高中物理教案学案Word文件下载.docx

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随时间变化的关系,板上的直

线OO1代表时间轴。

图（b）是

两个摆中的沙在各自木板上

形成的曲线，若板N1和板N2

拉动的速度v1和v2的关系为

v2=2v1，则板N1、N2上曲线

所代表的振动的周期T1和T2的关系为

A．T2=T1　　　　B．T2=2T1　　　　C．T2=4T1　　　D．T2=T1/4

4．（2000年全国卷）一列横波在t=0时刻的波形如图中实线所示，在t=1s时刻的波

形如图中虚线所示，由此可以判定此波的

A．波长一定是4cm

B．周期一定是4s

C．振幅一定是2cm

D．传播速度一定是1cm/s

（A、C）

5．（2002年上海卷）如图所示，S1、S2是

振动情况完全相同的两个机械波的波源，振

幅为A，a、b、c三点分别位于S1、S2连线的

中垂线上，且ab=bc，某时刻a是两列波的

波峰相遇点，c是两列波的波谷相遇点，则

A．a处质点的位移始终为2A

B．c处质点的位移始终为-2A

C．b处质点的振幅为2A

D．c处质点的振幅为2A

（C、D）

6．（2003年上海卷）细绳的一端在外力作用下从t=0时刻开始做简谐振动，激发出一列简谐横波。

在细绳上选取15个点，图1为t=0时刻各点所处的位置，图2为t=T/4时刻的波形图（T为波的周期）。

在图3中画出t=3T/4时刻的波形图。

答案

五、本章课时安排：

本章安排4课时。

第一课时　简谐运动弹簧振子单摆

知识回顾

1．一个做简谐运动的质点，它的振幅是4cm，频率是2.5Hz。

该质点从平衡位置开始经过0.5s后，位移的大小和所通过的路程分别为

A.4cm，10cm　　　B.4cm，20cm

C.0，24cm　　　D.100cm，100cm

（B）

2．对单摆在竖直面内的振动,下面说法中正确的是

A．摆球所受向心力处处相同

B．摆球的回复力是它所受的合力

C．摆球经过平衡位置时所受回复力为零

D．摆球经过平衡位置时所受合外力为零

3．图中的双线摆，绳的质量可以不计，当摆球垂直线面做简谐运动时，其周期为多少？

（

）

4．轻质弹簧上端固定在天花板上，下端悬挂物体M，弹簧的劲度系数为K，现将物体从平衡位置向下拉开一段距离后释放，试证明物体的运动是简谐振动。

（证明略）

典型例题

例题1、当弹簧振子从正向最大位移向负向最大位移运动时，经过与平衡位置对称的两个位置时，下列说法正确的是

A．加速度相同动能相同B．动能相同动量相同

C．回复力相同动量相同D．加速度相同，速度相同

解析：

选B。

弹簧振子在经过与平衡位置对称的两个位置时位移的大小相等，方向相反；

速度的大小相等，方向也相同，所以振子的速度、动量、动能相同，而回复力、加速度的方向与位移方向相反，所以回复力、加速度不相同。

例题2、有一摆长为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，摆线的上部将被小钉挡住，使摆长发生变化。

现使摆球做小幅度摆动，摆球从右边最高点M至左边最高点N运动过程的闪光照片，如图所示（悬点和小钉为被摄入）。

P为摆动中的最低点，已知每相邻两次闪光的时间间隔相等，由此可知，小钉与悬点的距离为

A．L/4B.L/2

C.3L/4D.无法确定

选C。

设闪光照片闪光时间为△t，小球从M到P的时间为t右=4△t，从P到N的时间为t左=2△t，所以周期T右=2T左，据周期公式得摆长L右=4L左，L左=L右/4=L/4。

例题3、一质量为m，带电量为q的小球，用绝缘细线悬挂于O点，摆长为l，在水平匀强电场中静止时绝缘细向与竖直方向夹角为θ，如图所示，现让小球在竖直平面内偏离静止位置一个很小的角，则其振动周期为多大。

（重力加速为g）

答案为2π

。

单摆的周期T=2π

，但要注意其中的g并不是任何情况下都相同，这种情况下小球的平衡位置不在竖直的最低点，可把重力G和电场力F的合力等效为一个新的重力G’=G/cosθ=mg/cosθ，所以本题只要把单摆的重力加速度等效为g’=g/cosθ即可。

