高中物理人教版（2019）选择性必修1课件 第二章 章末素养提升(共27张PPT)

(共27张PPT)
DIERZHANG
第二章
章末素养提升
一、再现素养知识
物理观念 描述简谐运动的物理量 (1)位移x：相对于平衡位置的位移
(2)振幅A：离开平衡位置的最大距离
(3)周期T：完成一次全振动需要的时间。周期由振动系统本身决定，与振幅无关
(4)频率f：单位时间内完成全振动的次数与所用时间之比
(5)相位：某时刻处于一个运动周期中的状态
物理观念 三类振动的特征 简谐运动(固有振动)：
(1)受力特点：F＝－kx
(2)运动特点：做变加速运动，具有周期性和对称性
(3)位移—时间关系：正弦函数规律x＝Asin(ωt＋φ)
(4)能量特点：动能和势能之和保持不变
阻尼振动：
(1)振幅逐渐减小
(2)能量衰减，机械能逐渐转化为内能或向四周辐射出去
物理观念 三类振动的特征 受迫振动：
(1)驱动力作用下的振动
(2)受迫振动的频率等于驱动力的频率
(3)共振：f驱＝f固，受迫振动的振幅最大
科学思维 理想化模型 1.水平弹簧振子：由弹簧和小球组成，忽略阻力，由弹力提供回复力
2.单摆：
(1)相对来说，阻力可忽略，细线质量可忽略，球的直径也可忽略
(2)做简谐运动的条件：摆角小于5°
(3)周期公式T＝________
图像法 简谐运动的图像：
(1)正弦曲线
(2)图像信息：振幅A、周期T、各时刻的位移x等
科学探究 1.学会利用单摆测量重力加速度
2.能正确熟练地使用游标卡尺和停表，能正确读取并记录实验数据
3.会分析实验中产生系统误差和偶然误差的原因，掌握减小实验误差的方法
科学态度与责任 1.通过对单摆规律的研究，知道时钟的发明对人类文明发展的意义
2.通过学习共振现象产生的原因，能运用所学知识解释生产生活中防止共振或利用共振的现象
二、提能综合训练
1.下列说法完全正确的一组是
①做简谐运动的物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向与位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同
②做简谐运动的物体振动的轨迹是正弦或余弦曲线
③做简谐运动的物体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
④做简谐运动的物体经过平衡位置时所受合外力一定为零
⑤秒摆是指周期为1 s，摆长约为1 m的单摆
⑥单摆的摆球做匀速圆周运动
⑦在外力作用下的振动是受迫振动，受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关
⑧简谐振动的1个周期内回复力的瞬时功率有4次为零
⑨部队经过桥梁时，规定不许齐步走，主要原因是使桥受到的压力更不均匀
⑩做简谐运动的物体从平衡位置向最大位移处运动过程中，它的势能增大
A.②⑤⑥⑨ B.①③⑧⑩ C.②④⑤⑦ D.①③⑨⑩
√
做简谐运动的物体的位移是由平衡位置指向所在位置，因此物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向与位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同，①正确；
物体做简谐运动仅在某一坐标轴上振动，其轨迹范围是一个线段，而非曲线，②错误；
做简谐运动的物体每次通过同一位置时，速度方向可能不同，但加速度一定相同，③正确；
单摆经过平衡位置时所受合外力不为零，④错误；
秒摆周期为2 s，摆长为1 m，⑤错误；
单摆的摆球做曲线运动且非匀速，⑥错误；
在周期性外力作用下的振动才是受迫振动，⑦错误；
简谐振动的1个周期内在两个最大位移处以及两次通过平衡位置时，回复力的瞬时功率均为0，⑧正确；
部队经过桥梁时，规定不许齐步走，主要原因是防止发生共振导致灾害，⑨错误；
做简谐运动的物体从平衡位置向最大位移处运动过程中，动能逐渐减小，因此势能逐渐增大，⑩正确。故选B。
2.(多选)很多高层建筑都会安装减震耗能阻尼器，用来控制强风或地震导致的振动。某大楼使用的阻尼器是重达660吨的调谐质量阻尼器，阻尼器相当于一个巨型质量块。简单说就是将阻尼器悬挂在大楼上方，它的摆动会产生一个反作用力，在建筑物摇晃时往反方向摆动，会使大楼摆动的幅度减小。关于调谐质量阻尼器，下列说法正确的是
