人教版高中物理选修3-4第11章机械振动 章末习题课课件件（共19页PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修3-4第11章机械振动 章末习题课课件件（共19页PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 287.5KB | ||
| 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 | 2020-06-02 18:03:57 | ||
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文档简介
(共19张PPT)
第11章章末
习题课
1、弹簧振子
2、单摆
理想化模型
简谐运动的描述
t
x
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
G
F
v
l
例1.
如图所示，一质量为M的球形容器，在A处与水平面接触．它的内部有一直
立的轻弹簧，劲度系数为k，弹簧下端固定于容器内侧底部，上端系一质量
为m的小球．把小球从弹簧的原长处由静止释放，不计空气阻力，小球开始
在竖直方向上做简谐运动，在此过程中，球形容器一直保持静止．
求：
（1）小球做简谐运动的振幅
（2）小球向下运动的最大距离
（3）小球做简谐运动的振幅为多大时，在其振动过程中才可能
使球形容器有离开地面的瞬间（已知弹簧一直处于弹性限度内）
一、求简谐运动的相关物理量
变式.
BD
一、求简谐运动的相关物理量
二、简谐运动和力学综合问题
1、简谐运动常和力学知识综合
如简谐运动与弹簧模型综合，可以考查牛顿第二定律的应用，速度的动态分析以及临界问题。简谐运动与单摆综合可以考察单摆周期公式的应用，圆周运动的规律以及机械能守恒定律的应用。
2、解简谐运动与力学综合问题的思路
从题型上看，简谐运动与力学综合有以下几方面。
（1）解决运动中位移、速度、回复力的大小，关于平衡位置对称的应用。
二、简谐运动和力学综合问题
a.判断物体的运动是否为简谐运动
物体在弹簧弹力（变力）和其他力均为恒力的情况下的运动一般是简谐运动。可以证明物体仅在弹簧弹力与重力作用下，在竖直方向上的运动是简谐运动，光滑斜面上的物体仅在弹簧弹力、重力、斜面支持力的作用下的运动也是简谐运动。
b.要注意简谐运动中的速度、合外力（回复力）关于平衡位置对称这一特点。同学们一般能记住位移对称性，但对回复力（合外力）的对称性却很生疏。
c.
此类问题也可应用机械能守恒定律或能量守恒定律求解，应注意弹簧伸长或压缩的形变量相等时具有相同的弹性势能。
二、简谐运动和力学综合问题
（2）单摆的周期公式的应用与自由落体运动、斜面上的物体的运动等基本动力学模型的综合，一般考察下落快慢、何时相碰或碰撞点的判断等问题。此类问题应抓住单摆周期公式的应用，并注意多解问题。
（3）动力学中临界问题的求解，例如恰好分离（恰未分离）、压力最大（压力最小）的问题，此类问题要抓住动力学中的临界条件。
例2.
如图所示，一质量为M的无底木箱，放在水平地面上，一轻质弹簧
一端悬于木箱的上边，另一端挂着用细线连接在一起的两物体A和B，
mA＝mB＝m．剪断A、B间的细线后，A做简谐运动，则当A振动到最
高点时，木箱对地面的压力为
．
Mg
二、简谐运动和力学综合问题
变式2.
如图所示，一只质量为2m的箱子放在水平地面上，箱内两个物
体A、B质量均为m，A、B之间用轻弹簧相连接，再分别用竖直细
线a、b系在箱内．现将细线b剪断，若剪断瞬间物体B的加速度为g，
方向竖直向上．试定性分析剪断b线后物体B向上运动的过程中，
箱子对地面压力的变化情况，并计算压力大小的变化范围．
二、简谐运动和力学综合问题
压力大小的变化范围是5mg到3mg
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。
?
x
P
0
单
摆
变速圆周运动
机械振动
参与了两个运动
例3.
三、单摆运动
一力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力．图甲中O点为单摆的
固定悬点，现将小摆球（可视为质点）拉至A点，此时细线处于张紧状态，
释放摆球，则摆球将在竖直平面内的A、B、C之间来回摆动，其中B点为运动
中的最低位置，∠AOB＝∠COB＝θ，θ小于10°且是未知量．图乙表示由计算
机得到的细线对摆球的拉力大小F随时间t的变化的曲线，且图中t＝0时刻为摆
球从A点开始运动的时刻．试根据力学规律和题中（包括图中）所给的信息求：
（g取l0m/s2）
（1）单摆的振动周期和摆长；
（2）摆球的质量；
（3）摆球运动过程中的最大速度．
变式3.
