2020_2021学年高中物理第11章机械振动阶段提升课课件新人教版选修3_4202103291126.ppt

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1、阶段提升课第十一章知识体系•思维导图考点整合•素养提升【核心素养-物理观念】考　点　简谐运动规律的应用1.简谐运动的判断及周期性和对称性:(1)简谐运动的判断:①条件法:回复力与位移满足F=-kx;②图象法:正弦函数图象。(2)简谐运动的周期性:做简谐运动的物体在完成一次全振动后,再次振动时则是重复上一个全振动的形式,所以做简谐运动的物体经过同一位置可以对应不同的时刻,简谐运动具有周期性。(3)简谐运动的对称性:速率、时间、加速度和回复力、动能、势能对称。2.简谐运动的关键词转化:【素养评价】(2020·南通高二检测)如图所示,质量为m的物块放置在质量为M的木板上,木板与弹簧相连,

2、它们一起在光滑水平面上做简谐运动,周期为T,振动过程中m、M之间无相对运动,设弹簧的劲度系数为k、物块和木板之间滑动摩擦因数为μ,则下列说法中正确的是()A.若t时刻和(t+Δt)时刻物块受到的摩擦力大小相等,方向相反,则Δt一定等于的整数倍B.若Δt=,则在t时刻和(t+Δt)时刻弹簧的长度一定相同C.研究木板的运动,弹簧弹力充当了木板做简谐运动的回复力D.当整体离开平衡位置的位移为x时,物块与木板间的摩擦力大小等于【解析】选D。设位移为x,对整体受力分析,受重力、支持力和弹簧的弹力,根据牛顿第二定律,有:kx=(m+M)a①对m物块受力分析,受重力、支持力和静摩擦力,静摩擦力提

3、供回复力,根据牛顿第二定律,有:f=ma②所以:f=③若t时刻和(t+Δt)时刻物块受到的摩擦力大小相等,方向相反,则两个时刻物块的位移大小相等,方向相反,位于相对平衡位置对称的位置上,但Δt不一定等于的整数倍,故A错误;若Δt=,则在t时刻和(t+Δt)时刻物块的位移大小相等,方向相反,位于相对平衡位置对称的位置上,弹簧的长度不一定相同,故B错误;由开始时的分析可知,研究木板的运动,弹簧弹力与m对木板的摩擦力的合力提供回复力,故C错误;由③可知,当整体离开平衡位置的位移为x时,物块与木板间摩擦力的大小等于,故D正确。故选D。【加固训练】光滑水平面上的弹簧振子,振子质量为50g,若

4、在弹簧振子被拉到最大位移处释放时开始计时,在t=0.2s时,振子第一次通过平衡位置,此时速度为4m/s。则在t=1.2s末,弹簧的弹性势能为________J;该弹簧振子做简谐运动时其动能的变化频率为________Hz;1min内,弹簧弹力对弹簧振子做正功的次数为________次。【解析】根据其周期性及对称性,则有周期T=0.8s,振子的最大速度为4m/s,则最大动能Ekm=mv2=0.4J。根据振子振动的周期性判定在t=1.2s末,振子在最大位移处,据机械能守恒有Ep=Ekm=0.4J;振子的振动周期为0.8s,则其动能的变化周期为=0.4s,所以动能的变化频率为2.5Hz。

5、在振子振动的1个周期内(向平衡位置运动时弹力做正功)弹力两次做正功,根据其周期性可求得1min内弹力做正功的次数为n=×2次=150次。答案:0.42.5150【核心素养-科学思维】考点1简谐运动的图象1.振动图象表示振动质点的振动位移随时间的变化规律,图象的形状与起始时刻的选取和正方向的规定有关,从图象中可获得的信息:(1)振幅A和周期T。(2)任一时刻的速度、加速度、回复力的方向及位移的大小和方向。(3)判定任意一段时间内v、a、F、x、Ek、Ep的变化趋势。利用图象解题时,要深刻理解图象的意义,并能做到见图象而知实际振动过程,同时也能由实际振动过程回归图象。2.简谐运动的图象

6、关键词转化:【素养评价】(2020·金华高二检测)如图所示是扬声器纸盆中心做简谐运动的振动图象,下列判断正确的是()A.t=2×10-3s时刻纸盆中心的速度最大B.t=3×10-3s时刻纸盆中心的加速度最大C.在0～1×10-3s之间纸盆中心的速度方向与加速度方向相同D.纸盆中心做简谐运动的方程为x=1.5×10-4cos50πt(m)【解析】选C。t=2×10-3s时刻在负的最大位移处,则纸盆中心的速度为零,选项A错误;t=3×10-3s时刻纸盆中心在平衡位置,此时的加速度为零,选项B错误;在0～1×10-3s之间纸盆中心的速度方向与加速度方向均向下,方向相同,选项C正确;因为ω

7、==rad/s=500πrad/s则纸盆中心做简谐运动的方程为x=1.5×10-4cos500πt(m),选项D错误;故选C。考点2模型思想解决单摆的推广问题1.常见单摆模型:单摆的几种推广模型小球在光滑圆弧面上的小幅摆动单摆在超失重状态下的摆动单摆在复合场中的摆动等效摆长问题2.单摆问题关键词转化:【素养评价】如图所示,三根长度均为l0的绳l1、l2、l3共同系住一密度均匀的小球m,球的直径为d(d≪l0),绳l2、l3与天花板的夹角α=30°。则:(1)若小球在纸