A.阻尼器做受迫振动，振动频率与大楼的振动频率相同
B.阻尼器与大楼摆动幅度相同
C.阻尼器摆动后，摆动方向始终与大楼的振动方向相反
D.阻尼器摆动幅度不受风力大小影响
√
√
由题意可知阻尼器做受迫振动，振动频率与大楼的振动频率相同，故A正确；
阻尼器与大楼摆动幅度不相同，故B错误；
由题意可知，大楼对阻尼器的力与阻尼器对大楼的
力为一对相互作用力，根据回复力F＝－kx可知，阻尼器摆动后，摆动方向始终与大楼的振动方向相反，故C正确；
阻尼器的摆动幅度会受到风力的影响，故D错误。
A.t1时刻和t2时刻具有相同的动能和动量
B.弹簧振子的振动方程是x＝0.10sin πt(m)
C.t2到1.0 s时间内加速度变小，速度减小
D.t2等于3t1
3.(2023·山东青岛市十七中高二期末)如图是一弹簧振子在水平面内做简谐运动的x－t图像，则下列说法正确的是
√
根据题图可知，t1时刻和t2时刻振子的位移相同，弹簧在同一位置，速度大小相等，方向相反，所以动能相同，动量不同，故A错误；
根据图像可知，振动的周期T＝2 s，则圆频率ω＝ ，振幅A＝10 cm＝0.1 m，则弹簧振子的振动方程是x＝0.10sin πt(m)，故B正确；
t2到1.0 s时间内，振子的位移减小，正由正向最大位移处向平衡位置处振动，加速度减小，速度增大，故C错误；
4.一个弹簧振子一端固定在墙上，振动过程中，弹簧的最短和最长位置如图所示。弹性势能Ep＝ kx2(x为弹簧形变量)，以下四个随弹簧长度变化的图像分别是
a b c d
A 物块加速度 回复力 物块动能 系统弹性势能
B 系统弹性势能 回复力 物块动能 系统机械能
C 弹簧的形变量 物块的速度 系统弹性势能 物块加速度
D 回复力大小 物块的速度 物块加速度 系统机械能
√
图像横坐标为弹簧的长度，选项中涉及到的物理量有弹性势能、机械能、回复力、加速度以及物块动能。简谐运动过程系统机械能守恒，因此图像d纵坐标应为系统的机械能。弹性势能与弹簧形变量平方成正比，因此Ep＝
，图像a符合弹性势能的变化规律；设振幅为A，则A＝xmax－x0＝x0－xmin，物块动能为 ，图像c符合动能随弹簧长度的变化关系；回复力F＝－k(x－x0)，图像b符合。故选B。
5.(多选)(2022·山东师范大学附中高二期中)有两位同学利用假期分别去参观位于天津市的“南开大学”和上海市的“复旦大学”，他们各自利用那里的实验室中DIS系统探究了单摆周期T和摆长L的关系。然后通过互联网交流实验数据，并用计算机绘制了如图甲所示的T2－L图像。另外，去“复旦大学”做研究的同学还利用计算机绘制了他实验用的a、b两个摆球的振动图像，如图乙所示。下列说法正确的是
A.甲图中“南开大学”的同学所测得的实验结果对应的图线是A
B.甲图中图线的斜率表示对应所在位置的重力加速度的倒数
C.由乙图可知，a、b两摆球振动周期之比为2∶3
D.由乙图可知，t＝1 s时b球振动方向沿y轴负方向
√
√
由题图乙可知，t＝1 s时b球处于平衡位置向y轴负方向振动，D正确。
6.(多选)(2023·河北张家口张北一中高二考期中)如图甲所示，轻质弹簧下端固定在水平地面上，上端拴接一轻质薄板。t＝0时刻，一物块从其正上方某处由静止下落，与薄板碰撞后二者粘在一起并在以后的运动中不再分离，物块的位置随时间变化的图像(x－t)如图乙所示，其中t＝0.2 s时物块刚接触薄板。弹簧形变始终在弹性限度内，空气阻力不计，则
A.t＝0.4 s时物块的加速度大于重力加速度
B.若增大物块自由下落的高度，则物块与薄板粘在一起后振动的周期增大
C.若增大物块自由下落的高度，则物块与薄板粘在一起后振动的振幅增大
D.t＝0.2 s后物块坐标位置随时间变化关系为
√
√
√
根据简谐运动的对称性可知，最高点的加速度和最低点的加速度大小相等，即aB＝aC，由简谐运动的加速度满足a与x成正比，设A点处偏离平衡位置的位移大小为xA，C点处偏离平衡位置的位移大小为xC，有xAg，故A正确；
弹簧振子的周期只与振动系统本身有关，与物块起始下落的高度无关，故物块与薄板粘在一起振动周期不变，故B错误；
若增大物块自由下落的高度，根据能量守恒，则物块与薄板粘在一起后振动的振幅增大，故C正确；
BENKEJIESHU
本课结束