高二物理选修3-4 11.简谐运动复习课件（27张ppt人教版）
文档属性
| 名称 | 高二物理选修3-4 11.简谐运动复习课件（27张ppt人教版） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 394.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-02-27 20:37:57 | ||
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文档简介
(共36张PPT)
简谐运动
1、弹簧振子
2、单摆
理想化模型
简谐运动的描述
1、图像
2、表达式
3、回复力
=动能+势能
=最大位置时的弹性势能
=平衡位置时的动能
4、能量
——使振子回到平衡位置的力
来源：
振动方向上的合外力
注意：振动时振子在平衡位置所受合力不一定为0
1、做简谐运动的弹簧振子，在某段时间内速度越来越大，则在这段时间内（ ）
A、振子的位移越来越大
B、振子正向平衡位置运动
C、振子的速度与位移同向
D、振子的速度与位移反向
BD
练习：
2、某一弹簧振子的振动图象如图所示，则由图象判断下列说法正确的是（ ）
A、振子偏离平衡位置的最大距离为10cm
B、1s到2s的时间内振子向平衡位置运动
C、2s时和3s时振子的位移相等，运动方向也相同
D、振子在2s内完成一次往复性运动
A B
3、如图为某物体做简谐运动的图像，下列说法正确的是（ ）
A、由P到Q位移在增大
B、由P到Q速度在增大
C、由M到N速度是先减小后增大
D、由M到N 位移始终减小
A
4、一质点在平衡位置O附近做简谐运动，从它经过平衡位置起开始计时，经0.13s质点第一次通过M点，再经0.1s第二次通过M点，则质点振动周期的可能值为多大？
在摆角很小（一般小于50）的时
在偏角很小的情况下，单摆做简谐运动。
单 摆
变速圆周运动
机械振动
参与了两个运动
2.单摆作简谐运动时的回复力是：
A.摆球的重力 B.摆球重力沿圆弧切线的分力
C.摆线的拉力 D.摆球重力与摆线拉力的合力
B
1、关于单摆的振动，以下说法正确的是( )
A.摆球摆到最高点时，所受合外力为零
B.摆球摆到最高点时，所受合外力指向悬点
C.摆球摆到最低点时，所受合外力指向悬点
D.摆球摆到最低点时，所受合外力为零.
C
练习：
3、振动的单摆小球通过平衡位置时，关于小球受到的回复力及合外力的说法正确的是（ ）
A.回复力为零，合外力不为零，方向指向悬点
B.回复力不为零，方向沿轨迹的切线
C.合外力不为零，方向沿轨迹的切线
D.回复力为零，合外力也为零
A
单摆的周期
摆长
L=L0+R
例:在下述哪些情况下单摆的简谐振动周期会变大？
A.摆球质量增大
B.摆长减小
C.单摆由赤道移到北京
D.单摆由海平面移到高山顶上
练习1：用空心铁球内部装满水做摆球，若球正下方有一小孔，水不断从孔中流出，从球内装满水到水流完为止的过程中，其振动周期的大小是 [ ]
A．不变
B．变大
C．先变大后变小回到原值
D．先变小后变大回到原值
c
1、如图所示，三根细线在O点处打结，A、B端固定在同一水平面上相距为L的两点上，使AOB成直角三角形，已知OC线长为L，下端C点系着一个小球，让小球在垂直纸面内振动，振动周期为多少？
★确定等效悬点及摆长l’
O’
确定等效的重力加速度g’
确定等效重力加速度的方法：
(1)确定摆球的平衡位置
(2)确定摆球静止在平衡位置时摆线上的拉力T
(3)等效重力加速度g’=T/m
2、如图所示，摆长为l的单摆安置在倾角为α的光滑斜面上，设重力加速度为g，这个单摆的振动周期T等于多少？
例：小明家从广州搬到北京去,搬家时把家中的大摆钟也带到北京去了. 问:（1）这个摆钟到北京后是否还准时? （2）若不准,是偏慢还是偏快? （3）如须调整应该怎样调节?