摆长为l的单摆在平衡位置O的左右做摆角小于5°的简谐运动，当摆球经
过平衡位置O（O在A点正上方）向右运动的同时，另一个以速度v在光滑
水平面运动的小滑块，恰好经过A点向右运动，如图8所示，小滑块与竖直
挡板P碰撞后以原来的速率返回，略去碰撞所用时间，试问：
（1）A、P间的距离满足什么条件，才能使滑块刚好返回A点时，
摆球也同时到达O点且向左运动？
（2）AP间的最小距离是多少？
三、单摆运动
变式4.
三、单摆运动
A
机械振动
简谐运动
特征
受力特点：F＝_____
运动特点：a＝
(变加速运动)，周期性和对称性
振动位移随时间的变化规律：正弦函数规律x＝___________
描述
物理量
位移x：以
为参考点
振幅A：离开平衡位置的
距离
周期T：完成
需要的时间
频率f：
内完成全振动的次数
相位：描述周期性运动在各时刻所处状态
－kx
Asin
(ωt＋φ)
平衡位置
最大
一次全振动
单位时间
T=___
机械振动
简谐运动
振动
图象
正弦曲线
物理意义：描述振动物体的
随
的变化规律
图象信息：振幅A、周期T、各时刻位移x
振动的能量：动能与势能之和
两个理想化模型
水平弹簧振子：由弹簧和小球组成，忽略阻力，由
提供回
复力的理想化模型
单摆
回复力来源：重力沿___________________
做简谐运动的条件：θ≤___
等时性
周期公式：T＝________
用单摆测定重力加速度的实验：g＝_____
圆弧切线方向的分力
位移
时间
弹力
描述
5°
机械振动
外力作用下的振动
振幅_________
机械能逐渐转化为其他形式的能
受迫振动
_____________作用下的振动
受迫振动的频率等于_____________
共振：f驱＝
时，受迫振动的振幅最大
阻尼振动
逐渐减小
周期性驱动力
驱动力的频率
f固
作业：
1、认真整理笔记，例题重做；
2、完成章末测试习题；
3、预习第12章第一节，完成课后习题。
第11章章末
习题课
1、弹簧振子
2、单摆
理想化模型
简谐运动的描述
t
x
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
G
F
v
l
例1.
如图所示，一质量为M的球形容器，在A处与水平面接触．它的内部有一直
立的轻弹簧，劲度系数为k，弹簧下端固定于容器内侧底部，上端系一质量
为m的小球．把小球从弹簧的原长处由静止释放，不计空气阻力，小球开始
在竖直方向上做简谐运动，在此过程中，球形容器一直保持静止．
求：
（1）小球做简谐运动的振幅
（2）小球向下运动的最大距离
（3）小球做简谐运动的振幅为多大时，在其振动过程中才可能
使球形容器有离开地面的瞬间（已知弹簧一直处于弹性限度内）
一、求简谐运动的相关物理量
变式.
BD
一、求简谐运动的相关物理量
二、简谐运动和力学综合问题
1、简谐运动常和力学知识综合
如简谐运动与弹簧模型综合，可以考查牛顿第二定律的应用，速度的动态分析以及临界问题。简谐运动与单摆综合可以考察单摆周期公式的应用，圆周运动的规律以及机械能守恒定律的应用。
2、解简谐运动与力学综合问题的思路
从题型上看，简谐运动与力学综合有以下几方面。
（1）解决运动中位移、速度、回复力的大小，关于平衡位置对称的应用。
二、简谐运动和力学综合问题
a.判断物体的运动是否为简谐运动
物体在弹簧弹力（变力）和其他力均为恒力的情况下的运动一般是简谐运动。可以证明物体仅在弹簧弹力与重力作用下，在竖直方向上的运动是简谐运动，光滑斜面上的物体仅在弹簧弹力、重力、斜面支持力的作用下的运动也是简谐运动。
b.要注意简谐运动中的速度、合外力（回复力）关于平衡位置对称这一特点。同学们一般能记住位移对称性，但对回复力（合外力）的对称性却很生疏。
c.