例题4、如图所示，质量为M的橡皮泥从一定高度自由下落，落到正下方被轻弹簧支起的木板上，并粘在木板上和木板一起作简谐振动，木板质量为m，轻弹簧劲度系数为k，相碰后弹簧又被向下压缩了长度a，弹簧振子做简谐振动的周期为T=2π

，其中m振子是振子的质量，则

A.系统的振幅为

B.系统的振幅大于

C.木板下压a距离的时间为

D.木板下压a距离的时间小于

选B、D。

竖直放置的弹簧振子的振动仍为简谐运动，其振动周期为T=2π

，m为振子质量，k为弹簧的劲度系数，只是平衡位置在弹簧弹力和振子重力相平衡的位置上，振子运动时上下离平衡位置的最大距离是相等的，但此题须注意橡皮泥落在木板上后，除振子质量增大周期增大外，其振动的平衡位置也会向下移动，同时也要考虑木板的原位置也不是振动的最高点，因为橡皮泥落入木板后，它们就有了速度，接着先向平衡位置作加速运动，再向下作减速运动到最低点。

例题5、如图所示，OA为一单摆，B是穿在一根较长细线上的小球，让OA偏离竖直方向一很小的角度，在放手让A球向下摆动的同时，另一小球B从与O点等高处由静止开始下落，A球第一次摆到最低点时两球恰好相遇，求B球下落时受到的细线的阻力大小与B球重力大小之比。

（取g=10m/s2，π2=10）

甲、乙相碰须经时间t=

=

2π

乙球做匀加速直线运动l=

at2

对乙球运用牛顿第二定律G-f=ma

由以上三式求解得f/G=1：

5

例题6、北京和南京的重力加速度分别是9.801m/s2和9.795m/s2，把在北京走时准确的摆钟拿到南京，它是快了还是慢了？

一昼夜差多少？

怎样调整？

解：

对同样结构的摆钟，钟摆振动次数之比等于指针指示的时间之比，在北京准确的钟一昼夜振动的次数为86400/T北，指示86400s，由于g南〈g北，T南〉T北，到南京摆钟变慢了，一昼夜振动的次数为86400/T南，指示为（86400-△t）s

由

解得△t=26.46s

为了调整，只要把摆钟在南京的周期调节到与北京的一样

即2π

2π

解得l南=0.9994l北

跟踪反馈

1．关于简谐运动的下列说法正确的是

A、位移减小时，加速度增大，速度增大

B、位移方向总是与加速度的方向相反而与速度方向一致

C、物体的运动方向背向平衡位置时，速度方向与位移方向相同

D、速度减小时，加速度可能减小，也可能增大

2．弹簧振子作简谐振动，先后以相同的动量依次通过A、B两点，历时1秒，质点通过B点后再经过1秒又第二次通过B点，在这2秒内质点通过的总路程为12cm，则质点的振动周期和振幅分别为

A．3s12cmB．4s6cmC．4s9cmD．2s8cm

3．已知在单摆a完成10次全振动的时间内，单摆b完成了6次全振动，两摆长之差为1.6m，则两单摆摆长La与Lb分别是

A．La=2.5mLb=0.9mB．La=0.9mLb=2.5m

B．La=2.4mLb=4.0mD．La=4.0mLb=2.4m

4．单摆的摆球做简谐振动，经过平衡位置时正好遇到空中飘落下的的速度可忽略的雨滴，雨滴附着在摆球表面，则摆球在振动中的有关物理量的变化情况是

A．最大速度不变，振幅不变，周期不变

B．最大速度变小，振幅变小，周期变小

C．最大速度变大，振幅变大，周期不变

D．最大速度变小，振幅变小，周期不变

5．

T/4

T/2

3T/4

T

甲

零

正向最大

负向最大

乙

丙

丁

如果表中给出的是作简谐振动的物体的位移x或速度v与时刻的对应关系,T是振动周期,则下列选项中正确的是

A．若甲表示位移x,则丙表示相应的速度v

B．若丁表示位移x,则甲表示相应的速度v

C．若丙表示位移x,则甲表示相应的速度v

D．若乙表示位移x,则丙表示相应的速度v

（A、B）

6．图中两单摆摆长相同，平衡时两摆球刚好接触．现将摆球A在两摆线所在平面内向左拉开一小角度后释放，碰撞后，两摆球分开各自做简谐运动．以mA、mB分别表示摆球A、B的质量，则

