物理选修3-4第十一章机械的振动学案

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1、word111 简谐运动 学案教学目标1了解什么是机械振动、简谐运动2正确理解简谐运动图象的物理含义，知道简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。教学重点：使学生掌握简谐运动的回复力特征与相关物理量的变化规律教学难点：偏离平衡位置的位移与位移的概念容易混淆；在一次全振动中速度的变化课前预习1机械振动：2简谐运动简谐运动是一种最简单、最根本的振动，我们以弹簧振子为例学习简谐运动。1弹簧振子特点：a b c2简谐运动的位移图象振动图象简谐运动的振动图象是一条什么形状的图线呢？简谐运动的位移指的是什么位移？相对平衡位置的位移巩固练习：1.如下列图，一弹性小球被水平抛出，在两个互相竖直平行的平面间运动，小

2、球落在地面之前的运动()A是机械振动，但不是简谐运动B是简谐运动，但不是机械振动C是简谐运动，同时也是机械振动D不是简谐运动，也不是机械振动2一个质点做简谐运动，当它每次经过同一位置时，一定一样的物理量是()A速度 B加速度 C速率 D动量3关于简谐运动的位移、加速度和速度的关系，如下说法中正确的答案是()A位移减少时，加速度减少，速度也减少B位移方向总是跟加速度方向相反，跟速度方向一样C物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向跟位移方向一样D物体向负方向运动时，加速度方向跟速度方向一样；向正方向运动时，加速度方向跟速度方向相反4弹簧振子以O点为平衡位置，

3、在水平方向上的A、B两点间做简谐运动，以下说法正确的答案是()A振子在A、B两点时的速度和位移均为零B振子在通过O点时速度的方向将发生改变C振子所受的弹力方向总跟速度方向相反D振子离开O点的运动总是减速运动，靠近O点的运动总是加速运动5如下列图是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移时间图象，如下有关该图象的说法不正确的答案是()A该图象的坐标原点是建立在弹簧振子小球的平衡位置B从图象可以看出小球在振动过程中是沿x轴方向移动的C为了显示小球在不同时刻偏离平衡位置的位移，让底片沿垂直x轴方向匀速运动D图象中小球的疏密显示出一样时间内小球位置变化快慢不同6.如下列图，一个弹簧振子在A、B间做简谐运动

4、，O是平衡位置。以某时刻作为计时零点(t0)，经过周期，振子具有正方向的最大加速度，那么下面四个振动图线中正确反映了振子的振动情况的图线是()7一质点做简谐运动，其振动图象如下列图，在0.2 s0.3 s这段时间内质点的运动情况是()A沿x负方向运动，速度不断增大B沿x负方向运动，位移不断增大C沿x正方向运动，速度不断增大D沿x正方向运动，位移不断减小8如下列图为一个质点做简谐运动的图线，在t1、t2时刻这个质点的()A加速度一样B位移一样C速度一样D机械能一样9一水平弹簧振子做简谐运动，如此如下说法中正确的答案是()A假设位移为负值，如此速度一定为正值，加速度也一定为正值B振子通过平衡位置时

5、，速度为零，加速度最大C振子每次通过平衡位置时，加速度一样，速度也一定一样D振子每次通过同一位置时，其速度不一定一样，但加速度一定一样10如下列图是质点做简谐运动的图象，由此可知()At0时，质点位移、速度均为零Bt1 s时，质点位移最大，速度为零，加速度最大Ct2 s时，质点的位移为零，速度负向最大，加速度为零Dt4 s时，质点停止运动11如下列图表示某质点简谐运动的图象，以下说法正确的答案是()At1、t2时刻的速度一样B从t1到t2这段时间内，速度与加速度同向C从t2到t3这段时间内，速度变大，加速度变小Dt1、t3时刻的加速度一样12.如下列图是某质点做简谐运动的振动图象。根据图象中的

