，是加速度不断变化的变加速运动警示：振动图象是振动质点偏离平衡位置的位移随时间变化的关系图，不是质点的位移1.(多选)如图1214所示是用频闪照相的方法拍摄到的一个弹簧振子的振动情况，甲图是振子静止在平衡位置时的照片，乙图是振子被拉到左侧距平衡位置20cm处放手后向右运动 周期内的频闪照片，已知频闪的频率为10Hz，则下列说法正确的是()A该振子振动的周期为1.6s B该振子振动的周期为1.2sC振子在该周期内做加速度逐渐减小的变加速运动D从图乙可以看出再经过0.2s振子将运动到平衡位置右侧10cm处图1214答案

10、：BC2.(单选)如图1215甲所示，一弹簧振子在AB间做简谐运动，O为平衡位置，如图乙是振子做简谐运动时的位移时间图象，则关于振子的加速度随时间的变化规律，下列四个图象中正确的是()图1215答案：C3.(单选)某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别为4km/s和9km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成(如图1216)在一次地震中，震源在地震仪下方，观察到两振子相差5s开始振动，则()AP先开始振动，震源距地震仪约36kmBP先开始振动，震源距地震仪约25kmCH先开始振动，震源距地震仪约36kmDH先开始振动，震源距地震仪约25km图12164.描述简谐运动特征的公式是xAsint.自由下落的篮球经地面反弹后上升又落下，若不考虑空气阻 力 及 在 地 面 反 弹 时 的 能 量 损 失 此 运 动_(填“是”或“不是”)简谐运动解析：简谐运动方程xAsint.篮球的受力是重力，大小方向不变，不满足简谐运动的力学特征Fkx，所以篮球的运动不是简谐运动不是