单摆的应用
１．利用它的等时性计时
惠更斯在1656年首先利用摆的等时性发明了带摆的计时器（1657年获得专利权）
2、测重力加速度
【实验原理】
【实验器材】
金属球、细线、铁架台、铁夹；
刻度尺、游标卡尺、秒表。
【实验步骤】
1．实际单摆的制作——要注意以下几点：
①．摆的振幅不要太大（即：偏角很小）
②．摆球和摆线的选择
摆线：细、伸缩性小、质量可忽略、尽可能长一些
摆球：质量大、体积小
③．细线上端的悬挂方式
图甲、乙两图画出了细线上端的两种不同的悬挂方式，哪种比较好？为什么？
方法一：平均值法，将测得的几次的周期T和摆长L代入公式：g＝ 4p2 L/T2 中算出重力加速度g 的值，再算出g的平均值。
方法二：图象法，由单摆的周期公式：
因此以摆长L为纵轴，以T2为横轴，做出L－T2图象，是一条过原点的直线，如图，求出斜率k，即可求出g值。
g＝4π2k，k＝△L/△T2。
【数据处理】
课 堂 练 习
1：在“用单摆测定重力加速度的实验中”
①用游标卡尺测量摆球直径的情况如下图所示，读出摆球直径_________cm 。
②测单摆周期时，当摆球经过平衡位置时开始计时并计1次，测出经过该位置N次所用时间为t，则单摆周期为______________。
③若测量出多组周期T、摆长L数值后，画出T2—L图象如图，则此图线的斜率的物理意义是__________。
2.06
2t/（N－1）
4p2 / g
2： 某同学利用单摆测定当地重力加速度，发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方，他仍将从悬点到球心的距离当作摆长L，通过改变摆线的长度，测得6组L和对应的周期T，画出L－T2图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图所示。
他采用恰当的数据处理方法，则计算重力加速度的表达式应为g＝______。
请你判断该同学得到的
实验结果与摆球重心就在球
心处的情况相比，将______。
（填偏大、偏小或相同）
振动系统不受外力作用的振动叫固有振动
振动的频率叫固有频率
振动的周期叫固有周期
1、定义：系统受到了阻力作用，振幅越来越小的振动
一、阻尼振动
2、图像：
问题1：为什么做阻尼振动的物体，振幅要越来越小呢？
由于振动物体要克服阻尼的作用做功，系统的机械能逐渐减小，故振动的振幅也逐渐减小。
问题2：阻尼振动中，在振幅逐渐减小的过程中，振子的周期如何变化？
不变，因为周期与振幅无关
二、受迫振动
1、驱动力：作用在振动物体上的周期性外力
2、受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动
3、受迫振动频率：
振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关
4、受迫振动振幅：
驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，振幅最大；驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越小
f驱= f固时，振幅有最大值
f驱与 f固差别越大时，振幅越小
（共振）
简谐运动
1、弹簧振子
2、单摆
理想化模型
简谐运动的描述
1、图像
2、表达式
3、回复力
=动能+势能
=最大位置时的弹性势能
=平衡位置时的动能
4、能量
——使振子回到平衡位置的力
来源：
振动方向上的合外力
注意：振动时振子在平衡位置所受合力不一定为0
1、做简谐运动的弹簧振子，在某段时间内速度越来越大，则在这段时间内（ ）
A、振子的位移越来越大
B、振子正向平衡位置运动
C、振子的速度与位移同向
D、振子的速度与位移反向
BD
练习：
2、某一弹簧振子的振动图象如图所示，则由图象判断下列说法正确的是（ ）
A、振子偏离平衡位置的最大距离为10cm
B、1s到2s的时间内振子向平衡位置运动
C、2s时和3s时振子的位移相等，运动方向也相同
D、振子在2s内完成一次往复性运动
A B
3、如图为某物体做简谐运动的图像，下列说法正确的是（ ）
A、由P到Q位移在增大
B、由P到Q速度在增大
C、由M到N速度是先减小后增大
D、由M到N 位移始终减小
A
4、一质点在平衡位置O附近做简谐运动，从它经过平衡位置起开始计时，经0.13s质点第一次通过M点，再经0.1s第二次通过M点，则质点振动周期的可能值为多大？
在摆角很小（一般小于50）的时
在偏角很小的情况下，单摆做简谐运动。
单 摆
变速圆周运动
机械振动
参与了两个运动
2.单摆作简谐运动时的回复力是：
A.摆球的重力 B.摆球重力沿圆弧切线的分力
C.摆线的拉力 D.摆球重力与摆线拉力的合力
B
1、关于单摆的振动，以下说法正确的是( )
A.摆球摆到最高点时，所受合外力为零
B.摆球摆到最高点时，所受合外力指向悬点
C.摆球摆到最低点时，所受合外力指向悬点
D.摆球摆到最低点时，所受合外力为零.