6、信息，回答如下问题。(1)质点离开平衡位置的最大距离是多少？(2)在10 s和30 s这两个时刻，质点的位置各在哪里？(3)在15 s和25 s这两个时刻，质点向哪个方向运动？14如下列图，简谐运动的图象上有a、b、c、d、e、f六个点，其中：(1)与a点位移一样的点有哪些？(2)与a点速度一样的点有哪些？(3)b点离开平衡位置的最大距离多大？11.2、简谐运动的描述学习目标：1知道简谐运动的振幅、周期和频率的含义。2理解周期和频率的关系。3知道振动物体的固有周期和固有频率，并正确理解与振幅无关。重点难点：振幅、周期和频率的物理意义；理解振动物体的固有周期和固有频率与振幅无关。课前预习：1、振

7、幅A：振动物体离开平衡位置的最大距离。2、振动的周期和频率1、振动的周期T：做简谐运动的物体的时间。振动的频率f：完成全振动的次数。2、周期的单位为、频率的单位为Hz。(3)、周期和频率都是表示振动快慢的物理量。两者的关系为：T=1/f 或 f=1/T 3、简谐运动的周期或频率与振幅无关巩固练习:1关于简谐运动的频率，如下说法正确的答案是()A频率越高，振动质点运动的速度越大B频率越高，单位时间内速度的方向变化的次数越多C频率是50 Hz时，1 s内振动物体速度方向改变100次D弹簧振子的固有频率与物体通过平衡位置时的速度大小有关2有一个在光滑水平面内的弹簧振子，第一次用力把弹簧压缩x后释放让

8、它振动，第二次把弹簧压缩2x后释放让它振动，如此先后两次振动的周期之比和振幅之比分别为()A1111 B1112C1414 D12123如下列图，一个做简谐运动的质点，先后以同样的速度通过相距10 cm的A、B两点，历时0.5 s。过B点后再经过t0.5 s质点以大小相等、方向相反的速度再次通过B点，如此质点振动的周期是()A0.5 s B1.0 s C2.0 s D4.0 s4如下列图，在光滑水平面上振动的弹簧振子的平衡位置为O，把振子拉到A点，OA1 cm，然后释放振子，经过0.2 s振子第1次到达O点，如果把振子拉到A点，OA2 cm，如此释放振子后，振子第1次到达O点所需的时间为()A

9、0.2 s B0.4 s C0.1 s D0.3 s5一个弹簧振子做简谐运动，振幅为A，假设在t时间内振子通过的路程为x，如此如下关系中不一定正确的答案是(包括肯定错误的)()A假设t2T，如此x8AB假设t，如此x2AC假设t，如此x2AD假设t，如此xA6一简谐振子沿x轴振动，平衡位置在坐标原点。t0时刻振子的位移x0.1 m；t s时刻x0.1 m；t4 s时刻x0.1 m。该振子的振幅和周期可能为()A0.1 m， s B0.1 m,8 sC0.2 m， s D0.2 m,8 s7一弹簧振子做简谐运动，周期为T，如下有关说法正确的答案是()A假设t时刻和(tt)时刻振子运动位移的大小相

10、等，方向一样，如此t一定等于T的整数倍B假设t时刻和(tt)时刻振子运动速度的大小相等，方向相反，如此t一定等于的整数倍C假设tT，如此在t时刻和(tt)时刻振子运动的加速度一定相等D假设t，如此t时刻和(tt)时刻弹簧的长度一定相等8某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为xAsint，如此质点()A第1 s末与第3 s末的位移一样B第1 s末与第3 s末的速度一样C第3 s末至第5 s末的位移方向都一样D第3 s末至第5 s末的速度方向都一样9如果表中给出的是做简谐运动的物体的位移x或速度v与时间t的对应关系，T是振动周期，如此如下选项中正确的答案是()x，如此丙表示相应的速度vB假设

