2020届高考物理总复习第十四单元课时1机械振动教师用书（含解析）

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1、课时1　机械振动　　1.简谐运动及表达式(1)简谐运动: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。平衡位置:物体在振动过程中回复力为零的位置。回复力:①定义,使物体返回到平衡位置的力。②方向,总是指向平衡位置。③来源,属于效果力,可以是某一个力,也可以是几个力的合力或某个力的分力。(2)简谐运动的表达式:①动力学表达式为F=-kx,其中“-”表示回复力与位移的方向相反。②运动学表达式为x=Asin(ωt+φ),其中A代表振幅,ω=2πf表示简谐运动的快慢,ωt+φ代表简谐运动的相位,φ叫作初相。【温馨提示】　简谐运动的平衡位

2、置不是质点所受合力为零的位置,是回复力为零的位置。　　2.简谐运动图象(1)简谐运动的图象:①从平衡位置开始计时,函数表达式为x=Asinωt,图象如图甲所示。②从最大位移处开始计时,函数表达式为x=Acosωt,图象如图乙所示。(2)简谐运动的振动图象:物理意义,表示振动物体的位移随时间变化的规律。横轴表示时间,纵轴表示质点在不同时刻偏离平衡位置的位移。需要注意的是振动图象不是质点的运动轨迹。简谐运动的振动图象为正(余)弦函数曲线。(3)振动图象的应用:①可读取A、T及各时刻的位移;②判断v、x、f、a的方向及变化情况和Ek、Ep的变化情况。【温馨

3、提示】　(1)简谐运动的图象并非振动质点的运动轨迹。(2)做简谐运动的质点经过平衡位置时,回复力一定为零,但所受合力不一定为零。(3)由于简谐运动具有周期性和对称性,因此涉及简谐运动时往往出现多解,分析时应特别注意。位移相同时回复力、加速度、动能和势能等可以确定,但速度可能有两个方向,由于周期性运动时间也不能确定。　　3.受迫振动和共振受迫振动的振动频率:当物体做受迫振动时,振动稳定后的频率等于驱动力的频率,跟物体的固有频率无关。【温馨提示】　(1)无论发生共振与否,受迫振动的频率都等于驱动力的频率,但只有发生共振现象时振幅才能达到最大。(2)受迫振

4、动系统中的能量转化不再只有系统内部动能和势能的转化,还有驱动力对系统做正功,补偿系统因克服阻力而损失的机械能。　　4.探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度(1)单摆在摆角小于5°时,振动周期跟偏角的大小和摆球的质量无关,单摆的周期公式是T=2πlg,由此得g=4π2lT2,因此测出单摆的摆长l和振动周期T,就可以求出当地的重力加速度。(2)测摆长:用米尺量出摆线长l'(精确到毫米),用游标卡尺测出小球直径D,则单摆的摆长l=l'+D2。(3)测周期:将单摆从平衡位置拉开一个角度(小于5°),然后释放小球,记下单摆摆动30次~50次的总时间,算出平均每

5、摆动一次的时间,即单摆的振动周期。反复测量三次,再算出测得周期数值的平均值。【温馨提示】　单摆的回复力是重力沿圆弧切线的分力,注意不是重力和拉力的合力。处理单摆问题时常用一种小角度近似处理sinθ≈Al。1.(2018湖北宜昌单元检测)做简谐运动的物体,当它每次经过同一位置时,可能不同的物理量是(　　)。A.位移　　B.速度　　C.加速度　　D.回复力答案　B2.(2018福建龙岩质检)有一弹簧振子,振幅为0.8cm,周期为0.5s,初始时具有负方向的最大加速度,则它的振动方程是(　　)。A.x=8×10-3sin4πt+π2mB.x=8×10-3s

6、in4πt-π2mC.x=8×10-1sinπt+3π2mD.x=8×10-1sinπ4t+π2m答案　A3.(2018陕西铜川摸底考试)甲、乙两弹簧振子的振动图象如图所示,则可知(　　)。A.两弹簧振子完全相同B.两弹簧振子所受回复力最大值之比F甲∶F乙=2∶1C.当振子甲的速度为零时,振子乙的速度最大D.两振子的振动频率之比f甲∶f乙=2∶1答案　C4.(2019安徽淮北阶段考试)(多选)某单摆做小角度摆动,其振动图象如图所示,则下列说法正确的是(　　)。A.t1时刻摆球速度最大,摆球向心加速度最大B.t2时刻摆球速度最大,悬线对它的拉力最大C.

7、t3时刻摆球速度为零,摆球所受回复力最大D.t4时刻摆球速度为零,摆球处于平衡状态答案　BC5.(2018山西太原质量调研)蜘蛛虽有8只眼睛,但视力很差,完全靠感觉来捕食和生活,它的腿能敏锐地感觉到丝网的振动,当丝网的振动频率f=200Hz左右时,网的振幅最大,那么当落在网上的昆虫翅膀振动的频率为　　　　Hz左右时,蜘蛛感到丝网振动最为强烈。 答案　2006.(2018江西南昌阶段考试)(多选)某同学利用单摆测得g值比当地标准值偏大,其原因可能是(　　)。A.测量摆长时忘记加上小球半径B.振幅过小C.将摆长当成了摆线长和球直径之和D.摆动次数多记了一

8、次E.小球不是在竖直平面内摆动F.摆球质量过大,空气阻力影响答案　CDE7.(2018河北保定单元检测)(多