此类问题也可应用机械能守恒定律或能量守恒定律求解，应注意弹簧伸长或压缩的形变量相等时具有相同的弹性势能。
二、简谐运动和力学综合问题
（2）单摆的周期公式的应用与自由落体运动、斜面上的物体的运动等基本动力学模型的综合，一般考察下落快慢、何时相碰或碰撞点的判断等问题。此类问题应抓住单摆周期公式的应用，并注意多解问题。
（3）动力学中临界问题的求解，例如恰好分离（恰未分离）、压力最大（压力最小）的问题，此类问题要抓住动力学中的临界条件。
例2.
如图所示，一质量为M的无底木箱，放在水平地面上，一轻质弹簧
一端悬于木箱的上边，另一端挂着用细线连接在一起的两物体A和B，
mA＝mB＝m．剪断A、B间的细线后，A做简谐运动，则当A振动到最
高点时，木箱对地面的压力为
．
Mg
二、简谐运动和力学综合问题
变式2.
如图所示，一只质量为2m的箱子放在水平地面上，箱内两个物
体A、B质量均为m，A、B之间用轻弹簧相连接，再分别用竖直细
线a、b系在箱内．现将细线b剪断，若剪断瞬间物体B的加速度为g，
方向竖直向上．试定性分析剪断b线后物体B向上运动的过程中，
箱子对地面压力的变化情况，并计算压力大小的变化范围．
二、简谐运动和力学综合问题
压力大小的变化范围是5mg到3mg
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。
?
x
P
0
单
摆
变速圆周运动
机械振动
参与了两个运动
例3.
三、单摆运动
一力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力．图甲中O点为单摆的
固定悬点，现将小摆球（可视为质点）拉至A点，此时细线处于张紧状态，
释放摆球，则摆球将在竖直平面内的A、B、C之间来回摆动，其中B点为运动
中的最低位置，∠AOB＝∠COB＝θ，θ小于10°且是未知量．图乙表示由计算
机得到的细线对摆球的拉力大小F随时间t的变化的曲线，且图中t＝0时刻为摆
球从A点开始运动的时刻．试根据力学规律和题中（包括图中）所给的信息求：
（g取l0m/s2）
（1）单摆的振动周期和摆长；
（2）摆球的质量；
（3）摆球运动过程中的最大速度．
变式3.
摆长为l的单摆在平衡位置O的左右做摆角小于5°的简谐运动，当摆球经
过平衡位置O（O在A点正上方）向右运动的同时，另一个以速度v在光滑
水平面运动的小滑块，恰好经过A点向右运动，如图8所示，小滑块与竖直
挡板P碰撞后以原来的速率返回，略去碰撞所用时间，试问：
（1）A、P间的距离满足什么条件，才能使滑块刚好返回A点时，
摆球也同时到达O点且向左运动？
（2）AP间的最小距离是多少？
三、单摆运动
变式4.
三、单摆运动
A
机械振动
简谐运动
特征
受力特点：F＝_____
运动特点：a＝
(变加速运动)，周期性和对称性
振动位移随时间的变化规律：正弦函数规律x＝___________
描述
物理量
位移x：以
为参考点
振幅A：离开平衡位置的
距离
周期T：完成
需要的时间
频率f：
内完成全振动的次数
相位：描述周期性运动在各时刻所处状态
－kx
Asin
(ωt＋φ)
平衡位置
最大
一次全振动
单位时间
T=___
机械振动
简谐运动
振动
图象
正弦曲线
物理意义：描述振动物体的
随
的变化规律
图象信息：振幅A、周期T、各时刻位移x
振动的能量：动能与势能之和
两个理想化模型
水平弹簧振子：由弹簧和小球组成，忽略阻力，由
提供回
复力的理想化模型
单摆
回复力来源：重力沿___________________
做简谐运动的条件：θ≤___
等时性
周期公式：T＝________
用单摆测定重力加速度的实验：g＝_____
圆弧切线方向的分力
位移
时间
弹力
描述
5°
机械振动
外力作用下的振动
振幅_________
机械能逐渐转化为其他形式的能
受迫振动
_____________作用下的振动
受迫振动的频率等于_____________
共振：f驱＝
时，受迫振动的振幅最大
阻尼振动
逐渐减小
周期性驱动力
驱动力的频率
f固
作业：
1、认真整理笔记，例题重做；
2、完成章末测试习题；
3、预习第12章第一节，完成课后习题。