11、丁表示位移x，如此甲表示相应的速度vC假设丙表示位移x，如此甲表示相应的速度vD假设乙表示位移x，如此丙表示相应的速度v11如下列图，A、B为两弹簧振子的振动图象，求它们的相位差。12一物体沿x轴做简谐运动，振幅为8 cm，频率为0.5 Hz，在t0时，位移是4 cm，且向x轴负方向运动，试写出用正弦函数表示的振动方程。13一质点在平衡位置O附近做简谐运动，从它经过平衡位置起开始计时，经0.13 s质点第一次通过M点，再经0.1 s第二次通过M点，如此质点振动周期的可能值为多大？14A、B两个完全一样的弹簧振子，把A振子移到A的平衡位置右边10cm，把B振子移到B的平衡位置右边5cm，然后同时

12、放手，那么：A. A、B运动的方向总是一样的B. A、B运动的方向总是相反的.C. A、B运动的方向有时一样、有时相反.D. 无法判断A、B运动的方向的关系.11.3简谐运动的回复力和能量学习目标：1、掌握简谐运动的定义；2、了解简谐运动的运动特征；掌握简谐运动的动力学公式；3、了解简谐运动的位移、速度、加速度、能量变化规律。教学难点1重点是简谐运动的定义；2难点是简谐运动的动力学分析和能量分析。课前预习一、简谐运动的回复力1回复力(1)命名：回复力是根据力的_效果_ (选填“性质或“效果)命名的(2)效果：把物体拉回到_平衡位置_ (3)方向：总是与位移x的方向相反，即总是指向_平衡位置_(

13、4)表达式：F_kx_.即回复力与物体的位移大小成_正比_，“明确回复力与位移方向始终_相反_，k是一个常数，由简谐运动系统决定2简谐运动如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成_正比_，并且总是指向_平衡位置_，质点的运动就是简谐运动二、简谐运动的能量1简谐运动的能量：指振动系统的_机械能_，振动的过程就是_动_能和_势_能互相转化的过程(1)在最大位移处，_势_能最大，_动_能为零；(2)在平衡位置处，_动_能最大，_势_能最小2决定能量大小的因素振动系统的机械能跟_振幅_有关，_振幅_越大，机械能就越大，振动越强在简谐运动中，振动系统的机械能_守恒_，所以简谐运动是等幅振动巩固练习：

14、1弹簧振子做简谐运动，如下说法中正确的答案是()A振子在平衡位置时，动能最大，势能最小B振子在最大位移处，势能最大，动能最小C振子在向平衡位置运动时，由于振子振幅减小，故总机械能减小D在任意时刻，动能与势能之和保持不变2如下列图为一水平弹簧振子的振动图象，由此可知()A在t1时刻，振子的动能最大，所受的弹力最大B在t2时刻，振子的动能最大，所受的弹力最小C在t3时刻，振子的动能量大，所受的弹力最小D在t4时刻，振子的动能最大，所受的弹力最大3关于振幅，以下说法中正确的答案是()A物体振动的振幅越大，振动越强烈B一个确定的振动系统，振幅越大振动系统的能量越大C振幅越大，物体振动的位移越大D振幅越

15、大，物体振动的加速度越大4.如下列图，一弹簧振子在A、B间做简谐运动，平衡位置为O，振子的质量为M，假设振子运动到B处时将一质量为m的物体放到M的上面，且m和M无相对运动而一起运动，下述正确的答案是()A振幅不变B振幅减小C最大动能不变 D最大动能减少5如下列图，A、B分别为单摆做简谐振动时摆球的不同位置。其中，位置A为摆球摆动的最高位置，虚线为过悬点的竖直线。以摆球最低位置为重力势能零点，如此摆球在摆动过程中()A位于B处的动能最大B位于A处时势能最大C在位置A的势能大于在位置B的动能D在位置B的机械能大于在位置A的机械能6如下关于简谐运动的说法，正确的答案是()A只要有回复力，物体就会做简

