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主题2机械振动和机械波第一部分机械波一简谐运动理想化模型弹簧振子平衡位置振子原来静止时的位置机械振动振子在平衡位置来回往复的运动,称为振动弹簧振子的位移-时间图像振子相对平衡位置的位移,不是指振子的运动轨迹将小球从静止位置拉开一段距离释放,可以观察小球运动一顿时间后,最终停止下来KA彳wwww^OKA忽略掉阻力和摩擦力,小球将一直在平衡位置来回往回运动,这样的运动叫做平衡位置平衡位置不一定是中心位置弹簧振子的运动分析
(1)位移及其变化当振子从平衡位置向最大位移处运动时,位移增加;当振子从最大位置处向平衡位置运动时,位移减小
(2)速度及其变化当振子在平衡位置向最大位置处移动时,速度减小,最远端,速度为0;当振子从最大位置处向平衡位置运动时,速度增大,在平衡位置,速度最大
(3)加速度及其变化最大位置处,加速度最大,方向指向平衡位置在平衡位置处,加速度为
0.二简谐运动的描述简谐运动中的物理量振幅物体离开平衡位置的最大距离全振动一个完整的振动过程周期完成一次全振动所需要的时间频率单位时间内全振动的次数周期和频率的关系T=\相位描述周期性运动在各个时刻的不同位置简谐运动的表达式x=Asin(
①1+夕)A振幅X位移(与平衡位置的距离)t时间cot+(p相位(p初相位相位差两个简谐运动的相位差值周期与简谐运动的振动系统本身,与振幅无关路程与振幅的关系一次全振动的路程等于振幅的4倍注意1/4周期内的路程不一定等于一个振幅在半个周期内的路程等于两个振幅三简谐运动的回复力和能量质点所受到的力与偏离平衡位置的位移成正比,永远指向平衡位置,质点的运动就是简谐运动回复力⑴定义使振动物体回到平衡位置的力2方向总是指向平衡位置3表达式F=~kx能量动能和势能的相互转化平衡位置向最大位移处运动动能减小,势能增大在平衡位置动能为0,势能最大从最大位移处向平衡位置运动动能增大,势能减小在平衡位置动能最大,势能最小能量特点在简谐运动中,振动系统的机械能守恒,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.四单摆细线的质量相比于小球可以忽略,球的直径相当于绳长可以忽略,这样的模型叫做单摆实际上单摆是一种理想化模型平衡位置小球静止时的位置回复力重力延圆弧切向方向的分力向心力重力延圆弧方向的法向上的分力与拉力的合力回复力的特点在偏角很小时,sin2卡所以单摆的回复力为歹=一%,即小球所受的回复力与它偏离平衡位置的位移成正比,方向总是指向平衡位置,单摆的运动可看成是简谐运动.单摆的周期公式实验用单摆测量重力加速度
1.实验原理由T=27nj5得g=%则测出单摆的摆长/和周期了,即可求出当地的重力加速度.
2.数据处理⑴平均值法利用实验中获得的摆长和周期的实验数据,从中选择几组,分别计算重力加速度,然后取平均值.2图象法:分别以/和户为纵坐标和横坐标,作出函数/=券/的图象,图象的斜率仁壬进而求出重力加速度g.五外力作用下的振动固有振动振动系统在不受外力作用下的振动阻尼振动当振动系统所受阻力作用下的振动受迫振动系统在驱动力下的振动共振驱动力的频率与系统的固有频率相同时,受迫振动的振幅最大,称为共振三种振动下的比较振动类型简谐运动阻尼振动受迫振动比较项产生条件不受阻力作用受阻力作用受阻力和驱动力作用频率固有频率频率不变由驱动力的频率决定振动图象形状不确定敲锣打鼓时发出的声机器运转时底座发生常见例子弹簧振子或单摆音越来越弱的振动动量和动量守恒章节知识点总结—:实验探究碰撞过程中的不变量原理一维碰撞猜想1机©+加+机2~\~m2V2,2;122=m1122’;2mii7i2+m2^22=mi^i实验方案设计
1、气垫导轨减小摩擦;保证是一维碰撞、光电门测时间方法极限法
2、摆球测速度方法机械能守恒测速度、用贴胶布的方法增大两球碰撞时的能量损失测量量摆线与竖直方向的夹角、悬挂点与球心的距离速度计算方法^=^2^/(1—cos3)