A．如果mA＞mB，下一次碰撞将发生在平衡位置右侧

B．如果mA＜mB，下一次碰撞将发生在平衡位置左侧

C．无论两摆球的质量之比是多少，下一次碰撞都不可能在平衡位置右侧

D．无论两摆球的质量之比是多少，下一次碰撞都不可能在平衡位置左侧

7．如图所示，一轻质弹簧与质量为m的物体组成弹簧振子，物体在AB两点间做简谐振动，O点为平衡位置OC=h。

已知，振子的振动周期为T，某时刻物体正经过C点向上运动，由从此时刻开始的半个周期内

A.重力做功为2mgh

B.重力的冲量为mg

C.回复力做功为零

D.回复力的冲量为零

（ABC）

8．如图所示，一向右运动的车厢顶上悬挂两单摆M与N，它们只能在图示平面内摆动，某一瞬时出现图示情景，由此可知车厢的运动及两单摆相对车厢运动的可能情况是

A．

车厢做匀速直线运动，M在摆动，N静止

B．车厢做匀速直线运动，M在摆动，N也在摆动

C．车厢做匀速直线运动，M静止，N在摆动

D．车厢做匀加速直线运动，M静止，N也静止

9．有一天体半径为地球半径的两倍，平均密度与地球相同，在地球表面走时准确的摆钟移到该天体的表面，秒针走一圈的实际时间为

A．1/2minB．

minC．

minD．2min

10．某同学设计了一个测物体质量的装置，如图所示，其中P是光滑的水平面，k是弹簧的劲度系数，A是质量为M的带夹子的标准质量金属块，Q是待测质量的物体。

已知该装置的弹簧振子做简谐振动的周期为T=2π

，其中m是振子的质量，K是与弹簧劲度系数有关的常数，当只有A物体振动时，测得其振动周期为T1，将待测物体Q固定在A上后振动周期为T2，待测物体的质量为多少？

这种装置比天平有什么优越之处？

（答案

完全失重时仍能测物体的质量）

11．两个完全相同的弹性小球1、2（二球碰撞速度交换）分别挂在长L和L/4的细线上，重心在同一水平面上，相互恰好接触，把第二个球向左拉开一个不大的距离后自由释放，经多长时间二球发生第10次碰撞？

12．一皮带传动装置如图所示，皮带的速度v足够大。

一根质量不计的、劲度系数为k的弹簧一端固定，另一端连接一个质量为m的滑块，已知滑块与皮带间的动摩擦因数为μ，当滑块放到皮带上时，弹簧的轴线恰好水平，若滑块放到皮带上的瞬间，滑块的速度为零，且弹簧正好处于自由长度，则当弹簧第一次伸长到最长时，滑块与皮带间所产生的热量是多少？

（已知弹簧振子做简谐振动的周期为T=2π

[答案μmg（vπ

）]

13．用单摆测重力加速度的实验中，某同学测完了5次不同摆长的振动周期，数据如下：

（1）在图中的坐标纸上以L为纵坐标，T2为横坐标，把表中数据所对应的点用“×

”表出，并作出L—T2图象。

摆长L（m）

0.500

0.800

0.900

1.000

1.200

周期T（s）

1.42

1.79

1.90

2.00

2.20

T2（s2）

2.02

3.02

3.61

4.00

4.84

（2）利用图象求出重力加速度g的值（保留两位有效数字）

g=_______m/s2.

第二课时振动图象振动能量受迫振动

知识回顾：

1．当弹簧振子从正向最大位移向负向最大位移运动时，经过与平衡位置对称的两个位置时，下列说法正确的是

A．加速度相同动能相同B．动能相同动量相同

C．回复力相同机械能相同D．加速度相同速度相同

2．如图为一质点的振动图象，则从计时开始

经过1s，该质点达到位移最大处

B．经过3s，该质点也到达位移最大处

C．经过1s，该质点达到正向最大加速度

D．过1s，该质点达到速度最大

3．若单摆的摆长不变，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，则单摆振动的

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

4．任何物体都有一定的固有频率，如果把人作为一个整体来看，在水平方向的固有频率约为3∽6Hz，竖直方向的固有频率约为4∽8Hz，拖拉机、风镐、铆钉机等在操作工在工作时将做振动，这时若操作工的振动频率跟振源的频率就会对操作工的健康造成伤害。

