2019-2020年高考物理大一轮复习第十四章振动和波光相对论第37讲机械振动学案

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1、2019-2020年高考物理大一轮复习第十四章振动和波光相对论第37讲机械振动学案考纲要求考情分析命题趋势1.简谐运动Ⅰ2．简谐运动的公式和图象Ⅱ3．单摆、周期公式Ⅰ4．受迫振动和共振Ⅰxx·北京卷，15高考对本部分知识的考查主要以选择题的形式出现，但有时也会以计算题的形式考查．选择题往往借助图象综合考查简谐运动的特点、简谐运动的公式、规律；计算题主要考查简谐运动的受力特点和运动特点．学习中要注意掌握弹簧振子、单摆的运动特点、公式、图象，并能与实际相结合解决相关实际问题1．简谐运动(1)定义：物体

2、在跟位移大小成正比并且总是指向__平衡位置__的回复力作用下的振动．(2)平衡位置：物体在振动过程中__回复力__为零的位置．(3)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__．(4)简谐运动的两种模型①弹簧振子②单摆2．简谐运动的公式和图象(1)简谐运动的表达式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＝！！！　As

3、in(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)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．3．简谐运动的运动规律(1)对称规律①做简谐运动的物体，在关于平衡位置对称的两点，回复力、位移、加速度具有等大反向的关系．另外，速度的大小、动能具有__对称性__，速度的方向可能__相同__或__相反__

4、．②振动物体来回通过相同的两点间的时间相等，如tBC＝tCB；振动物体经过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等，如tBC__＝__tB′C′，如图所示．(2)运动的周期性特征相隔T或nT的两个时刻振动物体处于同一位置且振动状态相同．4．受迫振动和共振(1)受迫振动系统在__驱动力__作用下的振动．做受迫振动的物体，它做受迫振动的周期(或频率)等于__驱动力__的周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率)__无关__．(2)共振做受迫振动的物体，它的驱动力的频率与固有频率越接近，其振幅就越大，

5、当二者__相等__时，振幅达到最大，这就是共振现象．共振曲线如图所示．1．判断正误(1)简谐运动是匀变速运动．(　×　)(2)简谐运动平衡位置就是质点所受合力为零的位置．(　×　)(3)做简谐运动的质点先后通过同一点，回复力、速度、加速度、位移都是相同的．(　×　)(4)做简谐运动的质点，速度增大时，其加速度一定减小．(　√　)(5)周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量．(　√　)(6)振幅等于振子运动轨迹的长度．(　×　)(7)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动．(　×　)(8)物体做

6、受迫振动时，其振动频率与固有频率无关．(　√　)(9)简谐运动的图象描述的是振动质点的轨迹．(　×　)2．一个弹簧振子沿x轴做简谐运动，取平衡位置O为x轴坐标原点．从某时刻开始计时，经过四分之一周期，振子具有沿x轴正方向的最大加速度．能正确反映振子位移x与时间t关系的图象是(　A　)3．(多选)某振动系统的固有频率为f0，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为f，若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是(　BD　)A．当ff0时，该振动系

7、统的振幅随f减小而增大C．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0D．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f一　简谐运动的五个特征1．动力学特征F＝－kx，“－”表示回复力的方向与位移方向相反，k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数．2．运动学特征a＝－x，简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比而方向相反，为变加速运动，远离平衡位置时，x、F、a、Ep均增大，v、Ek均减小，靠近平衡位置时则相反．3．运动的周期性特征相隔T或nT的两个时刻振子处于同一位置且振动状态相同．4．对称性特征(1

8、)相隔或(n为正整数)的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反．(2)如图所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等．(3)振子由P到O所用时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′.　(4)振子往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOP＝tPO．5．能量特征振动的能量包括动能Ek和势能Ep，简谐运动过程中，系统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒．