2020版高考物理总复习14第1讲机械振动教案新人教版

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1、第1讲　机械振动一、简谐运动1．概念质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象(x－t图象)是一条正弦曲线。2．回复力(1)定义：使物体返回到平衡位置的力。(2)方向：时刻指向平衡位置。(3)来源：振动物体所受的沿振动方向的合力。3．描述简谐运动的物理量物理量定义意义位移由平衡位置指向质点所在位置的有向线段描述质点振动中某时刻的位置相对于平衡位置的位移振幅振动物体离开平衡位置的最大距离描述振动的强弱和能量续表物理量定义意义周期振动物体完成一次全振动所需时间描述振动的快慢，两者互为倒数：T＝频率振动物体单位时间内完成全振动的次数相位ω

2、t＋φ描述周期性运动在各个时刻所处的不同状态二、简谐运动的公式和图象1．表达式(1)动力学表达式：F＝－kx，其中“－”表示回复力与位移的方向相反。(2)运动学表达式：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叫做初相。2.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。三、简谐运动的两种模型模型弹簧振子单摆示意图简谐运运条件(1)弹簧质量可忽略(2)无摩擦等阻力(3)在弹簧弹性限度

3、内(1)摆线为不可伸缩的轻细线(2)无空气阻力(3)最大摆角很小回复力弹簧的弹力提供摆球重力沿与摆线垂直方向的分力平衡位置弹簧处于原长处最低点周期与振幅无关T＝2π能量转化弹性势能与动能的相互转化，机械能守恒重力势能与动能的相互转化，机械能守恒四、受迫振动和共振1．自由振动、受迫振动和共振　　振动类型比较项目　　自由振动受迫振动共振受力情况仅受回复力周期性驱动力作用周期性驱动力作用振动周期或频率由系统本身性质决定，即固有周期或固有频率由驱动力的周期或频率决定，即T＝T驱或f＝f驱T驱＝T0或f驱＝f0振动能量振动物体的机械能不变由产生驱动力的物体

4、提供振动物体获得的能量最大常见例子弹簧振子或单摆(θ≤5°)机械工作时底座发生的振动共振筛、转速计等2.共振曲线由图知当f驱＝f0时振幅最大。　　　　　　　　　　　　(判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。)1．简谐运动是匀变速运动。(×)2．简谐运动的回复力与位移大小成正比，方向相同。(×)3．单摆在通过平衡位置时，摆球所受合外力为零。(×)4．弹簧振子在振动过程中，每周期经过平衡位置两次。(√)5．物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关。(√)6．简谐运动的图象描述的是振动质点的轨迹。(×)1．(简谐运动的特征)(多选)一个质点做简谐

5、运动，当它每次经过同一位置时，一定相同的物理量是(　　)A．位移B．速度C．加速度D．动能解析　做简谐运动的质点，具有周期性。质点每次经过同一位置时，位移一定相同，A项正确；由于加速度与位移大小成正比、方向总是相反，所以加速度相同，C项正确；速度的大小相同，但方向不一定相同(可能相同，也可能相反)，所以速度不一定相同，而动能相同，B项错误，D项正确。答案　ACD2．(单摆)做简谐运动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时速度减小为原来的，则单摆振动的(　　)A．频率、振幅都不变B．频率、振幅都改变C．频率不变、振幅改变D．

6、频率改变、振幅不变解析　由单摆的周期公式T＝2π可知，单摆摆长不变，则周期不变，频率不变；振幅A是反映单摆运动过程中的能量大小的物理量，由Ek＝mv2可知，摆球经过平衡位置时的动能不变，由机械能守恒定律知，在最大位移处重力势能不变，则振幅一定减小，所以C项正确。答案　C3．(简谐运动的图象)如图为一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，所受的弹性力最大B．在t2时刻，振子的动能最大，所受的弹性力最小C．在t3时刻，振子的动能最大，所受的弹性力最小D．在t4时刻，振子的动能最大，所受的弹性力最大解析　从图象的横坐标和纵

7、坐标可以知道此图是机械振动图象，将它与机械波的图象区分开，它所描述的是一个质点在不同时刻的位置，t2和t4是在平衡位置处，t1和t3是在最大位移处，头脑中应出现一幅弹簧振子振动的实物图象，根据弹簧振子振动的特征，弹簧振子在平衡位置时的速度最大，加速度为零，即弹性力为零；在最大位移处，速度为零，加速度最大，即弹性力为最大，所以B项正确。答案　B4．(受迫振动与共振)一洗衣机在正常工作时非常平稳，当切断电源后发现先是振动越来越剧烈，然后振动逐渐减弱，对这一现象下列说法正确的是(　　)①正常工作时，洗衣机波轮的运转频率大于洗衣机的固有频率　②正常工作时

8、，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小　③当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率　④当洗衣机振动最剧烈时，固有