16、谐运动B物体做简谐运动时，速度方向有时与位移方向相反，有时与位移方向一样C物体做简谐运动时，加速度最大，速度也最大D物体做简谐运动时，加速度和速度方向总是与位移方向相反7如下关于简谐运动的说法，正确的答案是()A只要有回复力，物体就会做简谐运动B物体做简谐运动时，速度方向有时与位移方向相反，有时与位移方向一样C物体做简谐运动时，加速度最大，速度也最大D物体做简谐运动时，加速度和速度方向总是与位移方向相反8把一个小球套在光滑细杆上，球与轻弹簧相连组成弹簧振子，小球沿杆在水平方向做简谐运动，它围绕平衡位置O在A、B间振动，如图34所示，如下结论正确的答案是()A小球在O位置时，动能最大，加速度最小

17、B小球在A、B位置时，动能最大，加速度最大C小球从A经O到B的过程中，回复力一直做正功D小球从B到O的过程中，振动的能量不断增加9公路上匀速行驶的货车受一扰动，车上货物随车厢底板上下振动但不脱离底板。一段时间内货物在竖直方向的振动可视为简谐运动，周期为T。取竖直向上为正方向，以某时刻作为计时起点，即t0，其振动图象如下列图，如此()AtT时，货物对车厢底板的压力最大BtT时，货物对车厢底板的压力最小CtT时，货物对车厢底板的压力最大DtT时，货物对车厢底板的压力最小10如下列图，竖直轻弹簧下端固定在水平面上，上端连一质量为M的物块A，A的上面置一质量为m的物块B，系统可在竖直方向做简谐运动，如

18、此() A当振动到最低点时，B对A的压力最大B当振动到最高点时，B对A的压力最小C当向上振动经过平衡位置时，B对A的压力最大D当向下振动经过平衡位置时，B对A的压力最大11如下列图，物体A置于物体B上，一轻质弹簧一端固定，另一端与B相连，在弹性限度X围内，A和B一起在光滑水平面上做往复运动(不计空气阻力)，并保持相对静止。如此如下说法正确的答案是()AA和B均做简谐运动B作用在A上的静摩擦力大小与弹簧的形变量成正比CB对A的静摩擦力对A做功，而A对B的静摩擦力对B不做功DB对A的静摩擦力始终对A做功，而A对B的静摩擦力始终对B做负功13在光滑水平面上有一弹簧振子，弹簧的劲度系数为k，振子质量为

19、M，振动的最大速度为v0。如下列图。当振子的最大位移为A的时刻把质量为m的物体轻放其上，如此(1)要保持物体和振子一起振动，二者间摩擦因数至少是多少？(2)一起振动时，二者经过平衡位置的速度多大？振幅又是多大？ 14一轻弹簧直立在地面上，其劲度系数为k400 N/m，弹簧的上端与盒子A连接在一起，盒子内装物体B，B的上、下外表恰与盒接触，如图310所示，A和B的质量mAmB1 kg，g取10 m/s2，不计阻力，先将A向上抬高使弹簧伸长5 cm后从静止释放，A和B一起做上下方向的简谐运动，弹簧的弹性势能决定于弹簧的形变大小，试求：(1)盒子A的振幅；(2)物体B的最大速率；(3)当A、B的位移

20、为正的最大和负的最大时，A对B的作用力的大小分别是多少？11.4、单摆学习目标：1知道什么是单摆；2理解单摆振动的回复力来源与做简谐运动的条件；3知道单摆的周期和什么有关，掌握单摆振动的周期公式，并能用公式解题。教学重点、难点1重点在于掌握好单摆的周期公式与其成立条件。2难点在于单摆回复力的分析。课前预习：1、什么是单摆？单摆的回复力由谁来提供条件：摆角单摆经过平衡位置时，受到的回复力为，所受的合外力不为0。2单摆的周期：单摆的周期受那些因荷兰物理学研究了单摆的振动，在大量可靠的实验根底上，经过一系列的理论推导和证明得到单摆的周期公式：巩固练习：1关于单摆做简谐运动时所受的回复力，如下说法正确