3、完全非弹性碰撞(撞针,A、B连接在在一起具有共同速度)方法打点计时器测速度实验步骤
(1)天平测质量
(2)组装实验器材
(3)实现一维碰撞,计算出相关的物理量,记录数据
(4)改变碰撞条件,得出数据
(5)分析数据实验数据分析碰撞前碰撞后m\m2m\m2质量V1V2V\s速度m\V\f+m22’mvm\V\2-\-m2V2r2mv2V\.V2一+一m\mi5,+m\m2V2/m••••••其他猜想二动量和动量定理1动量动量定义质量和速度的乘积公式p=mv,单位kg-m/s矢量方向与速度方向保持一致,计算时遵循平行四边形法则2动量变化量末动量和初动量的矢量差Np=p一p矢量式3动量定理冲量力和力作用时间的乘积公式I=Ft冲量的作用效果使物体的动量发生改变动量定理物体在一个过程中动量的变化量等于这个过程中所受力的冲量表达式mv—mv=Ft或p—p=]动量与动能的区别与联系.区别动量是矢量,动能是标量,质量相同的两物体,动量相同时动能一定相同,但动能相1同时,动量不一定相同.或或,=也病
2.联系动量和动能都是描述物体运动状态的物理量,大小关系为£=动量定理的推导根据牛顿第二定律一个质量为根的物体与水平面无摩擦在水平恒力尸作用下,经过时间速度从变为履.7)-7)物体在这个过程中的加速度a=一^根据牛顿第二定律F=ma可得二m—■—b整理得Ft=m(v—v)—mv1—mv即Ft=mv—mv=\p.三动量守恒定律、系统、内力、外力1两个或者多个物体组成的力学系统内力系统中的相互作用力外力系统外部的物体对物体内的物体的作用力、动量守恒定律2如果一个系统不受外力,或者所受合外力的矢量和为我们就说这个系统动量守恒0,公式使用条件、系统不受外力
1、系统受外力,所受的合外力的矢量和为
20、系统受外力,外力远大于内力3普适性适用于物理学研究中的一切领域动量守恒定律的推导(动量守恒、牛顿第三定律)光滑水平桌面上质量分别为根、帆的球、B,沿着同一直线分别以和的速度同向运动,12A
2.当球追上球时发生碰撞,碰撞后、两球的速度分别为和2>13A A32’.设碰撞过程中两球受到的作用力分别为、相互作用时间为根据动量定理:8LF\t=m\(v\1-F2t—m2(V2r一1),2).因为夕与是两球间的相互作用力,根据牛顿第三定律知,FI=-F,B2则有m\V\—mg1=—(m2V2一根202)即m\V\+m2V2=m\V\+机22’四碰撞(动量守恒)m\V\=m\V\+根22’弹性碰撞机械能守恒2+^7722^272,m\—m2,2m iV\~V\V2—V\Tm\~rm2非弹性碰撞机械能不守恒初总末总=Q-AE=E-Ekk两类对心碰撞正碰物体的动量在同一条直线非对心碰撞物体的动量不在同一条直线上完全非弹性碰撞碰后一起运动,具有共同速度机械能损失最大动量守恒1TI2V2miv=7711+共机械能损失为+miv共五反冲现象火箭AE=^miii2+1/n2%2—1mi内力远大于外力,满足动量守恒条件反冲现象的应用农田、园林的喷灌装置利用反冲使水从喷口喷出时一边喷水一边旋转反冲现象的特点⑴物体的不同部分在内力作用下向相反方向运动.2反冲运动中,相互作用的内力一般情况下远大于外力或在某一方向上内力远大于外力,所以两部分组成的系统动量守恒或在某一方向动量守恒.3反冲运动中,由于有其他形式的能转化为机械能,所以系统的总动能增加.火箭
1.火箭飞行的工作原理是什么?火箭靠向后连续喷射高速气体飞行,利用了反冲原理.
2.设火箭发射前的总质量是“,燃料燃尽后的质量为加,火箭燃气的喷射速度为,试求燃料燃尽后火箭飞行的最大速度,.在火箭发射过程中,由于内力远大于外力,所以可认为动量守恒.取火箭的速度方向为正方向,发射前火箭的总动量为发射后的总动量为〃像,0,则由动量守恒定律得0=机—M—mvM—m〜…,所以=~m~Vm反冲现象的应用人船模型两物体满足动量守恒定律v v1mi1—m2=
0.2⑵运动特点人动船动,人停船停,人快船快,人慢船慢,人左船右,人船位移比等于它们质量的反比,即加凶=加2%
2.。