C
练习：
3、振动的单摆小球通过平衡位置时，关于小球受到的回复力及合外力的说法正确的是（ ）
A.回复力为零，合外力不为零，方向指向悬点
B.回复力不为零，方向沿轨迹的切线
C.合外力不为零，方向沿轨迹的切线
D.回复力为零，合外力也为零
A
单摆的周期
摆长
L=L0+R
例:在下述哪些情况下单摆的简谐振动周期会变大？
A.摆球质量增大
B.摆长减小
C.单摆由赤道移到北京
D.单摆由海平面移到高山顶上
练习1：用空心铁球内部装满水做摆球，若球正下方有一小孔，水不断从孔中流出，从球内装满水到水流完为止的过程中，其振动周期的大小是 [ ]
A．不变
B．变大
C．先变大后变小回到原值
D．先变小后变大回到原值
c
1、如图所示，三根细线在O点处打结，A、B端固定在同一水平面上相距为L的两点上，使AOB成直角三角形，已知OC线长为L，下端C点系着一个小球，让小球在垂直纸面内振动，振动周期为多少？
★确定等效悬点及摆长l’
O’
确定等效的重力加速度g’
确定等效重力加速度的方法：
(1)确定摆球的平衡位置
(2)确定摆球静止在平衡位置时摆线上的拉力T
(3)等效重力加速度g’=T/m
2、如图所示，摆长为l的单摆安置在倾角为α的光滑斜面上，设重力加速度为g，这个单摆的振动周期T等于多少？
例：小明家从广州搬到北京去,搬家时把家中的大摆钟也带到北京去了. 问:（1）这个摆钟到北京后是否还准时? （2）若不准,是偏慢还是偏快? （3）如须调整应该怎样调节?
单摆的应用
１．利用它的等时性计时
惠更斯在1656年首先利用摆的等时性发明了带摆的计时器（1657年获得专利权）
2、测重力加速度
【实验原理】
【实验器材】
金属球、细线、铁架台、铁夹；
刻度尺、游标卡尺、秒表。
【实验步骤】
1．实际单摆的制作——要注意以下几点：
①．摆的振幅不要太大（即：偏角很小）
②．摆球和摆线的选择
摆线：细、伸缩性小、质量可忽略、尽可能长一些
摆球：质量大、体积小
③．细线上端的悬挂方式
图甲、乙两图画出了细线上端的两种不同的悬挂方式，哪种比较好？为什么？
方法一：平均值法，将测得的几次的周期T和摆长L代入公式：g＝ 4p2 L/T2 中算出重力加速度g 的值，再算出g的平均值。
方法二：图象法，由单摆的周期公式：
因此以摆长L为纵轴，以T2为横轴，做出L－T2图象，是一条过原点的直线，如图，求出斜率k，即可求出g值。
g＝4π2k，k＝△L/△T2。
【数据处理】
课 堂 练 习
1：在“用单摆测定重力加速度的实验中”
①用游标卡尺测量摆球直径的情况如下图所示，读出摆球直径_________cm 。
②测单摆周期时，当摆球经过平衡位置时开始计时并计1次，测出经过该位置N次所用时间为t，则单摆周期为______________。
③若测量出多组周期T、摆长L数值后，画出T2—L图象如图，则此图线的斜率的物理意义是__________。
2.06
2t/（N－1）
4p2 / g
2： 某同学利用单摆测定当地重力加速度，发现单摆静止时摆球重心在球心的正下方，他仍将从悬点到球心的距离当作摆长L，通过改变摆线的长度，测得6组L和对应的周期T，画出L－T2图线，然后在图线上选取A、B两个点，坐标如图所示。
他采用恰当的数据处理方法，则计算重力加速度的表达式应为g＝______。
请你判断该同学得到的
实验结果与摆球重心就在球
心处的情况相比，将______。
（填偏大、偏小或相同）
振动系统不受外力作用的振动叫固有振动
振动的频率叫固有频率
振动的周期叫固有周期
1、定义：系统受到了阻力作用，振幅越来越小的振动
一、阻尼振动
2、图像：
问题1：为什么做阻尼振动的物体，振幅要越来越小呢？
由于振动物体要克服阻尼的作用做功，系统的机械能逐渐减小，故振动的振幅也逐渐减小。
问题2：阻尼振动中，在振幅逐渐减小的过程中，振子的周期如何变化？
不变，因为周期与振幅无关
二、受迫振动
1、驱动力：作用在振动物体上的周期性外力
2、受迫振动：物体在外界驱动力作用下的振动
3、受迫振动频率：
振动稳定后的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关
4、受迫振动振幅：
驱动力的频率等于振动物体的固有频率时，振幅最大；驱动力的频率跟固有频率相差越大，振幅越小
f驱= f固时，振幅有最大值
f驱与 f固差别越大时，振幅越小
（共振）