21、的答案是()A是重力和摆线对摆球拉力的合力B是重力沿圆弧切线方向的分力，另一个沿摆线方向的分力与摆线对摆球的拉力平衡C是重力沿圆弧切线方向的分力，另一个沿摆线方向的分力总是小于或等于摆线对摆球的拉力D是摆球所受的合力沿圆弧切线方向的分力2假设单摆的摆长不变，摆球的质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时的速度减小为原来的1/2，如此单摆振动的()A频率不变，振幅不变 B频率不变，振幅改变C频率改变，振幅改变 D频率改变，振幅不变3要使单摆的振动频率加大，可采用如下哪些做法()A使摆球的质量减小B使单摆的摆线变长C将单摆从赤道移到北极D将单摆从平原移到高山上4如下列图，三根细线在O点处打结，A、

22、B两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，BAO30。OC线长为L，下端C点系着一个小球，下面说法正确的答案是()A让小球在纸面内摆动，周期T2B让小球在垂直纸面方向摆动，周期T2C让小球在纸面内摆动，周期T2D让小球在垂直纸面方向摆动，周期T25伽利略曾设计如下列图的一个实验，将摆球拉至M点放开，摆球会达到同一水平高度上的N点。如果在E或F处钉上钉子，摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点；反过来，如果让摆球从这些点下落，它同样会达到原水平高度上的M点。这个实验可以说明，物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面(或弧线)下滑时，其末速度的大小()A只与斜面的倾角有关 B只与斜

23、面的长度有关C只与下滑的高度有关 D只与物体的质量有关6.如下列图是半径很大的光滑凹球面的一局部，有一个小球第一次自A点由静止开始滑下，到达最低点O时的速度为v1，用时为t1；第二次自B点由静止开始滑下，到达最低点O时的速度为v2，用时为t2，如下关系正确的答案是()At1t2，v1v2Bt1t2，v1v2Ct1v2Dt1t2，v1v27我国探月的“嫦娥工程已启动，在不久的将来，我国宇航员将登上月球。假设宇航员在月球上测得摆长为l的单摆做小振幅振动的周期为T，将月球视为密度均匀、半径为r的球体，如此月球的密度为()A.B.C.D.8一单摆的摆长为40 cm，摆球在t0时刻正从平衡位置向右运动，

24、假设g取10 m/s2，如此在1 s时摆球的运动情况是()A正向左做减速运动，加速度正在增大B正向左做加速运动，加速度正在减小C正向右做减速运动，加速度正在增大D正向右做加速运动，加速度正在减小9一单摆做小角度摆动，其振动图象如下列图，以下说法正确的答案是()At1时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小Bt2时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小Ct3时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最大Dt4时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大L的单摆，悬点正下方某处有一小钉，当摆球经过平衡位置向左摆动时，摆线的上部将被挡住，使摆长发生变化。现使摆球做小角度摆动，如下列图为摆球从右边最高点M摆至左边最高点N的闪光

25、照片(悬点和小钉未摄入)，P为摆动中的最低点，每相邻两次闪光的时间间隔相等，如此小钉距悬点的距离为()A.B.C.L D条件不足，无法判断11细长轻绳下端拴一小球构成单摆，在悬挂点正下方摆长处有一个能挡住摆线的钉子A，如下列图。现将单摆向左方拉开一个小角度，然后无初速地释放。对于以后的运动，如下说法中正确的答案是()A摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小B摆球在左、右两侧上升的最大高度一样C摆球在平衡位置左、右两侧走过的最大弧长相等D摆球在平衡位置右侧的最大摆角是左侧的两倍12甲、乙两只一样的摆钟同时计时，当甲钟指示45 min时，乙钟已指示1 h，如此甲、乙两钟的摆长之比为多少？13

26、如下列图是两个单摆的振动图象。(1)甲、乙两个摆的摆长之比是多少？(2)以向右的方向作为摆球偏离平衡位置的位移的正方向，从t0起，乙第一次到达右方最大位移时，甲振动到了什么位置？向什么方向运动？14有一单摆，其摆长l1.02 m，摆球的质量m0.10 kg，单摆做简谐运动，单摆振动30次用的时间t60.8 s，试求：(1)当地的重力加速度是多大？(2)如果将这个摆改为秒摆，摆长应怎样改变？改变多少？15光滑斜面倾角为，斜面上有一辆挂有单摆的小车，如图48所示，在小车下滑过程中单摆同时摆动，摆长为L，求单摆的振动周期。11.5、外力作用下的振动学习目标：1知道阻尼振动和无阻尼振动，并能从能量的观

