第二章 机械振动（单元知识清单）-2023-2024学年高二物理同步备课精品课件+导学案+分层作业（人教版2019选择性必修第一册）

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第二章 机械振动知识梳理 简谐运动 一　弹簧振子 1．机械振动：物体或物体的一部分在一个位置附近的____________________运动称为机械振动，简称振动。 2．平衡位置：振动物体所受合力为____________________的位置。 3．弹簧振子：如图所示，带有小孔的小球连接在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球套在____________________的杆上能够____________________滑动，这样的小球和弹簧组成的系统称为弹簧振子，简称为振子。 二　简谐运动及其图像 1．弹簧振子的位移—时间图像 (1)建立坐标系：水平的弹簧振子，以小球的____________________为坐标原点，沿着____________________方向建立坐标轴。小球在平衡位置____________________时它对平衡位置的位移为正，在____________________时为负。 (2)绘制图像：用横轴表示振子运动的____________________，纵轴表示振子在振动过程中离开____________________的位移x，振子振动的x ­t图像如图所示，是一条正弦(或余弦)曲线。 2．简谐运动 (1)定义：如果物体的位移与____________________的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像(x ­t图像)是一条正弦曲线，这样的振动是一种简谐运动。 (2)特点：简谐运动是最简单、最____________________的振动，弹簧振子的运动就是简谐运动。 3．简谐运动的振动图像(x ­t图像) 如图所示： (1)简谐运动的振动图像描述振动物体的____________________的变化规律。 (2)简谐运动的振动图像是正弦(或余弦)曲线，从图像上可直接看出不同时刻振动质点的位移大小和方向、速度大小和方向的变化趋势。 第2节　简谐运动的描述 一　、描述简谐运动的物理量 1．振幅 (1)定义：振动物体离开平衡位置的_______________________，用A表示，国际单位：m。 (2)振动范围：振动物体运动范围为________________________的两倍。 2．全振动：类似于O→B→O→C→O的一个________________________的振动过程。 3．周期和频率 (1)周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的________________________，用T表示，国际单位： s。 (2)频率：单位时间内完成全振动的________________________，用f表示，单位： Hz。 (3)周期T与频率f的关系：T＝______________________。 (4)物理意义：周期和频率都是表示物体_______________________的物理量，周期越小，频率_______________________，表示物体振动越快。 4．相位 用来描述周期性运动在各个时刻所处的________________________。 二、简谐运动的表达式 简谐运动的函数表达式为x＝______________________。 1．A：表示简谐运动的________________________。 2．ω：是一个与频率成正比的量，叫作简谐运动的“圆频率”，表示简谐运动的快慢，ω＝________________________＝_______________________。 3．ωt＋φ：代表简谐运动的________________________。 4．φ：表示t＝0时的相位，叫作________________________。 第3节　简谐运动回复力和能量 一、简谐运动的回复力 1．简谐运动的动力学定义 如果物体在运动方向上所受的力与它偏离平衡位置的位移大小成_______________________，并且总是指向________________________，质点的运动就是简谐运动。 2．回复力 二、简谐运动的能量 1．振动系统的状态与能量的关系 (1)振子的速度与动能：速度不断________________________，动能也在不断________________________。 (2)弹簧形变量与势能：弹簧形变量在不断________________________，因而势能也在不断_______________________。 2．简谐振动的能量 振动系统的能量一般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，________________________最大，________________________为零； (2)在平衡位置处，_______________________最大，________________________最小； (3)在简谐运动中，振动系统的机械能__守恒__(选填“守恒”或“减小”)，而在实际运动中都有一定的能量损耗，因此简谐运动是一种理想化的模型。 3．决定能量大小的因素 振动系统的机械能跟______________________有关，_______________________越大，机械能就越大，振动越强。 单摆 一、单摆 1．单摆模型 (1)由细线和________________________组成。 (2)细线的质量和小球相比________________________。 (3)小球的直径与线的长度相比________________________。 2．摆动特点：在摆角很小时，位移—时间图线是一条正弦曲线，说明单摆的运动是________________________。 二、单摆的回复力 1．回复力的来源 摆球的重力沿________________________方向的分力。 2．回复力的特点 在偏角很小时，摆球所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成________________________，方向总指向________________________，即F＝_______________________。 三、单摆的周期 1．探究单摆的振幅、质量、摆长对周期的影响 (1)探究方法：________________________法。 (2)实验结论： ①单摆振动的周期与摆球质量________________________。 ②振幅较小时周期与振幅________________________。 ③摆长越长，周期________________________；摆长越短，周期_______________________。 2．定量探究单摆的周期与摆长的关系 (1)周期的测量：用停表测出单摆N(30～50)次全振动的时间t，利用T＝________________________计算它的周期。 (2)摆长的测量：用________________________测出细线长度l0，用_______________________测出小球直径D，利用l＝_______________________求出摆长。 (3)数据处理：改变_______________________，测量不同_______________________及对应周期，作出T－l，T－l2或T－eq \r(l)图像，得出结论。 3．周期公式 (1)公式的提出：周期公式是荷兰物理学家_______________________首先提出的。 (2)公式：T＝_______________________，即T与摆长l的二次方根成________________________，与重力加速度g的二次方根成________________________。 第5节　用单摆测重力加速度 一、实验目的 通过测量摆长、周期，利用公式g＝______________________求出当地的重力加速度。 二、实验器材 铁架台及铁夹、金属小球(上面有一个通过球心的小孔)、________________________、细线(长1 m左右)、刻度尺(最小刻度为1 mm)、______________________。 三、实验原理与设计 1．实验的基本思想——理想化模型：单摆在偏角很小(不大于5°)时的运动，可以看成________________________运动。 2．实验原理：由单摆的周期公式T＝2πeq \r(\f(l,g))，可得g＝______________________，据此通过实验测出摆长l和周期T，即可计算得到当地的重力加速度。 3．实验设计——两个物理量的测量方法。 (1)单摆长度的测量。 用________________________测量单摆的线长，用________________________测量摆球的直径。摆长即摆线静止时从悬点到球心间的距离。 (2)单摆周期的测量。 测出单摆n次全振动的总时间t，单摆周期为T＝________________________。 受迫振动 共振 一、固有振动、阻尼振动 1．固有振动 振动系统________________________的振动。 2．固有频率 ________________________振动的频率。 3．阻尼振动 振幅随时间________________________的振动。 二、受迫振动 1．驱动力 作用于振动系统的________________________外力。 2．受迫振动 系统在________________________作用下的振动叫受迫振动。 3．受迫振动的频率 做受迫振动的系统振动稳定后，其振动频率等于________________________的频率，与系统的________________________无关。 三、共振 1．条件 驱动力频率________________________系统的固有频率。 2．特征 共振时受迫振动的物体______________________最大。 3．共振的应用与防止 (1)共振的应用 采用方法：在应用共振时，驱动力频率接近或等于振动系统的________________________。 (2)共振的防止 采用方法：在防止共振时，驱动力频率与系统的________________________相差越大越好。 项目内容定义振动质点受到的总能使其回到________________________的力方向总是指向________________________表达式F＝_______________________效果总是要把物体拉回到______________________