为了保障操作工的安全和健康，有关部门作出规定：

用手操作的各类振动机械的频率必须大于20Hz，这是为了防止造成的危害。

（受迫相等共振）

典型例题：

例题1、如图是一水平弹簧振子做简谐运动的振动图像（x-t图）,由图可推断,振动系统

A．在t1和t3时刻具有相等的动能和相同的动量

B．在t3和t4时刻具有相等的势能和相同的动量

C．在t4和t6时刻具有相同的位移和速度

D．在t1和t6时刻具有相同的速度和加速度

选B.t1和t3时刻振子的位移相等，其速度大小也相等，但方向相反，所以这两个时刻振子动能相同，动量不相同，t4和t6时刻情况相同；

在t3和t4时刻振子位移大小相等，但方向相反，这两个时刻振子速度大小、方向都相同，动能、动量也相同，弹簧的形变量相等，所以弹簧的势能相等；

t1和t6两时刻速度相同，但加速度相反。

例题2、把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这样就做成了一个共振筛。

筛子在做自由振动时，完成10次全振动用时15s，在某电压下，电动偏心轮转速是36r/min。

已知增大电压可以使偏心轮转速提高；

增加筛子质量，可以增大筛子的固有周期，那么要使筛子的振幅增大，下列哪些做法是正确的

A．提高输入电压B．降低输入电压

C．增加筛子的质量D．减少筛子的质量

选A、C。

筛子在做自由振动的固有周期是1.5s，驱动力的周期为1.67s，那么要使筛子的振幅增大，就要使振动的固有周期等于驱动力的周期，因此可以增大自由振动的固有周期或减小驱动力的周期，根据题意可判定正确的做法是增加筛子的质量或提高输入电压。

例题3、作简谐运动的弹簧振子，其质量为m，最大速度为v，则下列说法中正确的是

A.从某时刻算起，在半个周期的时间内，弹力做功一定为零

B.从某时刻算起，在半个周期的时间内，弹力做的功可能是零到mv2/2之间的某一个值

C.从某时刻算起，在半个周期的时间内，弹力的冲量一定为零

D.从某时刻算起，在半个周期的时间内，弹力的冲量可能是零到2mv之间的某一个值

选A、D.由简谐运动的振动图象知，从某时刻算起经过半个周期，振子位移大小相等，方向相反，其速度也是大小相等，方向相反，而速度最小为零，最大为v，根据动能定理，弹力做功等于振子动能的变化，在半个周期的时间内振子动能不变，弹力做功等于零；

根据动量定理，弹力的冲量等于振子动量的变化，动量的变化最小为零，最大为2mv。

例题4、A、B两物体和弹簧组成弹簧振子在光滑的水平面上振动，当A和B在最大位移处时，A在竖直方向的外力作用下脱离振动系统，下列物理量将变大的为

A．振子的最大加速度B．振子的最大速度

C．振子的振幅D．振动系统总能量

选A、B。

在最大位移处时，加速度最大，但由于振子质量减小，所以加速度变大；

到平衡位置时振子速度最大，这过程弹簧的势能转化振子动能，所以到平衡位置时振子动能不变，但速度变大；

在最大位移处时弹簧的势能就等于系统的总能量，由于总能量不变，振子的振幅也不变。

例题5、如图，一块涂有炭黑的玻璃板，质量为2kg，在拉力F的作用下，由静止开始竖直向上运动，一个装有水平振针的振动频率为5Hz的固定电动音叉在玻璃板上画出了图示曲线，量得OA=1cm,OB=4cm,OC=9cm。