27、点给予说明。2知道受迫振动的概念。知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，而跟振动物体的固有频率无关。3理解共振的概念，知道常见的共振的应用和危害。教学重点、难点：受迫振动，共振。课前预习：1、阻尼振动：影响振幅减小的因素：阻尼振动图像：无阻尼振动：2、受迫使振动：1驱动力：2受迫振动3受迫振动的频率：3、共振条件：1共振曲线：2共振的防止和利用：巩固练习：1一列队伍过桥时，不能齐步走，这是为了()A减小对桥的压力 B使桥受力均匀C减小对桥的冲力 D防止使桥发生共振2如下列图是单摆做阻尼振动的振动图线，如下说法正确的答案是()A摆球A时刻的动能等于B时刻的动能B摆球A时刻的势能等于B时刻的势能C摆

28、球A时刻的机械能等于B时刻的机械能D摆球A时刻的机械能大于B时刻的机械能3弹簧振子在振动过程中振幅逐渐减小，这是由于()A振子开始振动时振幅太小B在振动过程中要不断克制外界阻力做功，消耗能量C动能和势能相互转化D振子的机械能逐渐转化为内能4如下列图，五个摆悬挂于同一根绷紧的水平绳上，A是摆球质量较大的摆，让它摆动后带动其他摆运动，如下结论正确的答案是()A其他各摆的振动周期与A摆的一样B其他各摆的振幅都相等C其他各摆的振幅不同，E摆的振幅最大D其他各摆的振动周期不同，D摆周期最大5如下列图装置中，弹簧振子的固有频率f固2 Hz，电动机皮带轮的直径d1是曲轴皮带轮d2的。为使弹簧振子的振幅最大，

29、如此电动机的转速应为()A60 r/min B120 r/minC30 r/min D240 r/min6如下列图的装置中，在曲轴AB上悬挂一个弹簧振子，假设不转动把手C，让其上下振动，周期为T1，假设使把手以周期T2(T2T1)匀速转动，当运动都稳定后，如此()A弹簧振子的振动周期为T1B弹簧振子的振动周期为T2C要使弹簧振子振幅增大，可让把手转速减小D要使弹簧振子振幅增大，可让把手转速增大7如下列图是内燃机排气门工作简图，凸轮运转，带动摇臂，摇臂将气门压下，汽缸内废气排出之后，气门在弹簧的弹力作用下复位，凸轮、摇臂、弹簧协调动作，内燃机得以正常工作。所有型号内燃机气门弹簧用法都有一个共同的

30、特点，就是不用一只而用两只，并且两个弹簧劲度系数不同，相差还很悬殊。关于为什么要用两只劲度系数不同的弹簧，以下说法正确的答案是()A一只弹簧力量太小，不足以使气门复位B一只弹簧损坏之后另一只可以继续工作， 提高了机器的可靠性C两个弹簧一起使用，可以防止共振D两个弹簧一起使用，增加弹性势能，能够使得机器更节能8大海里航行的轮船，受到大风大浪冲击时，为了防止倾覆，应当改变航行方向和_，使风浪冲击力的频率远离轮船摇摆的_。9如下列图，为一单摆的共振曲线，图中横轴表示周期性驱动力的频率，纵轴表示单摆的振幅，求此单摆的摆长。10如下列图是一个单摆的共振曲线。(1)假设单摆所处的环境，重力的加速度g9.8 m/s2，试求此摆的摆长。(2)假设将此摆移到高山上，共振曲线的峰将怎样移动？11如下列图为一单摆的共振曲线，该单摆的摆长约为多少？共振时单摆的振幅多大？共振时摆球的最大速度和最大加速度各是多少？(g取10 m/s2)7 / 7