求外力F的大小（g=10m/s2不计阻力）

根据振动的等时性，OA、AB、BC三阶段的时间相等，tOA=tAB=tBC=T/2=0.1s，由AB-OA=BC-AB知玻璃板做匀加速直线运动AB-OA=at2

再由F-mg=ma解得F=24N

1．如图所示是一质点的简谐运动的振动图象，在t1和t2两个时刻，质点的

加速度相同

B．位移相同

C．速度相同

D．回复力相同

2．下列说法正确的是

A．受迫振动不可能是自由振动B．受迫振动可能是简谐振动

C．简谐振动不可能是受迫振动D．物体共振时必作受迫振动

（A、C、D）

3．一质点沿x轴做简谐运动，其振动图象如图所示，

在1.5S～2S的时间内，其速度v、加速度a的大小

的变化情况是：

A．v变大，a变大B．v变小，a变小

C．v变大，a变小D．v变小，a变大

4．摆长为L的单摆做简谐运动，若从某时刻开始计时，当振动至t=

时，摆球恰具有负向最大速度，则单摆的振动图象是图中的

5．甲、乙两弹簧振子，振动图象如图所示，则可知：

A．两弹簧振子完全相同

B．两弹簧振子所受的回复力最大值之比为F甲：

F乙=2：

1

C．振子甲速度为零时，振子乙速度最大

D．振子的振动频率之比为f甲：

f乙=1：

2

6．将一电动传感器接到计算机上，就可以测量快速变化的力，用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力的大小随时间变化的曲线如图所示.

1t=0.2s时摆球正经过最低点

2t=1.1s时摆球正经过最低点

3摆球摆动过程中机械能变小

4摆球摆动的周期是T=1.4s

A．①③B.②③

C.③④D.②④

（A）

7．一弹簧振子沿

轴振动，振幅为4cm，振子的平衡位置位于

轴上的O点，图中的a、b、c、d为四个不同的振动状态；

黑点表示振子的位置，黑点上的箭头表示运动的方向，如图给出的①②③④四条振动图线，可用于表示振子的振动图象的是

A．若规定状态a时t=0，则图象为①

B．若规定状态b时t=0，则图象为②

C．若规定状态c时t=0，则图象为③

D．若规定状态d时t=0，则图象为④

（A、D）

8．弹簧振子的质量为M，弹簧劲度系数为k，在振子上面放一质量为m的木块，使振子和木块一起在光滑水平面上做简谐振动。

如图所示，木块的回复力F是振子对木块的静摩擦力提供的，若F=—k`x的关系，x是弹簧的伸长（或压缩）量，那么k`/k应是：

A.m/MB.m/（M+m）

C.（M+m）/MD.M/m

9．如图所示是某物体的共振曲线，若是悬挂于天花板上的单摆的共振线，则其摆长为多大？

（设g为已知）

[L=g/（4π2N2）]

10．如图所示的装置中，不转动手柄时，将小球B稍稍拉下释放后，球上下振动，测得30次全振动的时间为15S，若让手柄以30r/min匀速转动，求

⑴稳定后B球的振动周期？

⑵要使B球的振幅最大，求手柄的转速？

（2s120r/min）

11．如图所示，质量为M的托盘内放有质量为m的物块，开始时手托住托盘，弹簧的劲度系数为K，弹簧处于自然长，现放手让托盘向下运动，求当系统运动到最低点时的加速度和物块对托盘的压力？

（g2mg）

12．如图所示，放在光滑水平面上的弹簧振子，由A、B两物体粘合组成，且mA=mB/3，在P、Q间振动，O为平衡位置，振动能量为E，当振子向右运动到达平衡位置O点时，，A、B两物体脱开，则脱开后振动能量为多大？

若振子到最大位置Q处时，A、B两物体脱开，则脱开后振动能量为多大？

（E/4E）

13．如图所示，m1、m2、m3为质量相等的三个弹性小球，m1、m2分别悬挂在L1=1m，L2=1/4m的细线上，它们刚好跟光滑水平面接触而不互相挤压，m1、m2相距10cm，m3从m1和m2的连线中点处以v=5cm/s的速度向右运动，则m3将与m1和m2反复做弹性碰撞（碰后两球交换速度）而来回运动。

若取中心位置O为坐标原点，从该位置向右运动开始计时并取向右为正，试画出m3在一个周期内的振动图象。

（取π2=g）

（答案略）

第三课时机械波波的图象

1．每秒做100次全振动的波源产生的波,以10m/s的速度传播,其波长为

A.0.1m　　B.1m　　C.10m　　D.100m

2．一列波在不同介质中传播，保持不变的物理量是

A.波长　　B.波速　　C.频率　　D.振幅

3．以下说法中，

①有机械振动必有机械波

②机械振动在介质中传播形成机械波

③纵波在介质中传播时，介质本身能够随波传开去

④横波在介质中传播时，振动质点不发生迁移

其中正确的有

A．①③B．②④C．①④D．②③

4．如图所示为简谐横波在某一时刻的波形图线，已知波的传播速度为2m/